Устройство для измерения электрической емкости кабельных жил и проводов Советский патент 1980 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится кйзмерительной технике и может найти применение в кабельной промышленностидля контроля качества наложения пластмассовой изоляции на кабельные ЖИ.ЛСЫ и провода в процессе их производства,.

Известны устройства для контроля электрической емкости жил кабельных изделий, содержащиезаполненную проводящей жидкостью диэлектрическую трубку с металлизированной наружной поверхностью. Внутри трубки проходит измеряемая жила, токове-дущий проводник которой образует вместе с металлизированной поверхностью трубки цилиндрический конденсатор { .

Эти устройства позволяют повысить чувствительность измерений. Однако они обладают погрешностями, вызванными наличием собственной проводимости, что снижает их ценность в практическом применении.

Прототипом предложенного устройства является устройство для контроля электрической емкости на единицу длины проводов с пластмассовой изоляцией, в котором для обеспечения электрического контакта между измерительным электродом и поверхностью изоляции провода применяется 5 вода ванны, где провод охлаокдается после наложения изоляций.

Устройство состоит из преобразователя, содержсодего помещенные в изоляцию измерительный и охранные элекJQ троды, а также моста переменного тока, осуществляющего измерение отклонений емкостной составляющей комплексного сопротивления преобразователя от заданного номинального значения 2 .,

15

Недостаткомэтого устройства является пргрешность, обусловленная Собственной проводимостью преобразователя, которая имеет комплексный характер и зависит в основном от

20 величины удельной электрической проводимости воды.

Цель изобретения - исключение погрешности от собственной проводи йОстй Г1реобразовател я.

25

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения электрической емкости кабельных жил и проводов, содержащее измерительный мост переменного тока, в из737843

мерительную диагональ которого вклю-v чен фазочувствитёльный индикатор и преобразователь, содержащий измерительный электрод, который охватывает измеряемую жилу ивключен в одно из плеч измерительного моста переменного тока, охранные электроды, которые охватывают измеряемую жилу, гальванически соединены с экраном и подключены к питающей диагонгши измерительного моста переменного тока, снабжено компенсационным электродом, который охватывает измеряемую жилу и включен в плечо измерительного моста переменного тока, противоположное плечу, в которое измерительный электрод.

Компенсационный электрод выполнен цилиндрическим с внутренним диамет- . ром, равным внутреннему диаметру измерительного и охранных -электродов.

Компенсационный электрод расположен между измерительным электродом и любым из охранных электродов сорсно с измерительным и охранными электродами.

На фиг. 1 изображен преобразователь электрической емкости кабельных жил и пройодов; на фиг. 2 показана схема подключения преобразователя к измерительному мосту переменного тока. . 1 змерительный 1, компенсационный 2 и охранные 3 электроды преобразователя имеют трубчат5по форму и заключены во внутреннюю изоляцию 4, охваченную электростатическим экраном 5. Наружная изоляция, б предотвращает замыкание на землю экрана 5, гальванически связанного с оЗгранными электродами 3 и ййеющего потенциал,

близкий по величине к потенциалу измерительного 1 и компенсационного 2 электродов. Компенсационный электрод 2 расположен между измерительным 1 и любым из охранных 3 электродов.

Преобразователь размещен в ванне 7 .с водой, измеряемая жила 8 с заземленным через технологическое оборудование проводником располагается вдоль оси преобразователя.

Преобразователь поДключаетея к измерительной мостовой схеме следующим образом. Измерительный электрод 1 подк:;вочается к Одному из плеч йоста,. к противоположному плечу которого подключен .компенсационный электрод 2. Образцовый конденсатор 9 переменной емкоЪти, уравновешивающий.мостовую схему, может быть подключенлибо к плечу измерительного моста переменного тока, соединенному с компенсационным электродом 2 при длине компенсационного электрода, меньшей длины измерительного электрода, либо к плечу, соединенному с измерительным, электродом при длине компенсацйон.нОго электрода, большей длины измерительного электрода. Охранные электроды 3 подключаются между образцовыми сопротивлениями Ю и 11 измерительного моста переменного тока и ;1меют одинаковые потенциалы. В питающую диагональ моста, между образцовыми сопротивлениями 10 и 11, подключен генератор 12 рабочей частоты. В измерительную диагональ моста включен фазочувствитёльный индикатор 13.

Устройство работает следующим образом.

При помещении в преобразователь измеряемой жилы 8 происходит преобразование емкостей, образованных измерительным 1 и компенсационным ,2 электродами и токоведущим проводником жилы 8 и распределенных на длинах, соответствующих длинам измерительного и компенсационного электродов, в сосредоточенные значения, меньшее из которых вычитается из большего посредством измерительного люста переменного тока и фиксируется фазочувствитальным индикатором 13, настроенным так, что он реагирует только на изменения емкостной составляющей разности токов плеч моста. Одновременно происходит вычитание и собственных проводимостей измерительного 1 и компенсационного 2 электродов. Поскольку величины этих проводимостей равны, то разность токов, вызванных собственными проводимостями, всегда равна нулю.

