Сигнализатор гололедных отложений (варианты)
Владельцы патента RU 2409881:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для регистрации образования гололедных отложений на проводах высоковольтных воздушных линий электропередачи. Технический результат заключается в повышении надежности сигнализации и расширении функциональных возможностей. Сигнализатор гололедных отложений содержит передающее устройство, корпус в форме муфты из проводящего тепло диамагнитного материала, надетый на линейный провод, n ферромагнитных хомутообразных пластин, жестко закрепленных на корпусе на расчетном расстоянии друг от друга и с поворотом на угол 360°/n, микрофоны, источник питания, соединительные провода, при помощи которых микрофоны и передающее устройство подключены к источнику питания, при этом ферромагнитные хомутообразные пластины выполнены с вставками из магнитомягкого материала с меньшей индукцией насыщения. Второй вариант - сигнализатор гололедных отложений содержит передающее устройство и n ферромагнитных хомутообразных пластин, на каждой из пластины дополнительно присутствует измерительная обмотка. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для регистрации образования гололедных отложений на проводах высоковольтных воздушных линий электропередачи.
Известны контактные сигнализаторы гололеда, реагирующие на увеличение веса проводов из-за дополнительной нагрузки от гололеда. Однако они имеют конструктивные недостатки и ненадежную систему передачи информации [Борьба с гололедом в электросетевых предприятиях. Пособие по вопросам организации борьбы с гололедом. P.M.Рудакова, И.В.Вавилова, И.Е.Голубков; АО Башкирэнерго, Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа, 1995. 97 с., ISBN 5-86911-095-5].
Известны также бесконтактные датчики гололеда [Борьба с гололедом в электросетевых предприятиях. Пособие по вопросам организации борьбы с гололедом. P.M.Рудакова, И.В.Вавилова, И.Е.Голубков. АО Башкирэнерго, Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа, 1995. 97 с., ISBN 5-869П-095-5], основанные на изменении магнитных свойств используемых в датчике материалов под действием приложенных растягивающих усилий. В них используется магнитоупругий преобразователь. Он представляет собой пакет трансформаторной стали с первичной и вторичной обмотками, расположенными относительно друг друга под углом 90° и относительно оси приложения механических сил под углом 45°. Датчик помещен в цилиндрический влагонепроницаемый кожух и устанавливается между траверсой и гирляндой изоляторов. Достоинством датчиков является отсутствие подвешенных частей и линейная зависимость выходного напряжения от приложенной нагрузки.
Значительным недостатком описанных выше датчиков является необходимость демонтажа гирлянды изоляторов при установке и замене датчика.
Известно также устройство для контроля окончания плавки гололеда [а.с. СССР №1035708, МКИ3 Н02G 07/16, 1983], которое содержит индукционный датчик, располагаемый под проводами линии, фильтр апериодических колебаний, элемент сравнения, подсоединенные параллельно к выходу индукционного датчика, и логический элемент И, подключенный к выходам элемента сравнения и фильтра апериодических колебаний, передающее устройство.
Недостатками данного устройства являются необходимость в высокой чувствительности элементов, регистрирующих магнитное поле, и зависимость от таких параметров, как величина тока в проводах, высота пролета, температура провода.
Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля окончания плавки гололеда [патент РФ №2219634, МКИ7 Н02G 07/16, 2003]. Устройство содержит передающее устройство, корпус в форме муфты из проводящего тепло диамагнитного материала, надетый на линейный провод, n ферромагнитных хомутообразных пластин, жестко закрепленных на корпусе на расчетном расстоянии друг от друга и с поворотом на угол 360°/n, микрофоны,
источник питания, соединительные провода, при помощи которых микрофоны и передающее устройство подключены к источнику питания.
Недостатком данного устройства является зависимость от величины тока в линии электропередачи. Это может привести к уменьшению надежности сигнализации, так как уменьшение тока и отложение льда могут оказывать одинаковое действие на регистрируемый сигнал начала гололедообразования.
