Датчик для непрерывного контроля изоляции проводов



Датчик для непрерывного контроля изоляции проводов
Датчик для непрерывного контроля изоляции проводов
Датчик для непрерывного контроля изоляции проводов
Датчик для непрерывного контроля изоляции проводов

 


Владельцы патента RU 2606775:

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (RU)

Изобретение относится к технике электрических испытаний и может быть использовано для контроля качества изоляции проводов. Сущность: датчик выполнен в виде двух роликов диаметром 10÷14 мм из нержавеющей стали, имеющих U-образную проточку по образующей. Ролики помещены в корпус в виде швеллера, между параллельными стенками которого закреплена диэлектрическая основа для размещения элементов датчика. Датчик содержит два металлических коромысла, две пружины, два скользящих контакта, два вывода для подсоединения источника питания, две направляющие втулки, n постоянных магнитов и катушку индуктивности, намотанную на магнитный сердечник. Коромысла выполнены в виде металлических пластин, на одном конце каждой из которых жестко закреплены перпендикулярно плоскости пластины цилиндрические оси под подшипники, на другом конце каждой пластины коромысла выполнены перпендикулярно плоскости коромысел отверстия под оси, которые жестко закреплены на диэлектрической основе для размещения элементов датчика, вращающихся роликов, прижатых с помощью пружин друг к другу образующими поверхностями в точке соприкосновения, лежащей на вертикальной оси роликов. n постоянных магнитов радиально и равномерно закреплены на боковой поверхности одного из роликов. Каждый из магнитов выступает за пределы диаметра ролика, а полюсы выступающих частей любых двух близлежащих магнитов разноименны. Магнитный сердечник с намотанной на него катушкой индуктивности закреплен на диэлектрической основе. По образующим поверхностям роликов выполнены проточки, лежащие при соприкосновении роликов друг против друга и служащие для фиксации и ограничения движения провода в поперечном направлении. В центральную часть роликов впрессованы подшипники, насаженные на оси, жестко закрепленные на подвижном конце коромысел. Неподвижные концы коромысел одеты на оси, закрепленные на диэлектрической основе. Ролики прижаты друг к другу образующими поверхностями при помощи двух пружин, один конец которых закреплен механически к одному из коромысел, а два других конца пружин механически закреплены к диэлектрической основе. Напряжение к рабочим поверхностям роликов подводится скользящими контактами в виде упругих пластинчатых пружин, один конец которых прижат к осям роликов, другой конец электрически и механически соединен с выводами для подсоединения источника питания. Технический результат: расширение функциональных возможностей, повышение разрешающей способности и информативности контроля. 3 ил.

 

Изобретение относится к технике электрических испытаний и может быть использовано для контроля качества изоляции проводов.

Известен способ контроля дефектности изоляции проводов, описанный в [1].

В упомянутом способе в качестве датчика для непрерывного контроля изоляции проводов используют две фетровые пластины, погруженные в электролитический раствор сернокислого натрия Na2SO4 в воде (концентрация 30 г/л). При этом между жилой провода и раствором, соединенными в единую электрическую цепь, прикладывают испытательное напряжение постоянного тока (50±3) В при разомкнутой цепи. В соответствии с этим способом при помощи упомянутого датчика определяют целостность изоляции, которая выражается числом точечных повреждений изоляции провода, зафиксированных с помощью электрического испытательного устройства. Точечные повреждения фиксируют соответствующим реле со счетчиком. Счетчик должен срабатывать при сопротивлении изоляции провода менее 10 кОм в течение не менее 0,04 с. Счетчик не должен срабатывать при сопротивлении 15 кОм и более. Цепь для определения повреждений должна работать со скоростью срабатывания (5±1) мс, обеспечивая регистрацию с частотой (500±25) повреждений в минуту при протягивании провода без изоляции.

Недостаток указанного датчика заключается в том, что, во-первых, электролитический состав в течение работы может изменять свою концентрацию, а его электропроводимость зависит от температуры контроля, что влечет за собой изменение сопротивления в контакте между датчиком точечных повреждений, и влияет на точность и информативность контроля. Кроме того, чувствительность датчика низка, поэтому его используют только для контроля изоляции тонких проводов, диаметр которых не превышает 0,5 мм.

Наиболее близким к заявляемому датчику является датчик для непрерывного контроля изоляции проводов, описанный в той же работе [1]

Датчик предназначен для контроля точечных повреждений высоким напряжением, для проводов с жилой номинальным диаметром свыше 0,050 до 1,600 мм включительно.

При этом для контроля точечных проводов на изоляции проводов от 0,050 до 0,25 мм используемый высоковольтный электрод (датчик) выполняют в виде двух роликов в соответствии с фиг. 1 - прототипом. Ролики в прототипе должны быть из нержавеющей стали и обеспечивать, каждый, контакт с проводом на длине (25±2,5) мм.

При контроле на точечные изоляции проводов с номинальным размером жилы провода 0,250 до 1,600 мм применяют один высоковольтный электрод в виде ролика в соответствии с фиг. 2 - прототипом. Ролик должен быть из нержавеющей стали и обеспечивать контакт с проводом на длине 25÷30 мм. Направляющие заземленные ролики согласно фиг. 1 и фиг. 2 имеют те же размеры, что и ролики электрода на фиг. 1, находящиеся на расстояниях, указанных на соответствующих чертежах.

