ДАТЧИК НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Заявленная полезная модель относится к измерительной технике, а именно к датчикам напряженности электрического поля, и может быть использована на железнодорожном транспорте и в других областях промышленности при работе обслуживающего персонала в зоне опасного напряжения.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является датчик напряженности электрического поля (см. патент на изобретение RU №2006951 «Сигнализатор наличия опасного напряжения», МПК G08B 23/00, G01R 29/12, авторы Коробанов С.В. и др., патентообладатели: Коробанов С.В., Сви П.М., Столяров М.Д., опубл. 30.01.1994), который содержит электроды, подключенные через систему обработки сигналов к пороговому устройству, соединенному с исполнительным средством, и экран.
Недостатки известного устройства заключаются в низкой чувствительности к удаленному, находящемуся под напряжением проводу контактной сети, и необходимостью присутствия обслуживающего персонала на рабочей площадке в зоне опасного напряжения, и обусловлены тем, что электроды датчика размещены на одежде из электропроводящего материала, а проблема экранирования электрического поля человеком и любого проводящего предмета решается за счет увеличения числа датчиков и расположения их в оптимальных точках костюма. Такое устройство не может быть использовано для предупреждения о наличие опасного прямого или наведенного напряжения на проводе контактной сети, с тем, чтобы запретить работы на данном участке контактной сети, что снижает безопасность обслуживающего персонала, работающего в зоне высокого напряжения.
Задачей настоящей полезной модели является повышение чувствительности к напряжению провода контактной сети, и повышение безопасности обслуживающего персонала, работающего в зоне высокого напряжения.
Это достигается тем, что, в отличие от известного технического решения, введен как минимум один модуль, представляющий собой прямоугольный корпус, в котором на двух взаимоперпендикулярных плоскостях установлены электроды, образующие диполь, ориентированный, путем смещения электродов относительно друг друга, в направлении максимальной чувствительности к заданному положению соответствующего, для данного модуля, провода контактной сети, при этом экран выполнен в виде экранирующих элементов, размещенных на плоскостях корпуса, противоположных плоскостям с установленными электродами, а каждые экранирующий элемент и электрод, установленные на взаимоперпендикулярных плоскостях, равноудалены по центрам относительно друг друга, причем экранирующие элементы электрически соединены между собой и с экранированием проводов, подключенных к электродам и системе обработки сигналов.
Такое выполнение устройства позволяет, используя направленную чувствительность диполя, повысить чувствительность датчика к напряжению соответствующего, для каждого модуля, провода контактной сети, позволяющую в отсутствии обслуживающего персонала на рабочей площадке замерить прямое или наведенное напряжение удаленного провода контактной сети и сигнализировать о наличие опасного напряжения на данном участке контактной сети, с целью запрета работы на нем, и таким образом повысить безопасность обслуживающего персонала, работающего в зоне высокого напряжения. А такое расположение экранирующих элементов позволяет уменьшить внесенные диполем погрешности, и тем самым, повысить помехоустойчивость и обеспечить стабильность измерения напряженности поля.
На фиг. представлена структурная схема датчика напряженности электрического поля с одним модулем.
Датчик напряженности электрического поля содержит как минимум один модуль 1, подключенный к системе 2 обработки сигналов, которая через пороговое устройство 3 подключена к исполнительному средству 4. Модуль 1 представляет собой прямоугольный корпус 5, в котором на двух взаимоперпендикулярных плоскостях 6, 7 установлены электроды 8, 9, образующие диполь 10, ориентированный, путем смещения электродов 8 и 9 относительно друг друга, в направлении максимальной чувствительности к заданному положению соответствующего, для данного модуля, провода (не показан) контактной сети. Экранирующие элементы 11, 12 размещены на плоскостях 13, 14 корпуса 5 противоположных плоскостям 6, 7 с установленными электродами 8, 9. Каждые экранирующий элемент 11 (12) и электрод 9 (8), установленные на взаимоперпендикулярных плоскостях 13 и 7 (14 и 6), равноудалены по центрам относительно друг друга. Экранирующие элементы 11 и 12 электрически соединены между собой и с экранированием проводов 15, подключенных к электродам 8, 9 и системе 2 обработки сигналов.
Устройство работает следующим образом.
Датчик напряженности электрического поля предназначен для измерения прямого или наведенного напряжения одного или нескольких проводов контактной сети в зоне проведения работ и предупреждения обслуживающего персонала о приближении к участку с опасным напряжением.
Для измерения напряженности электрического поля одного провода контактной сети, и получения однокоординатного измерения, в датчике напряженности электрического поля устанавливают один модуль 1, в прямоугольном корпусе 5 которого, на двух взаимоперпендикулярных плоскостях 6, 7 установлены электроды 8, 9, образующие диполь 10. Смещение электродов 8, 9 относительно друг друга выбирают таким образом, чтобы задать диполю 10 направление максимальной чувствительности к заданному среднестатистическому положению соответствующего, для данного модуля, провода контактной сети в диапазоне его возможных реальных перемещений (в частности, при натяжении провода или его провисании), а также при изменении расстояния от датчика, установленного на перилах рабочей площадки (не показаны), до провода контактной сети, при возможных поворотах и вертикально - горизонтальных перемещений рабочей площадки. В процессе работы расстояние между электродами 8, 9 и направленность диполя 10 остаются неизменными, что обеспечивает симметричное изменение напряжения на электродах 8, 9, пропорциональное напряженности поля, создаваемого находящимся под прямым или наведенным напряжением провода контактной сети. Система обработки сигналов 2 измеряет разность электрических потенциалов на электродах 8 и 9, пороговое устройство 3 сравнивает полученный результат с опорным сигналом и по превышению его включает исполнительное средство 4, вырабатывающее сигнал о наличие опасного напряжения в зоне рабочей площадки.
Экранирующие элементы 11 и 12 размещены на плоскостях 13, и 14 корпуса 5, противоположных плоскостям 6, 7 с установленными электродами 8 и 9. Каждые экранирующий элемент 11 (12) и электрод 9 (8), установленные на взаимоперпендикулярных плоскостях 13 и 7 (14 и 6), равноудалены по центрам относительно друг друга, что позволяет уменьшить внесенные диполем 10 погрешности, идентичные по каждому электроду 8, 9, увеличить помехоустойчивость и обеспечить стабильность измерения напряженности поля. Экранирующие элементы 11 и 12 электрически соединены между собой и с экранированием проводов 15, подключенных к электродам 8, 9 и системе 2 обработки сигналов.
При необходимости измерения напряженности электрического поля, более чем одного, провода контактной сети, и получения многокоординатности измерений, в корпусе датчика устанавливают несколько таких модулей 1, в которых каждый из диполей 10 ориентируют относительно заданного положения соответствующего, для каждого модуля, провода контактной сети. При этом возможна ориентация диполей 10 разных модулей 1 к одному проводу контактной сети в разных зонах измерения. Каждый модуль 1 имеет свой блок обработки сигналов (не показан) в системе 2 обработки сигналов при общем пороговом устройстве 13.