Устройство для контроля изоляции труб Советский патент 1988 года по МПК G01R31/08 

оо оэ

05

со

Изобретение относится к электро - . измерительной технике ипЬзволяет снизить потребление электроэнергии. Устройство содержит источник 1 постоянного тока, источник импульсного высокого напряжения, включающий преобразователь 5, тиристор 6f накопительный конденсатор 7, высоковольтный трансформатор 8 и задающий генератор 9. Кроме того, устройство содержит детектор 10 и блок 11 сигнализации. В источник импульсного высокого напряжения дополнительно введены блок 3 сравнения, блок 4 управления и источник 2 регулируемого опорного напряжения, благодаря чему исключается колебательный режим преобразователя 5 после заряда накопительной емкости. В описании приведены примеры конкретной реализации преобразователя.5 и блока 4 управления. 2 з.п. ф-лы. 2 ил. ю

(puff.l

Изобретение относится к электроизмерительной технике.

Цель изобретения - снижение потребления электроэнергии путем исключения колебательного режима преобра- зователя после заряда накопительной емкости,,

На фиг, 1 приведена блок-схема устройства для контроля изоляции труб; на фиг.2 - фрагмент принципиальной схемы при формировании импульсов высокого напряжения (выполнение блоков 3,4,5).

Устройство содержит источник постоянного тока, источник 2 регулируемого опорного напряжения, блок 3 сравнения, блок 4 управления, преобразователь 5, тиристор 6, накопительный конденсатор 7, высоковольтный трансформатор 8, задающий генератор 9, детектор 10, блок 11 сигнализации, испытательный электрод 12. Делитель напряжения обратной свяпреобразователя 5 соединен с вторым входом блока 3 сравнения, тиристо- ром 6, управляющий электрод которо- J- го подключен к выходу задающего генератора 9 и через накопительный конденсатор - к первичной обмотке высоковольтного трансформатора 8, представляющего собой автомобильную

10 катушку зажигания. Вторичная обмот- . ка высоковольтного трансформатора 8 подключена к испытательному электро ду 12 и через детектор 10 наличия пробоя - к трубопроводу. Выход деU тектора 10 соединен с входом блока 11 сигнализации.

Схема источника импульсного высоко го напряжения включает в себя резистор 1 5, через которьш источник 2 регулиру

20 мого опорного напряжения соединяетс , с неинвертирующим входом операционного усилителя 17, инвертирующий вход которого подключен к выходу ин тегрирующего конденсатора 18 и чере

зи (фиг, 2) на резисторах 13,14, ре- -25 резистор 16- к средней точке соединения резистора 13 и 14 делителя напряжения обратной связи. Второй вывод резистора 13 подключен к точк соединения диода 27 первого вывода

зисто.ры 15,16, операционный усили-, тель 17, интегрирующий конденсатор 18, стабилитрон 19, базовый резистор 20, ключевой транзистор 21, делитель напряжения смещения на резисторах 22,23, генераторный транзистор 24, интегрирующий конденсатор 25, трансформатор 26 преобразователя, выпрямительный диод 27 образуют совместно с тиристором 6, накопительным конден- сатором 7 и высоковольтным трансформатором 8 источник импульсного высокого напряжения, амплитуда и частота следования выходных импульсов которого определяется источником 2 регулируемого опорного напряжения и задающим генератором 9..

Источник 1 постоянного тока представляет собой батарею аккумуляторов и служит для электропитания всех схем и блоков устройства. Источник 2 опорного напряжения, определяющий стабильность выходного импульсного напряжения дефектоскопа, подключен к дополнительному входу детектора 10 и первому входу блока 3 сравнения, предстайляющего собой компаратор напряжения, собранный на операционном усилителе.

Выход блока 3 сравнения подключен к входу блока 4 з равления, собранного на ключевом транзисторе. Выход блока управления соединен с входом управления преобразователя 5.

преобразователя 5 соединен с вторым входом блока 3 сравнения, тиристо- ром 6, управляющий электрод которо- го подключен к выходу задающего генератора 9 и через накопительный конденсатор - к первичной обмотке высоковольтного трансформатора 8, представляющего собой автомобильную

катушку зажигания. Вторичная обмот- ка высоковольтного трансформатора 8 подключена к испытательному электроду 12 и через детектор 10 наличия пробоя - к трубопроводу. Выход детектора 10 соединен с входом блока 11 сигнализации.

Схема источника импульсного высокого напряжения включает в себя резистор 1 5, через которьш источник 2 регулируемого опорного напряжения соединяется , с неинвертирующим входом операционного усилителя 17, инвертирующий вход которого подключен к выходу интегрирующего конденсатора 18 и через.

