Устройство для исследования свойств диэлектрических жидкостей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ , содержащее сосуд с верхним и нижним электродами; между которыми расположена проводящая сфера, датчик положения сферы, источник напряжения, выводы которого соединены со:тветственно с одним из электродов непосредственно , а с другим - через резистор и измерительный прибор, отличающееся тем, что с целью расширения функциональных возможностей , в него введены электромагнит, второй источник напряжения и реостат, проводящая сфера выполнена из магнитомягкого материала,, при этом сердечник электромагнита размещен в центре верхнего электрода, а выводи обмотки электромагнита соединены через измерительный прибор с соответствующими выводами второго источника § :напряжения и реостата. (П

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цд) 0 01 Н 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВЪГ (21 ) 3485176/18-21 (22) 17.08.82 (46) 07.03.84. Бюл. 9 9 (72) A.Е ° Скачков, И.С. Лавров и С.М. Тимонов (71) Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (53) 621.317(088.8) (56) 1. "Изв. выл. учеб. заведений.

Приборостроение", т. XIX, 1976, Р 6, с. 5. (54)(57) JJCTPOACTBO .ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ, содержащее сосуд с верхним и нижним электродами, между которыми

„.Я0„„, 1078305 А расположена проводящая сфера, датчик положения сферы, источник напряжения, выводы которого соединены со. тветственно с одним из электродов непосредственно, а с другим — через резистор и измерительный прибор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что с целью расширения функциональных возможностей, в него введены электромагнит, второй источник напряжения и реостат, проводящая сфера выполнена иэ магнитомягкого материала,, при этом сердечник электромагнита размещен в центре верхнего электрода, а выводы обмотки электромагнита соединены через измерительный прибор с соответствующими выводами второго источника Я

:напряжения и реостата.

1078305

Изобретение относится к измери= тельной технике и может быть использовано для определения диэлектрической проницаемости и удельного сопротивления жидких диэлектриков.

Наиболее близким техническим ре- 5 шением к изобретению является устрой " ство для исследования свойств диэлектрических жидкостей, содержащее прозрачный сосуд с верхним и нижним электродами, между которыми распо- 10 ложена проводящая сфера, датчик положения сферы, источник напряжения, выводы, которого соединены соответственно с одним из электродов непосредственно,. а с другим — через резистор, g причем датчик положения выполнен в виде формирователя и измерительного прибора (1j.

Недостатком известного устройства является узкий диапазон измеряемых параметров. Так, оно неприменимо для измерения диэлектрической проницаемости и удельного сопротивления слабополярных и тем более полярных жидкостей вследствие пробоя последних. Кроме того, в известном устройстве возможно возникновение пленки жидкости между сферой и электродом, что также ограничивает снизу напряженность электрического поля в межэлектродном пространстве. 30

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для исследования свойств диэлектрических жидкостей, содержащее сосуд с верхним и нижним электродами, между которыми расположена проводящая сфера, 40 датчик положения сферы, источник напряжения, выводы которого соединены соответственно с одним из элек— тродов непосредственно, а с другимчеРез Резистор, и измеРительный при- 45 бор, введены электромагнит, второй источник напряжения и реостат, проводящая сфера выполнена из магнитомягкого материала, при этом сердечник электромагнита размещен в центре верхнего электрода, а выводы обмотки электромагнита соединены через измерительный прибор с соответствующими выводами второго источника напряжения и реостата. расширение диапазона измерений происходит за счет того, что предлагаемое устройство работает как при высоких, так и при низких напряженностях электрического поля в зазоре между электродами, вследствие 60 чего имеется воэможность определять диэлектрическую проницаемость и удельное сопротивление не только неполярных, но и полярных жидкостей, имеющих низкую величину Е ро . 65

На чертеже изображено устройство для исследования свойств диэлектрических жидкостей.

Устройство содержит сосуд 1, заполненный исследуемой жидкостью 2, электроды 3 и 4, выполненные из немагнитного материала. В электрод

3 верхний ) введен сердечник 5 электромагнита 6. Сердечник 5 подключен через высокоомный калиброванный резистор 7 и ключ 8 к источнику 9 напряжения. Проводящая сфера 10, помещенная в межэлектродное пространство, выполнена из магнитомягкого материала, например никеля.

Обмотка 11 электромагнита 6 подключена через измерительный прибор (микроамперметр j 12 и проволочный реостат 13 к низковольтному стабилизированному источнику 14 напряжения.

Охранное диэлектрическое кольцо

15 служит для создания в межэлектродной области однородного электрического поля, В корпусе 16 размещены излучатель 17 света и фотоприемник

18, образующие датчик положения сферы 10. Фотоприемник 18 подключен к реле 19 с контактом 20 и источнику

21 питания.

