СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ХОДА КОНТАКТОВ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1968 года по МПК G01B7/14 

Известны способы дистанционного измерения хода контактов коммутационных аппаратов высокого напряжения при их испытаниях с помощью индуктивного датчика, высокочастотного генератора с частотной модуляцией и настроенной линии. Однако применяемые датчики малых перемещений на принципе частотной модуляции недостаточно удалены от измерительного блока, подвержены действию помех и сложны в настройке.

Описываемый способ дистанционного измерения хода контактов коммутационных аппаратов высокого напряжения позволяет увеличить длину линии при сохранении необходимой чувствительности. Его особенность заключается в том, что рабочую частоту генератора выбирают равной одному из обертонов резонансной частоты линии с датчиками, а частотную модуляцию этого генератора осуществляют изменением вносимого в контур генератора входного сопротивления линии через индуктивную связь, близкую к критической.

На чертеже приведена схема прибора для дистанционного измерения хода контактов предлагаемым способом.

Прибор содержит индуктивный датчик 1 перемещения, настроенную линию 2, например, в виде коаксиального кабеля типа PK, петлю 3 индуктивной связи, высокочастотный генератор 4, частотный детектор 5, усилитель 6 постоянного тока и вибратор электромагнитного осциллографа 7. Индуктивный датчик 1 имеет катушку с подвижным ферритовым сердечником, который подсоединяется к подвижному контакту испытуемого аппарата.

Изменение индуктивности датчика 1 при движении сердечника вызывает изменение входного сопротивления линии 2, которое через индуктивную связь вызывает частотную модуляцию генератора 4.

Для получения хорошей чувствительности реактивных датчиков частота тока в них должна быть достаточно высокой. Однако при увеличении частоты резонансная длина настроенных линий уменьшается. Если линия имеет требуемую длину, а частота генератора достаточно высока, но линия резонирует на обертонах, то чувствительность схемы будет низкой из-за большого затухания.

Тем не менее, чувствительность прибора можно поднять, если генератор заставить работать при связи с управляющей линией, близкой к критической.

Известно, что если с основным колебательным контуром генератора связан второй колебательный контур с добротностью Q, то при индуктивной связи ниже критической , изменения параметров второго контура будут влиять на частоту первого контура достаточно линейно при небольших отклонениях от резонансной частоты.

Степень этого влияния будет зависеть от коэффициента связи между контурами.

В данном случае в качестве второго контура будет выступать настроенная линия. Входное сопротивление этой линии до расстройки датчика должно быть равно нулю, так как петля связи имеет незначительное реактивное сопротивление, и настроенная линия будет представлять собой эквивалент последовательного резонансного контура. При расстройке линии, т.е. при появлении некоторого сопротивления Х_вх, в контур генератора будет вноситься сопротивление Х_вн согласно известному выражению:

где Х_вх и R - реактивная и активная слагающие входного сопротивления линии, М - коэффициент взаимной индукции между контуром генератора и петлей связи, ω - частота генератора.

Управление частотой генератора при связи, близкой к критической, значительно повышает чувствительность при частотной модуляции и, следовательно, компенсирует малое изменение резонансных параметров длинной линии при использовании ее на обертонах.

Датчики малых перемещений могут быть как индуктивными, так и емкостными. Длина линии выбирается несколько меньше резонансной на величину удлинения из-за включения датчика. Приближенно длину линии можно вычислить по формулам:

для индуктивного датчика

и для емкостного датчика,

где λ - длина волны генератора высокой частоты,

ε - диэлектрическая постоянная изоляция линии,

n - целое число.

Точная настройка линии в резонанс производится регулировкой начальной индуктивности или емкости датчика. Данный прибор при частоте 12 мгц хорошо работает с кабелем типа РК на удалении датчика от осциллографа до 100 м (n>20). Генератор на лампе 6Н15 обеспечил чувствительность 5 ма/мм хода контактов при линейности характеристики на длине хода 5 мм.

Способ дистанционного измерения хода контактов коммутационных аппаратов высокого напряжения при их испытаниях путем использования индуктивного датчика, высокочастотного генератора с частотной модуляцией и настроенной линии, отличающийся тем, что, с целью увеличения длины линии при сохранении необходимой чувствительности, рабочую частоту указанного генератора выбирают равной одному из обертонов резонансной частоты линии с датчиком, а частотную модуляцию этого генератора осуществляют изменением вносимого в контур генератора входного сопротивления линии через индуктивную связь, близкую к критической.