Устройство для измерения распределения напряженности электрического поля заряженной струи аэрозоля Советский патент 1989 года по МПК G01R29/14 

1

(21) 4353816/24-21 (22) 04.01.88 446) 23.10.89. Бюл. № 39

(71)Московский энергетический институт

(72)А.М.Болога, И.П.Верещагин, М.А.Кошелев, Л.М.Макальский, А.В.Орлов и К .В .ФИЛИППИ01ИН

(53)621.317.33(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 978080, кл. G 01 R 29/12, 1982.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ЗАРЯ)1(ЕННОЙ СТРУИ АЭРОЗОЛЯ

(57)Изобретение относится к технике высоких напряжений, в частности к измерению электростатических полей, и может быть использовано для восстановления электрической стру туры заряженных аэрозольных образований. Пелью изобретения является увеличение избирательной способности при снятии электрических характеристик заряженной струи аэрозоля. Устройство содержит вертикальную стойку 1, опорный барабан 2, диэлектрические тяги 3, сканирующий экран. 4, стопорный винт 5, угловой лимб 6, датчик-преобразователь 7 напряженности электрического поля, изолирующее кольцо 8, источник 9 питания, самописец 10, токоизмерительный прибор 11 и экранирующую поверхность. Увеличение избирательной способности устройства при проведении измерений позволяет уменьшить погрешность восстановления заряда до 10-12%. 1 з.п. ф-лЫ| 6 ил.

с S

(Л

Изобретение относится к технике высоких напряжений, в частности к измерению электростатических полей, и может быть использовано для восстановления электрической структуры заряженных аэрозольных образований. Целью изобретения является увеличение избирательной способности при снятии электрических характеристик заряженной струи аэрозоля. Устройство содержит вертикальную стойку 1, опорный барабан 2, диэлектрические тяги 3, сканирующий экран 4, стопорный винт 5, угловой лимб 6, датчик-преобразователь 7 напряженности электрического поля, изолирующее кольцо 8, источник 9 питания, самописец 10, токоизмерительный прибор 11 и экранирующую поверхность. Увеличение избирательной способности устройства при проведении измерений позволяет уменьшить погрешность восстановления заряда до 10-12%. 6 ил.

ел

Од

со со

4ib

Изобретение относится к технике высоких напряжений, в частности к из мерениям электростатических полей и может быть использовано для восстановления электрической структуры заряженных аэрозольных образований.

Целью изобретения является увеличение избирательной способности при снятии электрических характеристик заряженной струи аэрозоля.

На фиг.1 изображена устройства для измерения распределения напряженности электрического поля заряженной струи аэрозоля; на фиг.2 - сканирующий экран, снабженный съемной экранирующей поверхностью; на фиг.З - распределение силовых линий электрического поля при различных углах наклона сканирующего экрана; на фиг.А - схема для численного расчета площади экрана в за висимости от высоты измеряемой струи заряженного аэрозоля; на фиг.З - зависимость погрешности восстановления плотности объемного заряда струи от площади сканирующего экрана; на фиг,6 - распределение напряженности электрического поля в отдельно взятой зоне струи при различной форме сканирующего экрана.

Устройство состоит из вертикальной стойки 1, опорного барабана 2, к которому с помощью диэлектрических тяг 3 жестко прикреплен дискообразный сканирующий экран 4. Опорный барабан 2 снабжен стопорным винтом 5

и угловым лимбом 6 (фиг.1). В вырезе экрана 4 установлен жестко связанный с ним датчик-преобразователь 7 напряженности электрического поля. Датчик 7 электрически изолирован от сканирующего экрана 4 кольцом 8, выполненным, например, из второпласта. Электропитание датчика 7 осуществляется от источника 9, сигналы с датчика 7 регистрируются самописцем 10, Сканирующий экран 4 заземлен через токо- измерительный прибор 1, Экранирующая поверхность 12 может выполняться съемной, с различной формой, или она может быть вьтолнена, например, из упругого материала, причем при этом экранирующая поверхность 12 жестко крепится к каркасу,.а устройство снабжается механизмом, обеспечивающим необходимую степень выгибания поверхности 12 во внешнюю сторон экрана 4, Используют дискообразный

сканирующий экран 4 диаметром 1 м с экранирующей поверхностью 12, вьшоп- ненной из упругого материала (напри- . мер, жести). Форма поверхности 12 различна.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение от источника 9 питаQ ния подается на датчик-преобразователь 7. С помощью стопорного винта 5 сканирующий экран 4 устанавливается : под заданным углом ( по отношению к струе. Угол ( отсчитывается по

5 лимбу 6, Сигнал с датчика-преобразователя 7 о величине напряженности поля поступает на самописец 10, одновременно регистрируется ток с экрана 4 по прибору 11, После снятия данг

0 ных по измеряемому участку струи изменяют угол наклона ( , При этом питание датчика-преобразователя 7 не. осуществляется. Далее измерения проводятся при новом угле (7 .

