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摘要：本文为安装在三芯配电电缆上的在线监测装置研制一种稳定可靠的能源供应系统，对于保障供电可靠性具有重要意义。利用电磁感应原理设计并制作了一种三芯电缆非侵入式取电装置，使用Ansof t Maxwell及Simplorer软件建立该取电装置的二维模型并进行场路藕合仿真。通过试验观察该取电装置实物输出特性及运行情况，证明了其供电的稳定性及可靠性。
0 引言
随着我国电力工业的发展和城镇化进程的加快，城市供电的环网化及电缆化已经成为一种趋势。为保证电缆输电的可靠性，常在电缆上安装在线监测设备。这些设备长期无人值守，若采用传统电池供电方式，则面临容量有限、更换工作繁杂等问题，因此为在线监测设备开发一种能源供应系统具有重要意义。
目前，国内外研究较多的电缆在线监测设备能源供应系统取电方式主要有蓄电池、太阳能取电、感应取电等。蓄电池设计、使用简单，但容量有限，需定期更换，过程繁杂。太阳能取电白天利用太阳能电板吸收太阳能光子能量产生电能，一部分供在线监测设备使用，另一部分存储在蓄电池中，以备夜晚或阴雨天气使用，但受环境及天气影响较大，输出不稳定。利用电容分压原理的感应取电输出电压较稳定，但易受杂散电容和温度影响。现有电缆感应取电装置的研究大多是针对单芯电缆，基本没有涉及三芯电缆的取电问题。本文将利用电磁感应原理通过取电线圈从三芯电缆上取得电动势，并通过整流电路、能量存储及稳压电路等来获取所需的稳定直流电压输出。
1 基本原理
放置在电缆外表皮附近的取电线圈工作原理如图1所示，一次侧为单匝绕组，二次侧为多匝绕组。根据麦克斯韦电磁感应定律，电缆内流过三相交变电流时，将在周围空间激发出交变的磁场，而交变的磁场又将在线圈两端感应出交流电动势。
根据电机学相关知识，可得到二次侧输出电压U2的表达式为：
式中，I为磁化电流有效值，在取电装置空载时可近似看作电缆电流值。
由式（（5）可知，取电线圈的输出电压与电缆电流的频率、线圈二次侧匝数、铁芯相对磁导率、铁芯有效横截面积、电缆电流及有效磁路长度有关。结合三芯电缆三相导体空间相对位置的分布，可猜测取电线圈的输出电压还可能与三相线圈在电缆外表皮相对于电缆三相导体摆放的位置有关。
