Устройство для измерения высокого напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01R15/24 

() УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при дистанционном контроле постоянного и переменного напряжений высоковольтных установок.

Известно устройство для измерения высокого напряжения, содержащее последовательно установленные и оптически связанные друг с другом источник света, поляризатор, электрооптический активный элемент (например, ячейку Керра), связанный с контролируемой цепью, анализатор и фотодетектор 1 .

Недостатки известного устройства определяются его значительной сложностью и низкой эксплуатационной надежностью. Кроме того, вследствие возможной деполяризации света невысокой оказывается и точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

устройство для измерения высокого напряжеж 1Я, содержащее источник и приемник света, между которыми установлен модулятор, подключенный к цепи контролируемого напряжения. В этом устройстве модулятор выполнен поляризационным и снабжен дополнительным уголковым отражателем. Всостав устройства входят также делитель напряжения, оптическая насадка

10 с поляризационной призмой, фазовой пластиной, телескопической системой, линзой, световодом и светофильт- ром 2 .

Основной недостаток указанного

ts устройства заключается в его существенной сложности. Кроме того, известное устройство может использбваться только для измерения постоянного напряжения.

Цель изобретения - упрощение подобного измерительного устройства и расширение его функциональных возможностей в плане возможности 39 контроля как постоянного, так и переменного напряжений. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения высокого напряжения, содержащем источник и приемник света, между ко торыми установлен модулятор, подключенный к цепи контролируемого напряжения, модулятор выполнен в виде герметической камеры из диэлектрического материала, в центре которой размещена насаженная на металлическую ось вращения крыльчат ка с двумя металлическими полуцилиндрическими лопастями, перпендикулярными к оси вращения, а в одно из отверстий пропущен вспомогательный электрод, причем источник света укреплен в другом отверстии камеры, приемник света установлен у окна ка меры на противоположной от источника света стороне, один из проводов цепи к;онтролируемого напряжения электрически связан с осью вращения крыльчатки, а другой - с вспомогательным электродом. На фиг. 1 схематически изображена конструкция предлагаемого устройства для измерения высокого напряжения , вид сверху в разрезе, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 3 принцип действия модулятора. Главным составным узлом устройства является модулятор, расположенный на стороне высокого напряжения. Его основу составляет двухлопастная крыль чатка 1 (фиг.1 и 2), изготовленная из легкого металла, например, алюминия. Крыльчатка 1 содержит втулку 2 с держателями 3 лопастей i. Лопасти Ц имеют -форму полуцилиндра, образующие поверхности которого проходят перпендикулярно оси вращения крыльчатки - металлическому стержню 5 на который насажена втулка 2. Втулка 2 опирается на торец подставки 6, через которую проходит стержень 5 Подставка 6 выполнена из диэлектрика например фторопласта, в форме двухступенчатого цилиндра..Подставка 6 закреплена в центре основания 7 герметической камеры 8, заполненной воздухом. Камера в изготовлена из диэлектрического материала и имеет прямоугольную форму. В боковой стенке 9 камеры 8 имеется отверстие 10, в котором закреплена трубка П. В ос новании 12 трубки 11 находится «спо4могательный электрод 13- Стержень 5 электрически связан с одним из проводов k цепи контролируемого напряжения, а электрод 13 - с другим ее проводом 15. В боковой стенке 16 камеры 8 имеется отверстие 17, в котором закреплена трубка 18. Внутри трубки 18 находится источник света, состоящий, например, из электрической лампочки 19 и оптического конденсора 20. Электрическая лампочка 19 может быть запитана либо от автономного источника, либо через делитель напряжения от цепи контролируемого напряжения. Оптический конденсор 20 предназ начен для формирования направленного пучка света 21. На противоположной от источника света стороне 22 камеры 8 имеется окно 23, закрытое оптическим стеклом 2А. На потенциале земли находится приемный блок, включающий детектор 25 светового излучения, усилитель 26, час тотомер 27 и индикатор 28. Под действием высокого напряжения в камере 8 происходит тихий электрический разряд, в процессе которого внутри камеры 8 образуется большое количество ионов обоих знаков. Если крыльчатка 1 находится под отрицательным потенциалом отрицательные ионы 29 стекают с торцов лопастей 2 (фиг.З)|И устремляются к электроду ,13 находящемуся под положительным потенциалом. Положительные ионы 30 притягиваются поверхностью лопастей 2 крыльчатки 1. При своем движении положительные ионы 30 увлекают частицы 31 воздуха, в результате чего образуется, так называемый, электрический ветер, воздействующий на поверхность лопастей . При этом внутренняя поверхность 32 полуцилиндра каждой попасти 4, в силу выбранной геометрической формы, испытывает большее давление, чем ее внешняя поверхность 33, в результате чего крыльчатка 1 начинает вращаться вокруг оси 5. Скорость вращения крыльчатки 1 зависит от электрического потенциала, приложенного к ней. При вращении крыльчатки 1 ее лопасти i модулируют световой луч 21. Модулированный световой поток воспринимается детектором 25, который преобразует пульсирующий свет в электрический сигнал, поступающий на вход усилителя 26. После усиления электрический сигнал вводится в частотомер 27 на выходе которого находится индикатор 28, например цифровой. Чем выше контролируемое напряжение, тем большей оказывается скорость вращения крыльчатки 1 и частота модулированного световогои электрического сигналов, что и оценивается частотомером 27- Привязка показаний индикатора 28 к величине контролируе мого напряжения производится предварительно при калибровке устройства по тестовому высоковольтному источнику. Использованная модуляция светового потока на основе аэроионодинамического эффекта обеспечивает простую и надежную в работе конструкцию изме рительного устройства, которое в этом случае оказывается пригодным для контроля как постоянного, так и переменного напряжений. Формула изобретения Устройство для измерения высокого напряжения, содержащее источник и 1риемник света, между которыми установлен модулятор, подключенный к цепи контролируемого напряжения, отличающееся тем, что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей, модулятор выполнен в виде герметической камеры из диэлектрического материала, в центре которой размещена насаженная на металлическую ось вращения крыльчатка с двумя металлическими полуцилиндрическими лопастями, перпендикулярными к оси вращения, а в одно из отверстий пропущен вспомогательный электрод, причем источник света укреплен в другом отверстии камеры, приемник света установлен у окна камеры на противоположной от источтника света стороне, один из проводов цепи контролируемого напряжения электрически связан с осью вращения крыльчатки, а другой - с вспомогательным электродом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Хебнер Р.Э, и др. Оптические методы измерения электрических параметров при высоких напряжениях. Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. 1977 т. 65, № П, с. 6. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 R 15/02, 1966. .

Фиг Л

29 ц.

л I,

1

V

-0 P -

Vf /

/ff

. 4i5fc/2J

J/