Устройство для измерения электрической емкости кабельных жил и проводов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ КАБЕЛЬНЫХ ЖИЛ И ПРОВОДОВ, содержащее датчик, измерительный электрод которого охватывает измеряемую жилу или провод с заземленным токоведущим проводниг. ком, включен в плечо сравнения измерительного моста, а компенсационный электрод которого также охватывает измеряемую жилу или провод, включен в смежное плечо измерительного моста, генератор переменного напряжения, подсоединенный к вершинам диагонали питания измерительгного моста, одна из которых соединена с общей шиной, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены компаратор трков, задатчик номинального значения емкости жилы или провода, состоящий из потенциометра и образцового конденсатора , три потенциометра, два конденсатора , резистор, фазосдвигакхцая цепь, два фазочувствительных усилителя , два исполнительных двигателя , причем общие выводы двух плечевых обмоток компаратора токов подключены к второй вершине диагонали питания измерительного моста, а вторые выводы их соответственно подсоединены к вер1иинам измеритель-ной диагонали измерительного моста , к одной из которых также подключен потенциометр задатчика номинального значения емкости жилы или провода, к движку которого подсоединен один вьшод образцового конденсатора, а второй вывод к общей шине, к вершинам измерительной диагонали подключены два потенциометра , движок первого из них соединен с одним выводом конденсатора , а другой вьшод конденсатора - с общей шиной, движок второго из них соединен с одним выводом резистора, а в-торой вывод ре (Л зистора - с общей шиной, потенциометр коррекции, ось которого жестс ко соединена с осью второго потенциометра , а один его вывод соединен с вторым выводом этого потенциометра , а второй вывод потенциометра коррекции соединен с первым .выводом второго потенциометра, к движку третьего потенциометра подсоединен один вывод второго конден- О) сатора, а второй его вывод соединен с общей шиной, первый вход фазо00 сдвиганвдей цепи соединен с выходом со со генератора переменного напряжения, а второй вход - с общей шиной,- первые и вторые входы двух фазочувствительных усилителей соединены с втсЧ ричной обмоткой компаратора токов, третьи входы их соединены соответ ственно с первым и вторым выходами фазосдвигающей цепи, выходы их соединены соответственно с входами двух исполнительных двигателей, оси которых соединены с движками двух соответствующих потенциометров.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(5)) 5 01 Й 17 10 р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3470966/18-21 (22) 14.07.82 (46) 28. 02. 84. Бюл. Р 8 (72) А.А.Абросимов, О.ФеБрюханов и А.М.Милованов (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбышева (53) 621. 317. 733 (088 . 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 737843, кл. G Ol и 17/10, 05.05.77. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ КАБЕЛЬН61Х

ЖИЛ И ПРОВОДОВ, содержащее датчик, измерительный электрод которого охватывает измеряемую жилу или провод с заземленным токоведущим проводни",. ком, включен в плечо сравнения измерительного моста, а компенсацйонный электрод которого также охватывает измеряемую жилу или провод, включен в смежное плечо измерительного моста, генератор переменного напряжения, подсоединенный к вершинам диагонали питания измеритель>ного моста, одна иэ которых соединена с общей шиной, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены компаратор токов, задатчик номинального значения емкости жилы или провода, состоящий иэ потенциометра и образцового конденсатора, три потенциометра, два конденсатора, резистор, фаэосдвигающая цепь, два фаэочувствительных усилителя, два исполнительных двигателя, причем общие выводы двух плечевых обмоток компаратора токов подключены к второй вершине диагонали питания измерительного моста, а вторые выводы их соответственно подсоединены к вершинам измерительной диагонали измерительного моста, к одной из которых также подключен потенциометр эадатчика номинального значения емкости жилы или провода, к движку которого подсоединен один вывод образцового конденсатора, а второй вывод к общей шине, к вершинам измерительной диагонали подключены два потенциометра, движок первого из них соединен с одним выводом кон- денсатора, а другой вывод конденсатора — с общей шиной, движок второго иэ них соединен с одним выво- Pg дом резистора, а второй вывод резистора — с общей шиной, потенциометр коррекции, ось которого жестко соеднпене с осью етарого сотен- С циометра, а один его вывод соединен с вторым выводом этого потен- Я циометра, а второй вывод потенциометра коррекции соединен с первым выводом второго потенциометра, к движку третьего потенциометра подсоединен один вывод второго конденсатора, а второй его вывод соединен с общей шиной, первый вход фазосдвигающей цепи соединен с выходом генератора переменного напряжения, а второй вход — с общей шиной, пер- (© вые и вторые входы двух фаэочувствительных усилителей соединены с вт ричной обмоткой компаратора токов, третьи входы их соединены соответственно с первым и вторым выходами ф фазосдвигающей цепи, выходы их соединены соответственно с входами двух исполнительных двигателей, оси которых соединены с движками двух соответствующих потенциометров.