резистор 16- к средней точке соединения резистора 13 и 14 делителя напряжения обратной связи. Второй вывод резистора 13 подключен к точке соединения диода 27 первого вывода

накопительного конденсатора и анода тиристора 6, управляющий электрод которого подключен к выходу задающего генератора 9. Второй вывод резистора 14 подключен к эмиттеру ключевого транзистора 21, коллектору ) генераторного транзистора 24, выводу выходной обмотки трансформатора 26, катоду тиристора 6, выводам первичной и вторичной обмоток высо-

ковольтного трансформатора 8, Второй вывод интегрирующего конденсатора 18 соединен с выходом операционного усилителя 17 и через последовательно соединенные стабилитрон

59 и резистор 20 - с базой транзистора 21, коллекторный вывод которого подключен к резистору 23 делителя напряжения смещения, средняя точка которого соединена с выводом обмотки обратной связи, второй вывод которой подключен к базе транзисто- ра 24 и через интегрирующий конденсатор 25 соединен с эмиттером трав- ./ зистора 24 и выводом эмиттерной обмотки, второй вывод которой подключен к резистору 22 и источнику питаия. Второй вывод выходной обмофки трансформатора 26 через диод 27 и на копительный конденсатор 7 подключен

к первичной обмотке высоковольтного трансформатора 8.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 постоянного тока,подключается к источнику высокого импульсного напряжения и осуществляет электропитание всех входягцих в него

блоков и схем. Высокое импульсное на- ю трансформатор, служащий для пре- пряжение получают путем разряда накопительного конденсатора 7, заряженного до выходного значения напряжения преобразователя, через тиристор 6 на первичную обмотку высоковольтного трансформатора 8. Разряд происходит с частотой задающего генератора 9, устанавливаемой обычно в диапазоне 30-50 Гц. Значение напряжеобразования электроискрового разряда 3 импульс тока, запускающий блок 11 сигнализации. В детектор 10 входит также пороговая схема, напряже15 ние срабатывания которой связано с величиной выходного импульсного напряжения таким образом, что его изменение вызывает соответствующее изменение напряжения срабатывания поро

ния на накопительном конденсаторе определяет величину выходного импульсного напряжения, подаваемого на испытательный электрод 12, и устанавливается путем регулировки выходного напряжения источника 2 регулируемого опорного напряжения в зависимости от толщины проверяемой изоляции. Плавность регулировки достигается изменением времени ра-

боты преобразователя 5, который вклю- зо Формирования максимального выходночается блоком 4 управления при наличии разрещающего напряжения на выходе блока 3 сравнения. По достижении выходным напряжением преобразователя значения, определяемого установленным опорным напряжением, блок 3 сравнения выдает сигнал запрета на блок 4 управления и работа преобразователя 5 прекращается. Соответственно прекращается потребление тока преобразователем, а напряжение на накопительном конденсаторе стабилизируется на заданном уровне. Через промежуток времени, установленный задающим генератором 9, тиристор 6 открывается и накопительный конден- сатор 7 разряжается на первичную обмотку высоковольтного трансформатора 8. Напряжение на накопительном конденсаторе резко уменьшается и на выходе блока 3 сравнения появляется разрешающий сигнал, который через блок управления опять запускает преобразователь 5, накопительный конденсатор 7 и вновь заряжается до заданного значения напряжения. Изменение уровня опорного напряжения приводит к изменению времени работы преобразователя 5 и, соответственно, ве35

40

45

50

55

го напряжения.

Срабатывание блока сигнализации свидетельствует о наличии повреждения изоляции трубопровода. Источник высокого импульсного напряжения, входящий в устройство, работает следующим образом.

На неинвертирующий вход операцион ного усилителя 17 через резистор 15 поступает опорное напряжение от источника 2 регулируемого опорного напряжения. Регулировка опорного напряжения от нуля до предельно допустимого производится потенциометром.

В источник опорного напряжения могут входить термокомпенсирующие элементы, которые автоматически изменяют величину опорного напряжения таким образом, чтобы высокое импульс ное .напряжение на испытательном элек троде находилось в установленных пределах в заданном температурном диапазоне. На инвертирующем входе операционного усилителя 17 в исходно состоянии напряжение равно нулю. На выходе операционного усилителя 17 положительное напряжение имеет величину, которая зависит от значения на пряжения источника питания. Если оно

личины его выходного напряжения, которое определяет значение импульсного высокого напряжения, индуцированного во вторичной обмотке высоковольтного трансформатора 8, подаваемого на испытательный электрод 12 и через детектор 10 - к проверяемой трубе. Детектор 10 включает в себя импульс трансформатор, служащий для пре-

образования электроискрового разряда 3 импульс тока, запускающий блок 11 сигнализации. В детектор 10 входит также пороговая схема, напряжение срабатывания которой связано с величиной выходного импульсного напряжения таким образом, что его изменение вызывает соответствующее изменение напряжения срабатывания поро

говой схемы, что необходимо для исключения срабатывания блока сигнализации от помех, возникающих при воздействии импульсов высокого напряжения на изоляционную поверхность,

имеющую недостаточное высокое качество покрытия (повьпленная влажность, загрязнение и т.д.), а также от импульсов тока включения высоковольтного трансформатора в режиме

5

0

5

0

5

го напряжения.