Схема автоматического изменения тока в обмотке 11 электромагнита 6 выполнена на базе исполнительного механизма ИМ-2/120. Одна из обмоток

22, 23 электродвигателя 24 вклю— чается в сеть переменного тока при помощи контактов реле блока управления (не показан ), а другая через конденсатор 25. На выходном валу исполнительного устройства установлены два кулачка (не показаны ), которые управляют конечными выключателями 26 и 27. Сопротивление реостата 13 зависит от положения регулирующего органа.

Устройство работает следующим образом.

Сосуд 1 заполняют исследуемым диэлектриком и устанавливают его в горизонтальное положение. Подают напряжение на обмотку 11 электромагнита 6 от низковольтного источника 14 напряжения, и включают в сеть схему автоматического изменения тока в обмотке электромагнита.

При этом электродвигатель 24 устанавливает движок реостата 13 в одно из крайних положений, соответствующее максимальному сопротивлению последнего, вследствие чего в обмотке 11, подсоединенной параллельно реостату 13, протекает максимальный ток. В результате сфера 10 притягивается к центру электрода 3.

Затем включают излучатель 17 света, при этом свет попадает на сферу 10, которая экранирует поток света, направленный на фотоприемник 18, Сопротивление фотоприемника 18 при

1078305

\ где Я

U с

35 2

0(56Jf EО ° — 3 2 с1 диэлектрическая проницаемость исследуемого диэлектрика, ток в обмотке электромагнита в момент отрыва сферы 10 от электрода 3 при и, = 0, Л;

45 ток в обмотке электромагнита,в момент отрыва сферы 10 от электрода

3 при .V = U А; диэлектрическая постоян- 50 ная, радиус сферы 10, м; потенциал, подаваемый от источника 9 на сердечник 5, В, 55 расстояние между электродами 3 и 4, м удельный вес сферы 10, удельный вес исследуемой жидкости. этом велико, и реле 19 не может сработать — контакт 20 остается замкнутым. По сигналу от блока управления включается электродвигатель 24, при этом движок реостата

13 перемещается, уменьшая его сопротивление. С уменьшением сопротив; ления реостата 13 уменьшается величина тока в обмотке 11, и следовательно уменьшается сила притяжения сферы 10 к сердечнику 5. 10

При некотором значении тока в обмотке 11 сфера 10 под действием силы веса отрывается от электрода 3. В момент открыва световой поток от излучателя 17 попадает на фотоприемник 15

18, и реле 19 срабатывает, при этом контакт 20 размыкается электродвигатель 24 останавливается, перемещение движка реостата 13 прекращается. Измерительный прибор 12 .показывает значение тока 3( ((Для. измерения тока отрыва 7 необходимо подать на электрод 3 от источника 9 напряжения потенциал U величина которого зависит от типа исследуемой жидкости, и проделать те же операции, что и при определении тока

Измерив значения тока в обмотке электромагнита в момент отрыва сферы 10 от электрода 3 (3 и 3"), оп- 30 ределяют диэлектрическую проницаемость исследуемой жидкости по формуле

Численные значения U< выбираются в зависимости от принадлежности исследуемой жидкости к полярным, слабополярным или неполярным диэлектрикам.

Для определения удельного сопротивления жидкости необходимо выполнить те же операции, что и при определении тока отрыва 3" при измерении С, причем значение тока отрыва определяют сначала при замкнутом ключе 8, а затем при разомкнутом ключе 8. Очевидно, что отрыв частицы будет происходить при разных значениях тока в обмотке электромагнита, так как в случае, когда ключ 8 разомкнут, происходит падение напряжения на высокоомном резисторе 7.

Сопротивление жидкого диэлектрика определяется по формуле

3„ — R 2 где д — сопротивление жидкого диэлектрика;

3„ — ток отрыва сферы 10 от электрода 3 при замкнутом ключе 8;

32 — ток отрыва сферы 10 от электрода 3 при раэомк( нутом ключе 8;

Й вЂ” сопротивление резистора 7.

Учитывая, что R> - -р —, где 9 площадь электрода, d — расстояние между электродами 3 и 4, удельное сопротивление жидкости, получим

Испытания устройства для исследования свойств диэлектрических жидкостей показали его высокую надежность. Особенностью устройства является то, что измерения могут проводиться как на постоянном, так и.на переменном токе, кроме того, устройство может быть использовано для измерения удельного веса жидкости и ее вязкости. Благодаря использованию точного компенсационного метода измерения устройство имеет погрешность не более 54.

Предлагаемое устройство позволяет проводить измерения величин диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков в диапазоне от 2 до 80, тогда как диапазон измерения известного устройства составляет 2-10.

Ъ

fop

4а И с

ВНИИПИ Заказ 936/36 Тираж 823 Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4