Задача изобретения заключается в повышении надежности сигнализации и расширении функциональных возможностей за счет вставки из магнитомягкого материала с меньшей индукцией насыщения и измерительной обмотки на ферромагнитной хомутообразной пластине.
В первом варианте технический результат достигается тем, что в сигнализаторе гололедных отложений, содержащем микрофон, передающее устройство и n ферромагнитных хомутообразных пластин, в отличие от прототипа, ферромагнитные хомутообразные пластины выполнены с вставками из магнитомягкого материала с меньшей индукцией насыщения, либо из того же материала меньшего сечения вставки.
Во втором варианте технический результат достигается тем, что в сигнализаторе гололедных отложений, содержащем передающее устройство и n ферромагнитных хомутообразных пластин, в отличие от прототипа, на ферромагнитной хомутообразной пластине расположена измерительная обмотка.
Кроме того, во втором варианте технический результат достигается тем, что в сигнализаторе гололеда, в отличие от прототипа, ферромагнитные хомутообразные пластины выполнены с вставками из магнитомягкого материала с меньшей индукцией насыщения.
Сущность устройства поясняется чертежами. На фиг.1 показана схема расположения сигнализатора гололедных отложений, на фиг.2 показаны ферромагнитные хомутообразные пластины с вставками из магнитомягкого материала с меньшей индукцией насыщения, на фиг.3 показано расположение измерительной обмотки на ферромагнитной хомутообразной пластине.
Сигнализатор гололедных отложений содержит: корпус 1 в форме муфты из проводящего тепло диамагнитного материала (фиг.1), надетый на провод 2, n ферромагнитных хомутообразных пластин 3, жестко закрепленных на корпусе 1 на расстоянии L друг от друга и с поворотом на угол 360°/n,
микрофоны 4, передающее устройство 5, источник питания 6, соединительные провода 7, при помощи которых микрофоны 4 и передающее устройство 5 подключены к источнику питания 6.
В первом варианте ферромагнитные хомутообразные пластины 3 выполнены с магнитными вставками 8 из магнитомягкого материала с меньшей индукцией насыщения, по сравнению с материалом самих пластин (фиг.2а), либо из того же материала меньшего сечения вставки (фиг.2б). Эти вставки расположены в основании хомутообразных пластин.
Сигнализатор гололедных отложений по первому варианту работает следующим образом. При отсутствии гололедных отложений переменный ток в линейном проводе 2 создает в ферромагнитных пластинах переменное магнитное поле той же частоты. Возникающие при этом магнитные силы с удвоенной частотой притягивают упругие, расположенные параллельно, концы пластин 3 друг к другу. При промышленной частоте, например 50 Гц, движение концов пластин 3 создает колебания воздуха в звуковом диапазоне, воспринимаемые человеческим слухом. Звуковой сигнал, сила которого определяется амплитудой вибраций пластин 3, микрофонами 4 преобразуется в электромагнитный сигнал. Сигнал транслируется передатчиком 5 и регистрируется приемником.
Амплитуда вибраций пластин 3 определяется величиной электромагнитной силы, которая зависит от величины токовой нагрузки в линейном проводе 2. Однако при наличии легконасыщаемой магнитной вставки при увеличении тока в проводе магнитное сопротивление вставки возрастает, а магнитный поток и электромагнитные силы остаются практически неизменными. При уменьшении тока, наоборот, магнитное сопротивление вставки падает, что опять приводит к сохранению магнитного потока постоянным. Таким образом, сигнал, регистрируемый приемником, практически не будет зависеть от величины тока в проводах.
При отложении гололеда на поверхности датчика уменьшается амплитуда колебания концов пластин 3, уменьшается сила звука и соответственно мощность излучаемого сигнала для данной токовой нагрузки, что позволяет определить наличие отложений.
Во втором варианте сигнализатора гололедных отложений на ферромагнитной хомутообразной пластине расположена измерительная обмотка 9 (фиг.3а).
