УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ, НАХОДЯЩЕЙСЯ ПОД ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ НАПРЯЖЕНИЕМ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к средствам контроля недопустимых превышений температуры контактных соединений токоведущих частей в высоковольтных устройствах.
Известно устройство для измерения температуры поверхности, находящейся под электрическим напряжением (патент РФ №2337335, G01K 7/02, 04.04.2007 г.). В устройстве используется металлический корпус в виде подложки (пластины) с бортиками по периметру, имеющей квадратную форму и аналогичную по форме и виду фарфоровую крышку, между которыми уложены пластины из слюды. Между пластинами размещен термистор, выводы которого подключены к прибору регистрирующему температуру.
Недостатками приведенного выше устройства являются: возможность пробоя высокого напряжения по поверхности конструкции в измерительную цепь устройства, отсутствие непосредственного теплового контакта между поверхностью и датчиком, что приводит к большой инерционности (запаздыванию) измерений температуры.
Хорошо известен класс измерителей температуры пирометрического типа. Преимуществами пирометрических методов измерения температуры являются: высокое быстродействие, возможность измерения температуры элементов оборудования, находящихся под высоким напряжением, возможность измерения высоких температур, возможность работы в условиях повышенной радиации и температуры окружающей среды.
Основной недостаток пирометрических измерений температуры - это трудности полного учета связей между термодинамической температурой объекта и регистрируемой пирометром тепловой радиацией. При пирометрических измерениях температуры необходимо учитывать изменение излучательной способности поверхности в зависимости от длины волны в регистрируемом спектральном диапазоне и от температуры в диапазоне измерений, наличие поглощения излучения в среде между пирометром и объектом контроля, геометрические параметры поля зрения пирометра и его оптической системы, температуру окружающей среды и корпуса прибора.
Известно устройство для контроля температуры контактных соединений шин, в устройствах находящихся под высоким напряжением (патент РФ на полезную модель №84636, Н02Н 5/04, Н02В 1/20, 24.04.2009 г.). Устройство содержит цифровой датчик температуры, связанный с приемопередатчиком, источник питания электронных схем цифрового датчика температуры. Источник питания устройства выполнен в виде магнитопровода с обмоткой, установленного на шине.
Недостатком данного устройства является то, что источник питания электронных схем цифрового датчика контролируемой температуры и приемопередатчика выполнен в виде магнитопровода установленного на шине и снабженного обмоткой, что исключает возможность работы данного устройства при малом значении тока в шине или отсутствии тока, а также для шин с постоянным током.
Задача, на которую направлена полезная модель, является создание устройства, позволяющего измерять температуру поверхности, находящейся под электрическим напряжением, в местах недоступных для измерения другими устройствами, например шин и контактных соединений. Целью также является упрощение процесса измерений, повышение надежности и точности результатов и расширение диапазона измеряемых температур.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемой конструкции устройства используются резонансные магнитосвязанные контура, посредством которых передается электроэнергия для питания датчика температуры. Первый контур расположенный вблизи поверхности, находящейся под электрическим напряжением, температуру которой надо измерить, подключен к выпрямителю питания датчика температуры. Второй контур располагается вне зоны действия электрического напряжения и подключен к генератору накачки.
Работу устройства поясняет схема на фиг.1. Температурный датчик 1 находится в тепловом контакте с поверхностью 2, температуру которой надо измерить. В качестве датчика температуры может использоваться генератор на основе кварцевого термочувствительного резонатора или цифровые датчики температуры. На выходе датчика формируется сигнал, период следования которого несет информацию о значении температуры датчика. Напряжение с выхода датчика поступает на светодиод 3. Передача информации об измеренной температуре осуществляется по оптическому каналу связи. Прием оптических импульсов осуществляется фототранзистором 4. Сигналы с фототранзистора поступают в блок индикации 5. В блоке индикации измеряется период следования импульсов и пересчитывается в температуру по известной зависимости периода следования импульсов от температуры.
Для питания датчика температуры используется напряжение, наведенное в колебательном контуре 6. Для этого в цепь контура включен выпрямитель 7 и стабилизатор напряжения 8. Накачка энергии производится с помощью генератора 9 и контура 10. Настройка контуров на резонансную частоту обеспечивает эффективную передачу энергии для питания датчика температуры.
Размеры контуров и их взаимное расположение выбираются так, чтобы обеспечить, с одной стороны, электрическую изоляцию второго контура от высокого напряжения, а с другой - получить достаточный коэффициент связи между контурами, позволяющий обеспечить электропитание датчика температуры.
Работоспособность предлагаемого устройства для измерения температуры проверена в серии экспериментов.
Таким образом, устройство в техническом и функциональном отношении значительно упростилось относительно прототипа. Полезная модель позволяет получить большую надежность, расширить диапазон измеряемых температур, повысить точность измерений.