Электростатический киловольтметр Советский патент 1982 года по МПК G01R5/28 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предна начено для использования в электроустановках, высокого напр вжения.

Известен электростатический киловольтметр, содержащий замкнутый корпус, заполненный диэлектрической жидкостью, высоковольтный электрод, выполненный в виде мембраны и размещенный в верхней части корпуса над жидкостью, заземленный электрод, снабженный отверстиями для прохода жидкости и расположенный под высоковольтным электродом, блок отсчета,. выполненный в виде погруженного в жидкость под заземленным электродом и прикрепленного к последнему пружинящей растяжкой шарообразного индикаторного поплавка, поверхность которого пронизана порами, а внутренняя полость ограничена ластичной оболочкой и заполнена газом 1.

Недостаток устройства - существенные погрешности измерения, обусловленные возможными искажениями, электростатического поля между электродами.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является электростатический киловольтметр, содержащий замкнутый корпус, заполненный диэлектрической жидкостью и снабженный боковым отверстием для прохода воздуха, неподвижный высоко10вольтный электрод, размещенный в верхней части корпуса, подвижный электрод, установленный под высоковольтным электродом на проводящем заземленном сильфоне, блок отсчета,

IS выполненный в виде погруженного в диэлектрическкую жидкость под подвижным электродом и прикрепленного к основанию корпуса пружинящей растяжкой шарообразного индикаторного поп20лавка, поверхность которого пронизана порами, а внутренняя полость ограничена эластичной оболочкой и заполнена газом 21. 392 Недостаток киловольтметра заключа ется в невысокой эксплуатационной надежности, связанной с использован ем в нем механического уравновешиваю щего элемента - пружинящей растяжки Цель изобретения - повышение надежности работы измерительного устройства. Поставленная цель достигается тем что в электростатический киловольтметр, содержащий замкнутый корпус, заполненный диэлектрической жидкость и снабженный боковым отверстием для прохода воздуха, неподвижный высоковольтный электрод, размещенный в яверхней части корпуса, подвижный «электрод, установленный под высоковольт.ным электродом на проводящем сильфоне, блок отсчета, выполненный в виде погруженного в диэлектрическую жидкость под подвижным электродом шарообразного индикаторного поплавка, поверхность которого пронизана порами, а внутренняя полость ограничена эластичной оболомкой и заполнена газом, введены участки электрета, один из которых укреплен горизонтально под сильфоном и отделен от него заземленной проводящей сеткой, а другой нанесен на поверхность индикаторного поплавка, причем оба участка электрета заряжены одноименно. На чертеже представлен -электростатический киловольтметр; общий вид, Корпус 1, изготовленный из диэлектрического материала, охватывает заполненную диэлектрической жидкостью индикаторную трубку 2 с шарообразным, частично покрытым электретом, индикаторным поплавком 3 гори зонтальный участок электрета , за земленную проводящую сетку 5 заполне уыУ диэлектрической жидкостью про водящий сильфон 6, подвижный электрод 7 и неподвижный высоковольтный - электрод 8. Корпус 1 прикрыт крышкой 9 в ко торой предусмотрено отверстие 10 дл высоковольтного ввода и прижимной винт 11. Боковое отверстие 12 предназначено для прохода воздуха и обе печивает уменьшение газодинамическо го сопротивления при работе прибора .Через закрывающееся отверстие 13 в подвижном электроде 7 осуществляется заполнение сильфона 6 диэлектрической жидкостью. Горизонтальный участок электрета А также имеет отверстие, чтобы не препятствовать заполнению той же жидкостью индикаторной трубки 2. Внутренняя часть корпуса 1 между электродами 7 и 8 выполнена с развитой поверхностью для предотвращения, токов утечки и. электрического пробоя.