В этом варианте сигнализатор гололедных отложений работает следующим образом. При отсутствии гололедных отложений переменный ток в линейном проводе 2 создает в ферромагнитных пластинах переменное магнитное поле той же частоты. Возникающие при этом магнитные силы с удвоенной частотой притягивают упругие расположенные параллельно концы пластин 3 друг к другу. При промышленной частоте, например 50 Гц, движение концов пластин 3 происходит с удвоенной частотой сети (100 Гц). Таким образом, магнитный поток будет содержать помимо основной гармоники гармонику двойной частоты. Поэтому ЭДС в измерительной обмотке будет также иметь две гармоники. Основная частота ЭДС не связана с колебаниями пластин, а колебания двойной частоты связаны с колебаниями пластин. Величины этих ЭДС при данной токовой нагрузке имеют вполне определенное значение, и при росте тока также растут. Электрический сигнал с измерительной обмотки 9 транслируется передатчиком 5 и регистрируется приемником.
При отложении гололеда на поверхности датчика уменьшается амплитуда колебания концов пластин 3, поэтому уменьшается амплитуда ЭДС второй гармоники, по величине которой можно определить наличие отложений.
Кроме того, во втором варианте ферромагнитные хомутообразные пластины 3 выполнены с магнитными вставками 8 из магнитомягкого материала с меньшей индукцией насыщения по сравнению с материалом самих пластин ферромагнитного материала (фиг.3б).
В этом исполнении сигнализатор гололедных отложений работает следующим образом. При отсутствии гололедных отложений переменный ток в линейном проводе 2 создает в ферромагнитных пластинах переменное магнитное поле той же частоты. Возникающие при этом магнитные силы с удвоенной частотой притягивают упругие расположенные параллельно концы пластин 3 друг к другу. При промышленной частоте, например 50 Гц, движение концов пластин 3 происходит с удвоенной частотой сети (100 Гц). Таким образом, магнитный поток будет содержать помимо основной гармоники гармонику двойной частоты. В измерительной обмотке поэтому ЭДС будет также иметь две гармоники. Основная частота ЭДС не связана с колебаниями пластин, а колебания двойной частоты связаны с колебаниями пластин. Электрический сигнал с измерительной обмотки 9 транслируется передатчиком 5 и регистрируется приемником.
Величины этих ЭДС при данной токовой нагрузке имеют вполне определенное значение, и при росте тока - также растут. Амплитуда вибраций пластин 3 определяется величиной электромагнитной силы, которая зависит от величины токовой нагрузки в линейном проводе 2. Однако при наличии легконасыщаемой магнитной вставки при увеличении тока в проводе магнитное сопротивление вставки возрастает, а магнитный поток и электромагнитные силы остаются практически неизменными. При уменьшении тока, наоборот, магнитное сопротивление вставки падает, что опять приводит к сохранению магнитного потока постоянным. Таким образом, сигнал, регистрируемый приемником, практически не будет зависеть от величины тока в проводах.
При отложении гололеда на поверхности датчика уменьшается амплитуда колебания концов пластин 3, поэтому уменьшается амплитуда ЭДС второй гармоники, по величине которой можно определить наличие гололедных отложений.
Заявляемый сигнализатор гололедных отложений позволяет повысить надежность сигнализации и расширить функциональные возможности, устранив зависимость выходного сигнала от силы тока в проводе за счет вставки из магнитомягкого материала с меньшей индукцией насыщения и измерительной обмотки на каждой ферромагнитной хомутообразной пластине.
1. Сигнализатор гололедных отложений, содержащий микрофон, передающее устройство и n ферромагнитных хомутообразных пластин, отличающийся тем, что ферромагнитные хомутообразные пластины выполнены с вставками из магнитомягкого материала с меньшей индукцией насыщения.
2. Сигнализатор гололедных отложений, содержащий передающее устройство и n ферромагнитных хомутообразных пластин, отличающийся тем, что на каждой ферромагнитной хомутообразной пластине дополнительно присутствует измерительная обмотка.
3. Сигнализатор гололедных отложений по п.2, отличающийся тем, что ферромагнитные хомутообразные пластины выполнены с вставками из магнитомягкого материала с меньшей индукцией насыщения.
