УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОБИВНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ Российский патент 2005 года по МПК G01R31/12 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для испытаний электрической прочности жидких диэлектриков.

Известен аппарат АИМ-90 (паспорт 2ДЕ.16.040 ПС) определения пробивного напряжения жидких диэлектриков.

Аппарат содержит генераторное устройство, регулятор напряжения, ячейку измерительную с электродами и измерительный прибор. Высокое напряжение от трансформатора, изменяющееся с постоянной скоростью, подается на электроды ячейки измерительной. Напряжение, при котором происходит электрический пробой слоя диэлектрика между электродами при нормированном расстоянии между ними, принимают за величину пробивного напряжения испытуемого диэлектрика.

Недостатком данного устройства является зависимость результатов испытаний от температуры окружающей среды и испытуемого диэлектрика, так как тепловое расширение материала электродов и измерительной ячейки приводит к изменению расстояния между электродами, а следовательно, и толщины слоя испытуемого диэлектрика.

В процессе испытаний расстояние между электродами проверяется калиброванными щупами, что повреждает поверхность электродов, а нормированное расстояние между электродами устанавливается вручную, что усложняет испытания.

Для уменьшения температурной зависимости ячейку измерительную изготавливают из материалов с небольшим коэффициентом температурного расширения, что усложняет конструкцию устройства.

В переносном устройстве для испытания масла WPOT 0,27/75 (Инструкция по обслуживанию. Переносное устройство для испытания WPOT 0,27/75 VEB Transformatsren - und Rontgewerk «Hermann Matern») проводят испытания масла по нескольким стандартам, регламентирующим разное нормированное расстояние между электродами, величина которого контролируется с помощью специального приспособления, а его изменение устраняется вручную, что повышает трудоемкость испытаний. В конструкции ячейки измерительной используется термостабильный материал.

Известен автоматический контрольный измерительный прибор для масла ДПА-15 (№ каталога В DPA-75 F А В Бостон Массачусетс, США) - принят за прототип, в котором есть индикатор, показывающий, что расстояние между электродами вышло за установленные пределы.

Нормированное расстояние между электродами устанавливается вручную. Так как калибровочные щупы не применяются, поверхность электродов не повреждается. Но из-за того, что нормированное расстояние между электродами устанавливается только после срабатывания индикатора, все измерения, выполненные до коррекции зазора, будут сделаны с погрешностью.

Задачей изобретения является разработка устройства, которое обеспечивает повышение точности измерений и упрощение конструкции.

Технический результат обеспечивается тем, что в устройство определения пробивного напряжения жидких диэлектриков, содержащее генераторное устройство, регулятор напряжения, ячейку измерительную с электродами и измеритель, введены два переключателя и схема коррекции, содержащая высокочастотный генератор, преобразователь «частота-напряжение», аналого-цифровой преобразователь, регистр и устройство сравнения чисел, причем переключатели своими переключающими контактами подключены к электродам ячейки измерительной, при этом первые переключаемые контакты каждого переключателя подключены к регулятору напряжения, а вторые переключаемые контакты каждого переключателя присоединены к катушке индуктивности высокочастотного генератора, выход которого через последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, регистр и устройство сравнения чисел соединен с измерителем. Для повышения чувствительности схемы коррекции высокочастотный генератор выполнен по схеме сверхрегенератора, а электроды ячейки измерительной через переключатели подключены в цепь положительной обратной связи сверхрегенератора.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для определения пробивного напряжения жидких диэлектриков, а на фиг.2 - вариант исполнения высокочастотного генератора в виде сверхрегенератора и связи для подключения к нему переключаемых контактов переключателей.

Устройство фиг.1 содержит генераторное устройство 1, подключенное к регулятору напряжения 2, выход которого присоединен к первому и второму входам измерителя 3 и к первым переключаемым контактам переключателей 4 и 5, вторые переключаемые контакты переключателей 4 и 5 присоединены к схеме коррекции 6, а именно к катушке индуктивности L высокочастотного генератора 7, подключенного к преобразователю «частота-напряжение» 8, выход которого через аналого-цифровой преобразователь 9, регистр 10 и устройство сравнения чисел 11 присоединен к третьему входу измерителя 3.

Переключающими контактами переключатели 4 и 5 подключены к электродам 12 ячейки измерительной 13. С помощью переключателей 4 и 5 конденсатор с емкостью С, образованный электродами 12, подключается к катушке индуктивности L высокочастотного генератора 7.