Иэоб|>етение ОтнОсит(IH «< и >мер>1тель" ной т ехни!«<ет «1 13" т H -, (ри«««ене(l «3« в к а бел ь и 0 Й 31 р 01« i>д«1.л е ..н :н G c T H д; i H измерения электри «еской емкост . кабельнь>х )к?Iл H п>>ОН ОдОН Б Ii>oil, Bcñ . наложени>1 изоляции, а также в качеcT" ве датчика систем автоматического управле ни я I! роце ссом изолирования, Наиболее близким к прецлагаемому является устройство для измерения электрической емкости кабельных жил 10 и проводов, которое содержит датчик с водн01? кОн так тирующей cpc(.ам 20 измерительнОГО МОста перемее<ПОГО тока, генератор переменного напряжения L13.

Недостатком известного у(тройства является погрешность в опреде „J лении емкости, вызванная неточностями изготовления датчика (различием 3 длliнах Охранных электродов и раrròîÿHèÿõ от охранньх электродов

ДО СООТВСТСТВУКЩИХ TOPUOII ДатЧИКа > р

КОТОРЫЕ ПРИВОДЯТ К НЕПОЛЕ ОЙ КО>И«<1 Н"" сации собственной проводимоо"-.и датчика и выну кдают вводить в схему измерительного моста г еременного тока канал уравновешивания активной

Qc составляющей комплексного сопротивления датчика.

Так как B качестве образцовой меры активного сопротивления применяются с" àíäàðòíûå резисторы, обладающие c oácTBåIIHGé емкостью„ и, 4О кроме того, всегда существ >-.=т неко-торая емкость мо<1тa><11 измерительной схемы относительно земли, то это приводит к образованию погрешности в определении измеряемой емкости, зависящей от положения органа уравновешивания активного сопротивления, à B случае применения автоматического моста переменного тока — к ложным движениям обоих ор- п ганов ура.вновешивания и, следовательно, к динамической погрешности и снижению быстродействия.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия изм(зрения . .5.> электрической емкости кабелльных жил и проводов.

Поставленная цель достигается тем,что в устройство для измерения электрической емкости кабельных жил 6(> и проводов, содержащее датчик, измерительный> электрод которого схватывает измеряемую жилу или,провод с эаземленньп> токоведущим проводни- ком, включен в плечо сравнения иэ?«1е1011те>1ь110го -iocта, " ..<ОмпенсационНый 311 -«K .-.род K(JTQg0.:. O Так>l

Т; В (Е>Т 11331ЕР51<ЗМУ10 1чен в смежное плечо измерительНО..«0 Мо С l? ci ГЕНЕ Р«а ТОР ПЕРЕМЕННОГО напpя>(енHя, пОдсОеди>lеHныЙ к вершинам диагонали питания измерительнО!О мОста, Одна иэ 1(ОтОрых сОедине