5 На фиг,3 показано распределение силовых линий электрического поля при двух различных положениях измерительного узла устройства.

Условно разбивают вертикальную струю заряженного аэрозоля на области (зоны). Как видно из картины распределения силовых линий электрического поля (фиг,3,а, б) показания датчика-преобразователя определяются зарядом различных зон. Таким образом, путем поворота измерительного блока осуществляется сканирование распределения напряженности поля от каждой зоны объемного заряда струи. При этом следует выполнять следующие условия: устройство должно быть расположено как можно ближе к заряженной струе, но в то же время не должно влиять на перенос электрического заряда, площадь сканирующего экрана должна быть достаточно велика, чтобы при его повороте вызывать cyniecTBeHHoe перераспределение силовых линий ПОЛЯ,

Для определения минимального расстояния от струи устройство сначала располагают вблизи заряженной струи, а затем начинают постепенно отодвигать. При этом фиксируют величину тока прибором 11 в цепи заземления

5 сканирующего экрана 4, Отсутствие , тока означает, что частицы аэрозоля не попадают на экран 4, и что сам экран не коронирует в электрическом по0

5

0

5

0

5-,15

Jie заряда струи, т.е. не оказывает влияния на перенос заряда аэрозольным потоком. Для предотвращения возникновения коронного заряда на кромках экрана 4 последний выполняют закругленным на краях.

С помощью предлагаемого устройства получено распределение напряженности электрического поля вертикально направленной струи, создаваемой конденсационным генератором заряженного аэрозоля. Лиаметр сопла составляет 1,, ток выноса 20 х хЮ А, высота струи 4м. Устройство располагается на расстоянии 2,5 м от оси струи, при.этом ток в цепи сканирующего экрана отсутствует. Данные измерени й используют для определения оптимальной площади сканирующего экрана. Расчетная система электродов с вертикально направленной струей аэрозоля приведена на фиг.4. Угол раср1ирения аэрозольной струи 28°.

На фиг.5 приведены результаты расета структуры заряда струи, где по оси абсцисс - значение коэффициента К, по оси ординат - погрешность восстановления заряда &р . Погрешность задания напряженности поля Е к; 10%, з зависимости (фиг.5) видно, что минимум &р 18-20% достигается при К 15-21, В случае К 15 (увеличение площади экрана) погрешность расчета возрастает из-за снижения точности восстановления р; в начале струи. При К 21 (уменьшение размеров экрана) точность расчетов резко падает, так как устройство при различных углах ( не обеспечивает необходимую степень сканирования заряда каждой зоны струи в отдельности, что прр водит к линейно зависимой системе уравнений.

Повышение избирательной способности устройства при снятии электрических характеристик от каждой зоны заряженной струи аэрозоля обеспечивается выполнением сканирующего экрана с возможностью изменения формы его экранирующей поверхности (фиг.2). Выполнение экранирующей , поверхности из упругого материала, например из жести, дает возможность варьировать форму краевой части экрана в широких пределах. Наиболее приемлемой для проведения измерений для расчетов с малой погрешностью по восстановлению электричес-

46

кой структуры струи является форма экранирующей поверхности фиг.2. Эффективность такой формы в том, что на периферии экрана обеспечивается усиление электрического поля благодаря выступу с большим радиусом кривизны. При этом силовые линии от зон струи, соседних со сканируемой,

замыкаются на выступ экрана т.е. показание датчика-преобразователя определяется преимущественно зарядом сканируемой зоны, что подтверждается численными расчетами (фиг,6).

Здесь I, II, III - сканируемая и соседние со сканируемой зоны струи, а - дискообразная форма cкaниpy J- щего экрана, б - форма экрана по фиг,2. Из кривых а и б видно, что

при наличии экранирующей поверхности с выступом вклад соседних зон в показания датчика существенно меньше.

Увеличение избирательной способности устройства при проведении измерений позволяет уменьплить погрешность восстановления заряда до 10-12%.

Формула изобретения

5

0

5

0

,

5

; -

(15-21)-cos СУ:./2 где S - площадь сканируюпото экрана; h - высота измеряемом CTPNTI; oL- угол раскрытия итмеряемой струи.

2, Устройство по п. 1, о т л и - чаюр1ееся тем, что дискообразный сканируюпшй экран выполнен с

а

Фие.

ФиеЛ

возможностью изменения формы его экранирующей поперхности.

11

S farLd

/(ZO

фиг. 5

X

SO