Срабатывание блока сигнализации свидетельствует о наличии повреждения изоляции трубопровода. Источник высокого импульсного напряжения, входящий в устройство, работает следующим образом.

На неинвертирующий вход операционного усилителя 17 через резистор 15 поступает опорное напряжение от источника 2 регулируемого опорного напряжения. Регулировка опорного напряжения от нуля до предельно допустимого производится потенциометром.

В источник опорного напряжения могут входить термокомпенсирующие элементы, которые автоматически изменяют величину опорного напряжения таким образом, чтобы высокое импульсное .напряжение на испытательном электроде находилось в установленных пределах в заданном температурном диапазоне. На инвертирующем входе операционного усилителя 17 в исходном состоянии напряжение равно нулю. На выходе операционного усилителя 17 положительное напряжение имеет величину, которая зависит от значения на-, пряжения источника питания. Если оно

выше напряжения стабилизации стабилитрона 9, то через базовый резистор 20 открывается транзистор 21 и с делителя напряжения смещения на резисторах 22, 23 на базу транзистора 24 подается напряжение, которое запускает генератор преобразователя. Если же выходное напряжение усилителя 17 меньше напряжения стабилизации стабилитрона 19, то преобразователь не включается, что свидетельствует о разряде аккумуляторов и необходимости их замены. Импульсы обратного хода, возникающие при закрывании транзистора 24, включенного по схеме с общим коллектором, трансформируются и через выходную обмотку трансформатора 26 поступают на последовательно включенные диод 27, накопительный конденсатор 7 и первичную обмотку высоковольтноготрансформатора 8. Происходит заряд накопительного конденсатора 7 до напряжения, определяемого установленным опорным напряжением и коэффициентом деления делителя напряжения обратной связи на резисторах 13,14, выходное напряжение которого через резистор 16 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя. При равенстве напряжений на обоих рходах на выходе усилителя напряжение уменьшается до нуля и ключевой транзистор 21 закрывается, а преобразователь перестает генерировать импульсы обратного хода. Вследствие того, что основными потребителями энергии являются генераторный транзистор 24 и ключевой транзистор 21, то их отключение вызывает значительную экономию электропитания, которая тем больше, чем меньше работает преобразователь в течение периода задающего генератора Конденсатор 25 необходим для надежно I го отключения генераторного транзистора при генерации повышенного напряжения, когда за счет большой энергии, накопленной в сердечнике и обмотках трансформатора 26, генератор преобразователя может перейти в режим автогенерации и эффективность работы устройства резко ухудшится.

Работа преобразователя с прерыванием генерации также позволяет повысить надежность работы элементов благодаря уменьшению времени их активной работы. Накопленная на конденсаторе 7 энергия сохраняется до

. 10

15

20

25

66974

- прихода на управляющий электрод тиристора 6 импульса с задающего генератора 9, который вызывает включение тиристора и разряд через него на первичную обмотку высоковольтного трансформатора 8 накопительного конденсатора 7. Во вторичной обмотке трансформатора 8 индуцируется импульс высокого напряжения, который подается на испытательный электрод 12 и через детектор 10 - на трубу. Ста-, бильность амплитуды выходного импульса зависит от стабильности напряжения, до которого зарядился накопительный конденсатор, и определяется параметрами опорного напряжения. Изменяя величину опорного напряжения, можно производить плавную регулировку выходного импульсного .напряжения с заданной точностью. Так как генератор преобразователя вырабатывает серию импульсов, то их количество определяет величину заряда накопительного конденсатора. Минимальное напряжение на нем определя- ется единичным импульсом генератора, после которого он отключается. Для расширения предела регулировки выходного напряжения в сторону меньших напряжений служит интегрирующий конденсатор 18, величина которого выбрана таким образом, чтобы сделать выходной сигнал переключения операционного усилителя близким к пилообразному. При этом появляется возможность дополнительной регулировки времени открывания ключевого транзистора 21 путем изменения времени отсечки базового тока при смещении амплитуды пилообразного выходного сигнала усилителя 17 относительно напряжения стабилизации стабилитрона 19, Разное время включения транзистора 21, -а следовательно, и транзистора 24 вызывает изменение в некоторых пределах и амплитуды выходных импульсов обратного хода трансформатора 26, приводящее соответственно к изменению амплитуды выходных импульсов высокого напряжения. Таким образом, стабилитрон, помимо функции слежения яа НЯППЯ-ЯГР- нием питания устройства, выполняет,- также функции порогового элемента при регулировке выходного напряжения

в области его малых значений. Формула изобретения 1, Устройство для контроля изоляции труб, содержащее источник посто30

35

40

45

50

55