Заземленная проводящая сетка 5 исключает электростатическое взаимодействие горизонтального участка электрета 4 и подвижного электрода 7Индикаторный поплавок 3 представляет собой полый шар, внутри которого, помещена эластичная емкость,заполненная газом. Для осуществления демпфирования При резких колебаниях напряжения поверхность шара выполнена пористой, причем диаметр пор составляет 100-1000 мкм. Индикаторный поплавок 3 в принципе может быть полностью покрыт электретом или даже выполнен из него, если последний будет обладать высокой эластичностью. Поскольку в настоящее время изготовление таких эластичных электретов затруднено, поплавок 3 покрыт электретом лишь частично, чтобы оставшаяся поверхность шара сохраняла свои эластичные свойства. При нанесении электрета, например, на поверхность полусферы центр тяжести поплавка 3 смещается относительно геометрического центра шара, что обеспечивает устойчивое положение поплавка при работе прибора. На поплавке 3, в частности на границе раздела эластичная поверхность - поверхность, покрытая электретом, выполнена индикаторная метка, положение которой при отсутствии контролируемого напряжения соответствует нулевому де-. лению на индикаторной шкале. Устройство работает следующим образом. При подведении к киловольтметру контролируемого напряжения между электродами 7 и 8 возникает сила электростатического притяжения FO 0,, где - относительная диэлектрическая проницаемость газа в межэлектродном промежутке; ог- абсолютная диэлектрическая проницаемость газа . Е - напряженность электростатического поля между элект родами 7 и 8. Под действием силы FO подвижный электрод 7 притягивается на расстояние, пропорциональное силе, к неподвижному электроду 8. Это приводит к разряжению в замкнутом объеме под подвижным электродом 7, т.е. к умень шению гидростатического давления в жидкости и, следовательно, к увеличению объема газа в индикаторном поплавке 3- Увеличивается действующая на поплавок 3 сила Архимеда, величина которой становится больше силы тяжести поплавка. В итоге на поплавок 3 действует сила IfV-mg, плотность диэлектрической ,жидкости, объем вытесненной поплавком 3 жидкости, m - масса поплавка 3i i g - ускорение свободного падения. Под действием силы Fj индикаторный поплавок 3 всплывает на глубину на которой сила F, уравнивается сил электростатического отталкивания электретов г заряды участка электгде 9, и §2 рет.а, покрывающего . поплавок 3 и горизон тального участка элехтрета 4 соответст венно относительная дйэлект ическая проницаемост диэлектрической жидко ти-; абсолютная диэлектрическая проницаемость диэлектрической жидкости J расстояние -между гори зонтальным участком электрета Ц и поплавком 396 В условиях равенства F, тояние индикаторного поплавка 3 стабилизируется. При этом положение индикаторной метки на поплавке 3 отображает величину контролируемого напряжения. Использование в устройстве уравновешивающего элемента, выполненного на основе электретов, обеспечивает длительную и надежную работу прибора. Предлагаемый киловольтметр позволяет с высокой точностью измерять униполярные и знакопеременные напряжений сколь угодно больших значений. Формула изобретения Электростатический киловольтметр, содержащий замкнутый корпус, заполненный диэлектрической жидкостью и снабженный боковым отверстием для прохода воздуха, неподвижный высоковольтный электрод, размещенный в верхней части корпуса,/ подвижный электрод, установленный под высоковольтнУм электродом на проводящем сильфоне, блок отсчета, выполненный в виде погруженного в диэлектрическую жидкость под подвижным электродом шарообразного индикаторного поплавка, поверхность которого пронизана порами, а внутренняя полость ограничена эластичной оболочкой и запо/fнена газом, отличающийся тем, что, с .целью повышения надежности работы, в него введены участки электрета, один из которых укреплен , горизонтально под силцфоном иотделен от него заземленной проводящей сеткой, а другой нанесен на поверхность индикаторного поплавка,.причем оба участ,ка электрета заряжены одноименно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР заявке Н° 289 362/18-21, G 01 R 5/28, 1980. 2. Авторское свидетельство СССР заявке W 2899735/18-21, кл. G 01 R 5/28, 1980.