УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОБИВНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
DEVICE TO MONITOR DISCHARGE VOLTAGE OF LIQUID DIELECTRICS

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля изоляционных свойств жидких диэлектриков (ЖД).
Известен аппарат для испытаний ЖД АИМ-90 (паспорт 2ДЕ.6.040ПС, изготовитель МПО "Мосрентген", РФ). На электроды, между которыми располагается порция ЖД, подается нарастающее высоковольтное напряжение, создаваемое с помощью автотрансформатора, и измеряется напряжение в момент пробоя слоя ЖД.
Напряжение измеряется на части обмотки, подключенной к источнику питания, а к электродам прикладывается повышенное напряжение со всей обмотки автотрансформатора, что увеличивает погрешность измерения пробивного напряжения. За счет использования испытательного напряжения, достигающего 100 кВ, предъявляются высокие требования по электробезопасности.
Известно устройство для экспресс-контроля пробивного напряжения ЖД (RU 2220427, С2 G01R 31/12, 31/14, 2003 г. - принято за прототип).
Устройство содержит испытательную ячейку (ИЯ) с электродами, повышающий трансформатор, схемы управления, удвоение напряжения, масштабирования, а также генератор пилообразного напряжения, два разнополярных ключа и индикатор. Линейно нарастающее напряжение через ключи подается на первичную обмотку повышающего трансформатора, а повышенное с помощью схемы удвоения переменное напряжение преобразуется в нарастающее постоянное напряжение, которое подается на электроды в ИЯ. В момент электрического пробоя слоя ЖД между электродами фиксируется напряжение генератора пилообразного напряжения. Через схему масштабирования зафиксированное напряжение поступает на индикатор.
Преимущество устройства - небольшая величина межэлектродного зазора, что снижает энергозатраты и повышает электробезопасность.
Недостатками устройства являются:
- сложность конструкции, так как используются разнополярные ключи, повышающий трансформатор обязательно должен содержать две одинаковые половины первичной обмотки, а измерительная цепь должна быть высокоомной;
- низкая точность измерения, так как схема, использующая генератор линейного напряжения, не учитывает нелинейный характер преобразования за счет повышающего трансформатора.
Технический результат - повышение точности измерения и упрощение конструкции устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройство для контроля напряжения пробоя ЖД, содержащее ИЯ с электродами, повышающий трансформатор, схемы управления, формирования сигнала электрического пробоя, удвоения напряжения, масштабирования, один ключ положительной полярности, генератор пилообразного напряжения и индикатор, согласно изобретению дополнительно введены схема запоминания, выпрямитель и вторая вторичная обмотка в повышающий трансформатор, которая своим началом через выпрямитель, схемы запоминания и масштабирования соединена с первым входом индикатора, а концом соединена со вторым входом индикатора, при этом выход схемы формирования сигнала электрического пробоя подключен ко второму входу схемы запоминания, а конец первичной обмотки повышающего трансформатора присоединен к третьему входу генератора пилообразного напряжения.
На фиг. представлена структурная схема устройства.
Устройство содержит генератор пилообразного напряжения 1, первый вход которого присоединен к первому выходу схемы управления 2, а второй вход генератора пилообразного напряжения присоединен к выходу схемы формирования сигнала электрического пробоя 3. Выход генератора пилообразного напряжения подключен ко входу ключа положительной полярности 4, выход которого подключен к началу первичной обмотки повышающего трансформатора 5. Первая вторичная обмотка 6 повышающего трансформатора 5 через схему удвоения 7 подключена к одному из электродов 8 ИЯ 9, а второй электрод вместе с выводом 10 первой вторичной обмотки 6 повышающего трансформатора 5 подключены ко входу схемы формирования сигнала электрического пробоя 3. На магнитопроводе 11 повышающего трансформатора 5 помещена вторая вторичная обмотка 12, начало которой подключено к соединенным последовательно выпрямителю 13, схеме запоминания 14 и схеме масштабирования 15, выход которой присоединен к первому входу индикатора 16, а второй вход присоединен к концу второй вторичной обмотки 12. Второй вход индикатора 16 подключен ко второму выходу схемы управления 2. Выход схемы формирования сигнала электрического пробоя 3 подключен ко второму входу схемы запоминания 14.
Устройство работает следующим образом.
После очистки от загрязнителя рабочего объема ИЯ 9 порцию контролируемого ЖД помещают в ИЯ 9. Через некоторое время, необходимое для стабилизации состояния проверяемого ЖД, схема управления 2 сигналом с первого выхода запускает генератор пилообразного напряжения 1, а сигнал со второго выхода схемы управления 2 устанавливает в исходное состояние индикатор 16. По мере нарастания пилообразного напряжения с помощью ключа положительной полярности 4 на первичной обмотке повышающего трансформатора 5 формируется переменное напряжение, которое наводит на первой вторичной обмотке 6 переменное напряжение. Напряжение с первой, вторичной обмотки 6 с помощью схемы удвоения напряжения 7 преобразуется в изменяющееся постоянное напряжение, которое прикладывается к электродам 8 и, следовательно, на слой ЖД действует нарастающее напряжение. При достижении напряжением величины, равной напряжению электрического пробоя слоя ЖД, между электродами 8 происходит электрический разряд и схема формирования сигнала электрического пробоя 3 выдает сигнал на второй вход генератора пилообразного напряжения 1 и выключает его. Одновременно сигнал со схемы формирования сигнала электрического пробоя 3 подается на схему запоминания 14 и напряжение на второй вторичной обмотке 12 в момент электрического пробоя между электродами 8, после выпрямителя 13 запоминается схемой 14 и дальше поступает на схему масштабирования 15.
Чтобы индикатор 16 показал напряжение в нормированном зазоре по методике испытаний ЖД, произведение коэффициента трансформации для второй вторичной обмотки 12 и коэффициент преобразования схемы масштабирования 15 выбирают равным напряжению электрического пробоя в нормированном зазоре.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в предлагаемом устройстве снижаются требования к линейности выходного напряжения с генератора пилообразного напряжения, уменьшается количество элементов устройства и не требуется две равных половины первичной обмотки, что упрощает конструкцию устройства. Увеличение измеряемого напряжения повышает точность измерения, в том числе за счет уменьшения влияния внешних факторов, например, на характеристику пилообразного напряжения.
В предлагаемом устройстве измерение можно проводить после окончания электромагнитных колебаний, используя запомненную величину напряжения в момент электрического пробоя, что снижает погрешность измерения. При этом есть возможность повторить процедуру вычислений, используя запомненную измеренную величину, тогда как в прототипе необходимо повторить весь цикл испытаний. Это снижает трудоемкость испытаний. Необходимо также учитывать, что в прототипе у пилообразного напряжения измеряют амплитудное значение, а при выпрямлении переменного напряжения с помощью схемы удвоения измеряют среднее значение напряжения, что усложняет схему масштабирования. Для стабилизации работы известного устройства во времени с учетом небольшого уровня измеряемого напряжения элементы измерительной схемы должны иметь небольшие токи утечки, что реализуется при применении элементов специального исполнения, а это дополнительно усложняет устройство. Для предлагаемого устройства уменьшение соотношения между напряжением, приложенным к электродам ИЯ, и измеряемым напряжением, а также уменьшение влияния внешних воздействующих факторов, например температуры окружающей среды, повышает точность измерений на 10-15%, а так как при этом уменьшается и разброс в показаниях, то повышается и достоверность результатов испытаний.