УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ДИЭЛЕКТРИКА

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для испытаний электрической прочности изоляции диэлектрических материалов.
Известен аппарат для измерения электрической прочности жидких диэлектриков (паспорт 2ДЕ. 6.040 ПС аппарат типа АИМ-90 изготовитель МПО "Мосрентген"). Аппарат АИМ-90 содержит повышающий трансформатор, присоединенный выходом к электродам испытательной ячейки, а входом к регулятору напряжения, подключенному к сети питания переменного тока и управляемому с помощью электромеханического привода, связанного с воздушным разрядником, причем электроды испытательной ячейки подключены к схеме управления, которая присоединена к индикатору. При испытаниях на электроды подают переменное напряжение, амплитуда которого изменяется со скоростью 2 кВ/с с помощью автоматического регулятора. В момент пробоя напряжение, подаваемое на электроды, фиксируется и его значение принимается за пробивное напряжение пробы жидкого диэлектрика.
Недостатком данного устройства является использование мощного источника высокого напряжения, вследствие чего место испытаний должно отвечать высоким требованиям по электробезопасности. Для испытаний требуется большой объем жидкого диэлектрика, а на результаты измерений влияет загрязнение пробы из-за мощного пробоя продуктами распада игорения, которые на все время испытаний остаются в испытательной ячейке. После пробоя регулятор напряжения необходимо приводом вернуть в исходное состояние, что увеличивает время и энергозатраты. Непроизводительное время испытаний увеличивает время испытаний. Контроль жидкого диэлектрика в потоке в данном устройстве невозможен.
Известно также устройство для экспресс-контроля пробивного напряжения жидких диэлектриков, содержащее повышающий трансформатор, схему управления, индикатор, испытательную ячейку с электродами, причем испытательная ячейка выполнена в виде цилиндрической полости, а пара электродов зафиксирована с постоянным межэлектродным зазором (Пат. 2220427 Российская Федерация, МПК G01R 31/12, G01R 31/14. Способ и устройство для экспресс-контроля пробивного напряжения жидких диэлектриков [Текст]/Бербер В.А., Козлов Ф.А., Салманов А.В., Шиляев А.А., Якушин Л.С; заявитель и патентообладатель Акционерное общество открытого типа "Научно-исследовательский технологический институт". - 2001132355/09, 28.11.2001; опубл. 10.07.2003 [Электронный ресурс]: Федеральное государственное бюджетное учреждение Федеральный институт промышленной собственности. - Режим доступа: URL http://www1.fips.ru/wps/portal/IPS_Test - 04.12.2015).
Известное устройство для экспресс-контроля пробивного напряжения жидких диэлектриков в эксплуатации при значительном разбросе рабочих температур исследуемого диэлектрика потребует дополнительных корректировок, так как расчет электрической прочности выполняется только по величине напряжения пробоя.
Технический результат заключается в повышении эффективности конструкции и расширении диапазона температур эксплуатации устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для экспресс-контроля электрической прочности диэлектрика содержащем повышающий трансформатор, схему управления, индикатор, испытательную ячейку с электродами, новым является конструкция испытательной ячейки, включающей подключенный к схеме управления и индикатору датчик температуры, а также центрально расположенный отрицательный электрод, вокруг которого расположены положительные электроды, каждый из которых зафиксирован с определенным межэлектродным зазором к отрицательному электроду и все электроды подключены к схеме управления.
Предлагаемая конструкция устройства для экспресс-контроля электрической прочности диэлектрика повышает точность определения искомой величины и позволяет учесть фактическую температуру исследуемого диэлектрика. Эффект достигается подачей напряжения пробоя на тот или иной положительный электрод, с учетом фактической температуры исследуемого диэлектрика. Кроме того, предотвращается загрязнение исследуемого диэлектрика продуктами горения и уменьшаются затраты энергии.
В патентной и научно-технической литературе подобной конструкции устройства для экспресс-контроля электрической прочности диэлектрика нами не обнаружено.
На рисунке изображена функциональная схема устройства для экспресс-контроля электрической прочности диэлектрика.
Устройство для экспресс-контроля электрической прочности диэлектрика содержит повышающий трансформатор 1 вход которого подсоединен к системе электроснабжения (на рисунке не показана), а выход - к схеме управления 2. Схема управления 2 получает информацию от датчика температуры 3 и подает напряжение пробоя от повышающего трансформатора 1 на тот или иной положительный электрод 4, 5 или 6 испытательной ячейки 7. С отрицательного электрода 8 напряжение пробоя снимается схемой управления 2 и вместе с информацией от датчика температуры 3 передается на индикатор 9.
Устройство для экспресс-контроля электрической прочности диэлектрика работает следующим образом.
Межэлектродный зазор каждого положительного электрода измерительной ячейки 7 заранее калибруют под заданное напряжение пробоя U в зависимости от температуры и вида диэлектрика. В результате, получают данные зависимости искомой величины электрической прочности E «чистого» диэлектрика от температуры t и напряжения пробоя U:E=f(t,U) для каждого межэлектродного зазора. Так как при заданной температуре, электрическая прочность линейно зависит от напряжения пробоя и величины межэлектродного зазора, то для определения допустимой степени загрязненности исследуемого диэлектрика можно регулировать значение напряжения пробоя в меньшую (от «чистого» значения) сторону. Например, для допустимого 20% отклонения от «чистого» значения, необходимо на 20% снизить напряжение пробоя на каждом межэлектродном зазоре. В этом случае, пробой межэлектродного зазора будет свидетельствовать о достижении и/или превышении степени загрязненности исследуемого диэлектрика.
Заданные значения напряжения пробоя закладывают в повышающий трансформатор 1 и схему управления 2.
В испытательную ячейку 7 подается исследуемый диэлектрик так, чтобы электроды оказались полностью погружены. Повышающий трансформатор 1 преобразует напряжение системы питания (на рисунке не показана) в напряжение пробоя и подает его к схеме управления 2. Схема управления 2, на основе показания датчика температуры 3 и данных калибровки, подает напряжение пробоя на определенный положительный электрод 4, 5 или 6 испытательной ячейки 7. Выбор определяется фактической температурой диэлектрика.
Если исследуемый диэлектрик оказывается загрязненным сильнее, чем определено начальной калибровкой, то в межэлектродном пространстве испытательной ячейки 7 возникает пробой. Соответственно на отрицательном электроде 8 появляется напряжение пробоя, которое фиксируется схемой управления 2 и отображается на индикаторе 9. После фиксации напряжения пробоя, схема управления 2 прерывает подачу напряжения.
Если степень загрязнения исследуемого диэлектрика находится в допустимых пределах, пробоя не возникает. В этом случае, работа системы контролируется оператором на основе отображения показаний датчика температуры 3 на индикаторе 9.
Такая конструкция устройства для экспресс-контроля электрической прочности диэлектрика повышает точность определения электрической прочности диэлектрика с учетом его фактической температуры, повышает эффективность, предотвращает загрязнение продуктами горения и снижает затраты энергии.