Для повышения чувствительности высокочастотный генератор 7 выполнен в виде сверхрегенератора (фиг.2), а конденсатор с емкостью С, образованный электродами 12, через переключатели 4 и 5 включен в цепь положительной обратной связи сверхрегенератора (точки а и б фиг.2).

Устройство работает следующим образом.

При нормированном расстоянии между электродами l₀ и нормированном значении температуры Т₀ ячейки измерительной 13 с жидким диэлектриком переключателями 4 и 5 конденсатор с емкостью С₀, образованный электродами 12 ячейки измерительной 13, включается параллельно катушке с индуктивностью L, за счет чего образуется колебательный контур высокочастотного генератора 7, напряжение на выходе которого при постоянной величине индуктивности катушки индуктивности L определяется емкостью С₀, а следовательно, и расстоянием между электродами l₀. Напряжение с выхода преобразователя «частота-напряжение» 8 преобразуется с помощью аналого-цифрового преобразователя 9 при нормированных значениях l₀ и Т₀ в число n₀, которое запоминается в регистре 10. При последовательных циклах испытаний в регистре 10 накапливаются числа n_i, соответствующие текущим значениям расстояния между электродами l_i.

Если (l₀-l_i)≠0, то разность Δ=(n₀-n_i)≠0 и с устройства сравнения чисел 9 на третий вход измерителя 3 поступает число, равное разности Δ с соответствующим знаком. Так как полученные значения пробивного напряжения при испытаниях жидкого диэлектрика учитывают изменение расстояния между электродами, точность измерений при испытаниях жидких диэлектриков повышается.

В предлагаемом устройстве снижены требования к коэффициенту температурного расширения на материал ячейки измерительной, так как изменение расстояния между опорными плоскостями для электродов, приводящее к изменению расстояния между электродами l_i, учитывается коррекцией измеренного значения пробивного напряжения при испытаниях. Это упрощает конструкцию устройства и, в частности, ячейки измерительной.

Высокочастотный генератор может быть выполнен по схеме сверхрегенератора, в котором параметры колебательного контура не изменяются, а конденсатор, образованный электродами, включается в цепь положительной обратной связи сверхрегенератора.

При изменении емкости С изменяется отрицательное затухание и удельная энергия, выделяемая в резонансном контуре сверхрегенератора. При этом за счет более острой резонансной характеристики увеличивается амплитуда колебаний. Так как ток потребления сверхрегенератора зависит от амплитуды колебаний, то и выходной сигнал, пропорциональный току потребления, изменяется по закону изменения величины конденсатора С.

Это повышает чувствительность схемы коррекции и, как следствие, повышается точность измерения.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для испытаний электрической прочности жидких диэлектриков. Устройство определения пробивного напряжения жидких диэлектриков содержит генераторное устройство 1, подключенное к регулятору напряжения 2, выход которого присоединен к первому и второму входам измерителя 3 и к первым переключаемым контактам переключателей 4 и 5, вторые переключаемые контакты переключателей 4 и 5 присоединены к схеме коррекции 6, а именно к катушке индуктивности L высокочастотного генератора 7, подключенного к преобразователю «частота-напряжение» 8, выход которого через аналого-цифровой преобразователь 9, регистр 10 и устройство сравнения чисел 11 присоединен к третьему входу измерителя 3. Переключающими контактами переключатели 4 и 5 подключены к электродам 12 ячейки измерительной 13. Технический результат - повышение точности измерений путем автоматической коррекции полученных значений в зависимости от изменения расстояния между электродами, например, от температуры. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для определения пробивного напряжения жидких диэлектриков, содержащее генераторное устройство, регулятор напряжения, ячейку измерительную с электродами и измеритель, отличающееся тем, что в него введены два переключателя и схема коррекции, содержащая высокочастотный генератор, преобразователь «частота - напряжение», аналого-цифровой преобразователь, регистр и устройство сравнения чисел, причем переключатели своими переключающими контактами подключены к электродам ячейки измерительной, при этом первые переключаемые контакты каждого переключателя подключены к регулятору напряжения, а вторые переключаемые контакты каждого переключателя присоединены к катушке индуктивности высокочастотного генератора, выход которого через последовательно соединенные преобразователь «частота - напряжение», аналого-цифровой преобразователь, регистр и устройство сравнения чисел соединен с измерителем.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высокочастотный генератор выполнен по схеме сверхрегенератора, а электроды измерительной ячейки через переключатели подключены в цепь положительной обратной связи сверхрегенератора.