Предлагаемое устройство исключает погрешности от собственной проводИ-г мосгк преобразователя, присущие известным устройствам этого типа, причем исключаются как систематические, так и случайные составляющие погрешности.

Величина-собственной проводимос.ти преобразователя не зависит от длины измерительного электрода, а определяется внутренним диаметром электродов , длинами охранных электродов и расстояниями между охранными электродами и прилегающими к ним торцами преобразователя. Существенное увеличение длин охранных электродов и расстояний от охранных электродов до торцов преобразователя хотя и снижает собственную проводимость, но делает преобразователь громоздким и неудобным в эксплуатации. Введение же компенсационного электрода, собственная проводимость которого также не зависит от его длины, позволяет при незначительном . увеличении общей длины преЬбраэователя полностью скомпенсировать его собственную проводимость.

Диаметр компенсационного электрода выбирается рав1ным диаметру измерительного электрода. Компенсация собственной проводимости преобразователя возможна и при различных диаметрах измерительного и компенсационного электродов, необходимо только соответствующее различие в длине охранного электрода и расстояния до торца преобразователя, прилегающих к измерительному и компенсационному электродам. Однако в этом случае преобразователь становится неудобным для эксплуатации: затрудняется заправка жилы, на стыке злектродов скапливается грязь;

Изоляционные промежутки между электродами выполняются длиной,меньшей диаметра электродов. Это необходимо для получения равномерного поля вблизи измерительного и компенсгщионных электродов.

Измерительный электрод может имет длину как большую, так и меньшую длины компенсационного электрода, а внутренний диаметр этих электродбй, длины охранных электродов и расстояния от охранных электродов до прилегающих к ним торцов преобразователя должны быть одинаковыми. При этом происходит взаимная компенсация собственных проводимостей, равных друг другу как для измерительного, так и для компенсационного электродов, а емкость жилы для провода измеряется на длине, равной разности эффективны длин измерительного и компенсационного электродов.

При изготовлении преобразователя возможны нарушения равенства внутренних измерительного и компенсационного электродов, равенства расстояний между измерительным электродом и прилегающим к нему торцом преобразователя с одной стороны, а также между компенсационным электродом и прилегающим к нему торцом преобразователя с другой стороны. Это обусловливает некоторую систематическую составляющую (Погрешности от собственной проводимости преобразователя . Если в пределах длины преобразователя флуктуирует удельная электрическая проводимость воды, а также изменяется диаметр измеряемой жилы, то возникает случайная составляющая погрешности. Для исключения этих погрешностей в преобразователе сохранены охранные электроды.

Введение ко «тенсационного электрода и сохранение в конструкции преобразователя охранных электродов позволяет исключить как систематическую, так и случайную составляющие

погрешности от собственной проводимости Ггрёобразователя, вызванные изменениями удельной электрической проводимости воды, ее уровня и температуры, изменениями диаметра измеряемой жилы и диэлектрической проницаемости-изоляции преобразователя, а также неточностями в изготовлении преобразователя.

0

Формула изобретения

1.Устройство для измерения электрической емкости кабельных жил и проводов, содержащее измерительный

5 мост переменного тока, в измерительную диагональ которого.включен фазочувствительньгй индикатор,и преобразователь содержащий измерительный электрод, который охватывает изме0ряемую жилу и включен в одно из Ллеч измерительного моста переменного тока, охранные электроды, которые . охватываЬт измеряемую жилу, гальванически соединены с экраном и подключены к питающей диагонали измег

5 рительного моста .переменного, тока., отличающееся тем, что,

с целью ис19почения погрешности измерения от собственной емкости преобразователя, оно снабжено компенса0ционным электродом, который охватывает измеряемую жилу и включен в плечо измерительного моста переменного тока, противоположное плечу, в которое включен измерительный элек5 .

2.Устройство по П.1, от л ичающееся тем, что компенсационный электрод выполнен цилиндрическим с внутренним диаметром, рав0ным внутреннему диаметру измерительного и охранных электродов.

3.Устройство по пп, 1 и 2, о тли чающе е тем, что компенссщионный электрод расположен между измерительным электродом и лю5бым из охранных электродов соосно

с измерительным и охраннытда электро,дами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1.Авторское свидетельство СССР 313176, кл. G 01 R 27/02, 1971.

2.Сап±)г1еЕ R.D. ControEting Extrusion of Foam PCaktic om Wire. Eeectronices, 18, 1955, № 4,p. 144.