:1а С Общей IHHOA; введены компаратор токов, =-адатчик номинального значени.я емко GTH жилы или прОвОда (сО стоящий из потенциометра .и образцовогс ?<Онденсатора, три потенциомеzpa, два конденсатора, резистор, ;„ аэосдвигающая цепь,,цва фазочувст«зительных усилителя, два исполнительных двигателя, причем общие выводы двух плечевых обмоток ком1>ара.тора токoB подключен к второй H i I I O H cI JI H ельног0 моста, а вторь>е вьводы их соответственно подсоединены к вершинам измерительной диагонали измерительного моста, K одной из KGт орых также под ключе li 1« о те нг<и оме тр эадатчика номинального значения емкост«и ж)<лы или провода, к движку которого подсоединен один вывод образцово "o конденса-îðà.,,а второй вывод — к обшей шине, к BåpcIIHHàì

ИЗМЕРИтЕЛЬНОй ДИаBOilc«JIH ПОГКЛЮЧЕНЫ два потенциометра, движок первого

ИЗ il H >< CC«ЕДИ НЕ Н С ОД П ИМ ВЫВОДОМ к ОнД H cBTOВ ОД кОн ,ценсатора — с общей шиной, движок второго из них соединен с одним вь>водом резистора, а второй вь.вод резистора — с общей шиной, потенциометр коррекции, ось которого жест:<о coe>IIIIeHa с осью второго потенциометра, а один его вывод соединен с вторым выводом этого потанциометра, а второй вьвод потенциометра коррекции с перв>)м выводом второго потенциометра, к движку трет> его потенциометра подсоединен один вывод второг0 конденсатора, а второй его вывод соединен с обобщей шиной, первый вход фазосдвигающей цепи соединен с выходом генеPcITOPcI ПЕРЕМЕННОГО НапРЯЖЕ >1яр cI второй вход — C общей шиной, первые и вторые входы двух фазочувствительных усилителей соединены с вторичной обмоткой компаратора токов, третьи входы их соединены соответственно с первым и вторым выхода31и фазосдвигающей цепи, выходы их соединены соответственно с входами двух исполнительных двигателей, оси которых

СОЕДИНЕНЫ С ДВИЖ1<аМИ ДВУХ CGOTBc- T ствующих потенциометров.

На чертеже показана функциональ ная схема. устройcTва„

С:-:åìà содержит изме<)ит ель ный элек-.«.род 1 датчика, измеряемую жилу или провод 2, компаратор 3 токов, компен1076839 сационный :-Iлектрод 4 датчика, iIQTeBDHометр 5 эадатчика, образцовый конденсатор 6, фазочувствительный усилитель 7 канала уравновешивания емкости, фаэочувствительный усилитель

8 канала уравновешивания активного сопротивления, исполнительный двигатель 9 канала емкости, потенциометр

10 уравновешивания емкости, конденсатор 11, исполнительный двигатель

12 канала активного сопротивления, 10 потенциометр 13 уравновешивания активного сопротивления, резистор

14, потенциометр 15 коррекции, конденсатор 16, генератор 17 переменного напряжения, фазосдвигающую 15 цепь 18.

Измерительный электрод 1 датчика схватывает измеряемую жилу или провод 2 с заземленным токоведущим проводником и подключен к плечу отношения трансформаторного измерительного моста, выполненного на основе компаратора токов 3. Компенсационный электрод 4 датчика охватывает измеряемую жилу или провод 2 и подключен к противоположному плечу моста — к плечевой обмотке компаратора 3 токов, к которой подключен эадатчик номинального значения емкости жилы или провода 2, состоящий из потенциометра 5 и образцового конденсатора 6. К вторичной обмотке компаратора токов 3 подключены сигнальные входы фаэочувствительного усилителя 7 канала уравновешивания емкости и фазочувствительного усилителя 8 канала уравновешивания активного сопротивления. К выходу фазочувствительного усилителя 7 канала уравновешивания емкости подключен исполнительный двигатель 9 40 канала емкости, ось которого связана с органом уравновешивания моста по емкости, состоящим иэ потенциометра 10 и конденсатора 11. К выходу фазочувствительного усилите- 45 ля 8 канала уравновешивания активного сопротивления подключен исполнительный двигатель 12, ось которого связана с органом уравновешивания моста по активному сопротивлению, состоящим из потенциометра 13 и резистора 14. На оси исполнительного двигателя 12 также находится потенциоглетр 15, который вместе с конденсатором 16 обра-уют цепь 55 коррекции моста по емкости. К диагонали питания измерительного моста подключен выход генератора 17 переменного напряжения. Выход генератора 17 переменного напряжения также подключен к входу фазосдвигающей цепи 18, выходы которой подключены к управляющим входам фаэочувствительных усилителей 7 и 8.

