Способ поиска трасс и определение места повреждений электропроводок

Изобретение относится к поиску трассы и определению мест повреждения электропроводки индукционным методом. Сущность: способ осуществляется подачей переменного напряжения в исследуемую линию от генератора и обнаружением магнитного поля приемником, настроенным на частоту генератора. Частота генератора существенно выше частоты настройки приемника и определяется формулой F_ген=10×M×F_пр, где M выбирается из ряда чисел 2-4-8-16. Выходное напряжение генератора поступает в линию через встречно-параллельно включенные диоды и транзисторные ключи, открывающиеся поочередно с периодом Т_тр=(2×F_пр)^-1. В исследуемую линию поступают пачки зондирующих импульсов амплитудой 300-800 В, длительностью Т_имп=(20×M×F_пр)^-1 с числом импульсов одной полярности N=5×M со сменой полярности каждый полупериод F_пр. Антенный контур приемника интегрирует пачки зондирующих импульсов, следующих с частотой F_ген и меняющих полярность с частотой приемника F_пр, и реагирует на них как на низкочастотный сигнал. Эффективность способа определяется тем, что сигнал в антенне приемника увеличивается в K_эфф=(10×M)² раз и осуществляется отстройка от помех промышленной частоты. Технический результат: повышение точности поиска трассы и места повреждения электропроводки. 1 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к способам поиска трассы или места повреждения электрических проводок. Поиск производится индукционным методом [Л1] с использованием генератора для запитки переменным током электролинии и приемника для обнаружения магнитного поля, возникающего при протекании тока в исследуемой цепи. В известных способах поиска индукционным методом частоты генератора и приемника совпадают, а улучшение избирательности осуществляется различными способами модуляции или кодирования сигнала генератора, фильтрацией входного сигнала приемника по частоте от различного рода помех [Л2, Л3]. Трассы или место повреждения определяются по месту интенсивного снижения сигнала. Для поиска коротких замыканий возникают благоприятные условия, так как сигнал пары встречных токов затухает пропорционально квадрату расстояния от линии. Для поиска места обрыва в проводку необходимо подавать высокое напряжение 300-800 В и высокую частоту 100-200 кГц, чтобы обеспечить протекание тока, достаточного для работы приемника. При этом вокруг проводки возникает электрическое поле, слабо затухающее при удалении от проводки. В то же время на токопроводящих элементах - другие жилы проводки, арматура железобетона, металлоконструкции - возникают наводки, что при высокой чувствительности приемника создает непреодолимые затруднения в точном определении трассы или места обрыва.

Целью предлагаемого технического решения является повышение точности поиска трассы или обрыва электропроводки. Эта цель достигается с помощью того, что приемник и его антенный контур настроены на частоту F_пр в диапазоне 1035-4550 Гц, имеют узкую полосу пропускания и высокую чувствительность, а частота генератора выбирается по формуле F_ген=10×M×F_пр, где M - числа из ряда 2-4-8-16. Генератор содержит инвертор частоты F_ген с напряжением на выходе U_ген=(300-800) В и две цепи диод-транзистор, включенные встречно-параллельно в один полюс выходного напряжения (транзисторы открываются поочередно с частотой F_тр=2×F_пр). На выходе генератора формируются зондирующие импульсы амплитудой (300-800) В, длительностью Т_имп=(20×M×F_пр)^-1, число импульсов одной полярности N=5×M, смена полярности каждый полупериод F_пр. Антенный контур приемника интегрирует пачки разнополярных зондирующих импульсов как низкочастотный сигнал с частотой F_пр. Выход генератора нагружен на сопротивление R_лин=600 Ом, равное волновому сопротивлению двухпроводной линии, что снижает уровень отраженных от конца линии волн, и через него происходит разряд линии в паузу между зондирующими импульсами.

Суммарный выходной ток в линии I_лин:

$$I_{лин}=C_{П}\cdot U_{Г}\cdot L\cdot F_{ген}(1)$$

где C_П - емкость одного метра провода, U_Г - амплитуда зондирующего импульса, L - длина линии метр, F_ген - частота генератора.

Так как магнитное поле пары встречных токов равномерно распределено по длине линии, а на антенный контур приемника воздействуют только ближайшие отрезки проводки (из-за резкого снижения напряженности поля от пары встречных токов), то напряженность поля в антенне приемника при размещении антенны на расстоянии 20 см от проводки определяется выражением:

$$H_{пр}=\frac{I_{лин}\cdot D\cdot K_{э}\cdot K_{с}}{2\cdot \pi \cdot R^2}(2)$$

где I_лин вычисляется по формуле (1) для отрезка проводки длиной один метр, D - диаметр провода, K_э - коэффициент экранирования, К_с - коэффициент скрутки, R - расстояние от провода до антенны

ЭДС в антенне приемника от действия пары встречных токов:

$$E=2\cdot \pi \cdot H_{пр}\cdot F_{ген}\cdot W\cdot S\cdot \mu (3)$$

где H_пр вычисляется по выражению (2), F_ген - частота генератора (Гц), W - число витков антенны, S - площадь сечения антенного контура, µ - магнитная проницаемость сердечника антенны.

За счет работы генератора на высокой частоте ЭДС в антенне приемника больше в K=F_ген/F_пр=10×M раз, поэтому суммарная энергия, поступающая за один период колебаний антенного контура, также больше в K=10×M раз за счет количества зондирующих импульсов за этот же период.

Таким образом, суммарная эффективность предлагаемого способа составляет:

1) при M=2 K_эфф=(10×2)×(10×2)=400

2) при M=4 K_эфф=(10×4)×(10×4)=1600

3) при M=8 K_эфф=(10×8)×(10×8)=6400

4) при M=16 K_эфф=(10×16)×(10×16)=19600.

Источники информации

1. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. М.: Энергоиздат, 1982, 312 с.

2. Патент РФ 2046363. Способ поиска трассы и определение места повреждения электрического кабеля с защитой от помех, создаваемых гармониками токов промышленной частоты, и устройство для его осуществления. Рябчиков В.И., Прибылов В.И., 1992.

3. Трассоискатель Fluke 2042. Описание и инструкция.

Способ поиска трассы и определения места повреждения электропроводок индукционным методом с использованием для питания исследуемой линии переменным током генератора и приемника для обнаружения магнитного поля, возникающего в пространстве вокруг этой линии, содержащего антенный L-C контур, настроенный в резонанс на частоту F_пp, выбранную в диапазоне 1030-4050 Гц, узкополосный регулируемый усилитель с выходом на индикатор выходного сигнала, отличающийся тем, что с целью повышения точности и эффективности поиска частота генератора выбирается по формуле F_ген=10×M×F_пр, где M - числа из ряда 2, 4, 8 или 16, инвертор генератора формирует на частоте F_ген двуполярные выходные импульсы амплитудой 300-800 В, в один полюс включены параллельно-встречно диоды с последовательно с ними соединенным транзисторными ключами, работающими поочередно с периодом T_тр=(2×F_пр)^-1, в линию поступают пачки зондирующих импульсов амплитудой 300-800 В, длительностью T_имп=(20×M×F_пр)^-1 с числом зондирующих импульсов одной полярности N=5×M со сменой полярности каждый полупериод F_пр, антенный контур приемника интегрирует пачки зондирующих импульсов разной полярности, следующих с частотой F_ген, как низкочастотный сигнал с частотой F_пр.