Устройство для определения интегрального значения тока разряда за интервал времени Советский патент 1993 года по МПК G01R19/03 

Изобретение относится к электронной технике и электронике. Оно может быть использовано для определения интегрального значения тока, так называемых, частичных разрядов (ЧР) при испытании диэлектрических конструкций на старение в ионизированной среде.

Целью изобретения является повышение точности определения интегрального значения тока разряда за счет стабилизации теплового режима ТЭП,

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для определения интегрального значения тока разряда за интервал времени; на фиг.2 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство для определения интегрального значения тока разряда за интервал

времени (фиг.1) содержит два переключателя 1 и 2, разделительный конденсатор 3, термоэмиссионный преобразователь (ТЭП) 4 с анодным резистором 5, генератор тактовых импульсов (ГТИ) 6, два запоминающих конденсатора 7 и 8, два операционных усилителя (ОУ) 9 и 10. источник переменного напряжения 11. ГТИ имеет механическую связь с переключателями 1 и 2

В режиме измерение переключатели находятся в верхнем положении (В) Вход устройства подключен к катоду ТЭП-4 через переключатель 1 и разделительный конденсатор 3, при этом анод ТЭП подключен через переключатель 2 к запоминающему конденсатору 7, включенному параллельно входу ОУ-9 Выход ОУ-9 подключен постоянно к нити накала ТЭП-4 для подпитки, обра00

ю го ю

00 СА)

эуя цепь первой отрицательной обратной связи.

В режиме ОТСЧЕТ с помощью ГТИ-6 переключатели 1 и 2 переведены в нижнее положение, при этом анод ТЭП подключен ко второму запоминающему конденсатору 8, который включен параллельно входу управляемого ОУ-10. Сюда же подключен источник переменного напряжения 11. Выход ОУ-10 соединен через переключатель 1 и разделительный конденсатор 3 с катодом ТЭП-4, образуя цепь второй отрицательной обратной связи.

На фиг.2 обозначены: 12 - диаграмма импульса тока разрядов, поступающих на вход устройства; 13 - диаграмма сигналов генератора тактовых импульсов ГТИ; 14, 15 - диаграммы работы переключателей (В - верхнее положение, Н - нижнее положение); 16 - диаграмма изменения напряжения на запоминающем конденсаторе 7 или на входе ОУ-9; 17 - диаграмма изменения напряжения на запоминающем конденсаторе 8; 18 - диаграмма напряжения, передаваемого через ОУ-10 на выход устройства.

Устройство работает следующим образом.

Предположим в исходной позиции наступил момент измерение (первый этап определения тока разряда), тогда подключа- тели 1 и 2 ГТИ находятся в верхнем положении. Импульсы тока разряда подаются через переключатель 1 и конденсатор 3 на нить накала ТЭП, к выходу которого в этот момент подключен запоминающий конденсатор 7 и вход ОУ-9. Импульсы разряда нагревают катод ТЭП. вызывая изменение катодного тока, а за счет резистора 5 и изменение напряжения на аноде ТЭП, которое усиливается с помощью ТЭП, запоминается конденсатором 7 и поступает на вход ОУ-9. С выхода ОУ-9 напряжение подается на нить накала ТЭП, суммируется с измеряемым сигналом, дополняя нагрев катода ТЭП до номинального. Тем самым поддерживается температура и эмиссия катода ТЭП постоянной независимой от величины измеряемого сигнала. Через 30-40 секунд, необходимых для прогрева катода ТЭП и стабилизации всех процессов, первый этап определения тока разряда заканчивается и ГТИ-6 переключает переключатели 1 и 2 в нижнее положение, наступает второй этап. При этом к аноду ТЭП подключается запоминающий конденсатор 8, который подобно конденсатору 7 запоминает тот же сигнал на выходе ТЭП и этим сигналом управляет ОУ-10, изменяя его коэффициент усиления. Ко входу ОУ-10 подключен источник переменного напряжения, который передает напряжение через ОУ-10 на выход устройства с коэффициентом, определяемым уровнем напряжения на конденсаторе 8. Полученный сигнал на выходе устройства одновременно подается на нить накала ТЭП через переключатель 1 и конденсатор 3, взамен измеряемого сигнала. Сюда же подается ток подпитки с ОУ-9, величина которого поддерживается запоминающим конденса0 тором 7. Вместе они снова дополняют нагрев катода ТЭП до номинального. А полученный сигнал от источника переменного тока эквивалентен измеренному току разряда. Его можно измерить любым низко5 частотным прибором. Например самописцем КСУ-4. По окончании второго этапа ГТИ-6 переводит переключатели 1 и 2 в вер- , хнее положение и цикл повторяется.