Устройство работает следукщим образом. 65

Преобразованные в сосредоточенные значения измерительным 1 и компенсационным 4 электродами датчика, распределенные по длинам, соответствующим длинам измерительного 1 и компенсационного 4 электродов, значения емкости измеряемой жилы или провода 2 подключаются к противоположным плечам компаратора 3 токов. Если разность этих сосредоточенных значений равна номинальной величине, установленной задатчиком (потенциометр 5 и образцовый конденсатор 6), то мост находится в состоянии баланса. Когда емкость измеряемой жилы или провода 2 отклоняется от номинального значения, то во вторичной обмотке возникает ЭДС, которая преобразуется фазочувствительным усилителем 7 в сигнал, управления, заставляющий исполнительный двигатель

9 перемещать движок потенциометра

10 ор-ана уравновешивания емкости на угол, соответствукщий величине отклонения емкости, и в направлении от середины обмотки потенциометра

10, аоответствукщем направлению отклонения емкости измеряемой жилы или провода 2. Аналогичным образом при образовании различия активных сопротивлений между измерительным 1 и компенсационным 4 электродами датчика и землей исполнительный двигатель 12 перемещает движок потенциометра 13 органа уравновешивания актив..ого сопротивления до баланса моста. Так как резистор

14 обладает собственной емкостью, достигающей единиц пикофарад, и между движком потенциометра 13 и землей подключена емкость монтажа, то любое перемещение движка потенциометра 13 приводит к ответному перемещению движка потенциометра 10 органа уравновешивания емкости и к образованию погрешности в определении емкости, а также к затягиванию процесса уравно- вешивания. Чтобы этого не происходило, исполнительный двигатель

12 одновременно с движком потенциометра 13 органа уравновешивания активного сопротивления перемещает движок потенциометра 15 цепи коррекции. Начало обмотки потенциометра 15 подключено к концу обмотки потенциометра 13, а ее конец— к началу обмотки потенциометра 13.

Если емкость конденсатора 16 равна сумме емкостей резистора 14 и монтажа, то одновременное перемещение движков потенциометра 13 и 15 приводит к безреактивному изменению активного сопротивления в плечах сравнения моста. Это,позволяет полностью скомпенсировать погрешность измерения емкости, повысить быстродействие и устойчивость

1076 839

Составитель B.Ñåìåí÷óê

Редактор Н.Стащишина Техред М.Надь Корректор 1 .Ðåøåòíèê

Заказ 740/42 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, T-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r Ужгород, ул. Проектная, 4 схемы моста. Генератор 17 переменного напряжения осуществляет питание .моста током рабочей частоты, фазосдвигакщая цепь 18 обеспечивает сдвиг фаз опорных напряжений фазочувствительных усилителей 7 и 8 такой величины, чтобы сигнал управления канала емкости был пропорционален разбалансу моста только по емкости, а сигнал управления канала активного сопротивления - разбалансу моста только по активному сопротивлению.

Таким образом, введение корректируккцей цепи позволит повысить точность .и быстродействие измерения электрической емкости кабельных жил и п роводо в и, тем самым, о бе сп ечить повыаение качества изготавливаемых кабельных изделий.