Учитывая, что время полного цикла оп0 ределения интегрального значения тока разряда составляет порядка одной минуты, нестабильность характеристики преобразования ТЭП не влияет на результат измерения, что повышает точность.

5 Устройство может работать в автоматическом режиме длительное время (до .нескольких суток), что способствует воспроизводимости результатов при многократных измерениях.

0 в качестве ТЭП-4 использована электронная лампа 1Ж245 с малым током накала, запоминающие конденсаторы типа КСО, ОУ типовые, а в качестве источника переменного тока использована дополнительная обра5 ботка трансформатора блока питания.

Все устройство собрано на монтажной плате и размещено внутри промышленного самописца типа КСУ-4.

Экспериментальные исследования заяв0 ляемого устройства для определения интегрального значения тока разряда за интервал времени в составе автоматизированной установки ИНТЕГРОН для обработки электрическим разрядом диэлектрических

5 конструкций с целью их ускоренного старения показатели, что предлагаемое устройство обеспечивает более точное определение тока разряда по сравнению с аналогами и прототипом, выдерживается хорошая воспроизво0 димость при повторных испытаниях, упрощается обработка результатов, которые используются для расчетов удельных характеристик старения диэлектрических конструкций и расчетов их срока службы.

о

Формула изобретения Устройство для определения интегрального значения тока разряда за интервал времени, содержащее термоэмиссионный преобразователь, два операционных усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения за счет стабилизации теплового режима ТЭП, оно дополнительно содержит разделительный конденсатор, два накопительных конденсатора, генератор токовых импульсов, источник переменного напряжения, два переключателя, причем каждый накопительный конденсатор включен параллельно входу одного из операционных усилителей, вход устройства через первый переключатель и разделительный конденсатор соединен с катодом термоэмиссионного преобразователя и выходом перво

го операционного усилителя, вход которого соединен через второй переключатель с анодом термоэмиссионного преобразователя, источник переменного напряжения соединен с входом второго операционного усилителя и через второй переключатель с анодом термоэмиссионного преобразователя, а выход второго операционного усилителя через первый переключатель соединен с разделительным конденсатором и входом устройства, при этом генератор тактовых импульсов соединен с управляющими входами обоих переключателей.

Использование: в электронике при испытаниях диэлектрических конструкций. Сущность изобретения: устройство содержит термоэмиссионный преобразователь (ТЭП), два операционных усилителя (ОУ), разделительный конденсатор, два накопительных конденсатора, генератор тактовых импульсов, источник переменного напряжения, два переключателя, причем каждый накопительный конденсатор включен параллельно входу одного из операционных усилителей, вход устройства через первый переключатель и разделительный конденсатор соединен с катодом ТЭП и выходом первого ОУ, вход которого соединен через второй переключатель с анодом ТЭП, источник переменного напряжения соединен с входом второго ОУ и через второй переключатель с анодом ТЭП, а выход второго ОУ через переключатель соединен с разделительным конденсатором и входом устройства, при этом генератор тактовых импульсов соединен с управляющими входами обоих переключателей. 2 ил. (Л С

выход

Фиг. i

1

г

1Ь

1 П

Ы1

if

16

/7

IB

Ы1

Фиг.2