Недостатком прототипа является, во-первых, малая универсальность датчика, так как для проводов с диаметром жилы, лежащей в диапазоне от 0,050 до 0,25 мм, используют электрод-датчик, выполненный в виде двух роликов, и контролируемый провод протягивается через 4 ролика (см. фиг. 1), два из которых являются направляющими, а два других - электродами датчика. Для проводов с диаметром, лежащим в диапазоне от 0,25 до 1,600 мм, этот датчик уже неприменим, и взамен него используют один высоковольтный электрод большего диаметра (см. фиг. 2).

Во-вторых, как при контроле проводов с диаметром жил, лежащим в диапазоне от 0,050 до 0,25 мм, так и при контроле проводов с диаметром, лежащим в диапазоне от 0,25 до 1,600 мм, провод многократно перегибается. Это приводит к высоким механическим нагрузкам на изоляцию провода со стороны роликов, что приводит не только к ослаблению механической и электрической прочности изоляции контролируемого провода, но и вызывает появление дополнительных дефектов в изоляции провода. Поэтому при помощи датчика-прототипа осуществляют только выборочный контроль, при постоянной и относительно малой скорости протягивания провода, равной (275±25) мм/с.

В-третьих, ролики в обоих указанных случаях имеют достаточно большой диаметр, равный в первом случае (30±0,25) мм и (50±0,25) мм во-втором случае, и при контроле необходимо обеспечить контакт провода с роликами, в первом случае, на длине (25±2,5). Это приводит к тому, что дефект на проводе продолжительное время находится в зоне действия датчика. При этом если в изоляции провода имеются несколько дефектов, и указанные дефекты находятся на расстоянии друг от друга меньшем чем (28÷30) мм, то сколько бы ни было дефектов на указанном отрезке провода, все они будут посчитаны как 1 дефект, что снижает не только разрешающую способность датчика, но и точность контроля количества дефектов на контролируемом отрезке провода.

В-четвертых, датчик-прототип не позволяет определять длину проконтролированного провода и протяженность дефектов, что снижает информативность и универсальность датчика.

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в придании датчику большей универсальности, за счет расширения функциональных возможностей, большей разрешающей способности и информативности контроля.

Задача решается тем, что в датчике для непрерывного контроля изоляции проводов, выполненном в виде двух роликов из нержавеющей стали, имеющих U-образную проточку по образующей, согласно изобретению диаметр роликов лежит в диапазоне (10÷14) мм, и ролики помещают в корпус, который выполнен в виде швеллера, между параллельными стенками которого закреплена диэлектрическая основа для размещения элементов датчика, также выполненная в виде швеллера, параллельные стенки указанной основы закреплены крепежными деталями к параллельным стенкам корпуса датчика, а основание упомянутой основы расположено перпендикулярно к основанию корпуса датчика, в датчик дополнительно введены два металлических коромысла, две пружины, два скользящих контакта, два вывода для подсоединения источника питания, две направляющие втулки, n постоянных магнитов и катушка индуктивности, намотанная на магнитный сердечник, причем коромысла выполнены в виде металлических пластин, на одном конце каждой из которых жестко закреплены перпендикулярно плоскости пластины цилиндрические оси под подшипники, на другом конце каждой пластины коромысла выполнены перпендикулярно плоскости коромысел отверстия под оси, которые жестко закреплены на диэлектрической основе для размещения элементов датчика, вращающихся роликов, прижатых с помощью пружин друг к другу образующими поверхностями в точке соприкосновения, лежащей на вертикальной оси симметрии указанных роликов, n постоянных магнитов радиально и равномерно закреплены на боковой поверхности одного из роликов, при этом каждый из магнитов выступает за пределы диаметра ролика, на боковой поверхности которого они размещены, на одинаковую длину, а полюсы выступающих частей любых двух близлежащих магнитов разноименны, магнитный сердечник с намотанной на него катушкой индуктивности закреплен на диэлектрической основе для размещения элементов датчика, по образующим поверхностям роликов выполнены проточки, лежащие при соприкосновении роликов друг против друга и служащие для фиксации и ограничения движения провода в поперечном направлении, в центральную часть роликов впрессованы подшипники, насаженные на упомянутые выше цилиндрические оси, жестко закрепленные на подвижном конце коромысел, неподвижные концы коромысел имеющимися на них отверстиями одеты на оси, механически закрепленные на диэлектрической основе для размещения элементов датчика, ролики прижаты друг другу своими образующими поверхностями при помощи двух пружин, один конец которых закреплен механически к одному из коромысел, а два других конца пружин механически закреплены к диэлектрической основе для размещения элементов датчика, напряжение к рабочим поверхностям роликов подводится скользящими контактами, выполненными в виде упругих пластинчатых пружин, один конец которых прижат к осям роликов, другой конец электрически и механически соединен к концу с выводами для подсоединения источника питания, в стенках корпуса датчика закреплены направляющие втулки, продольные оси симметрии которых совпадают с осью провода.

На фиг. 1 и фиг. 2 приведены конструкции датчиков, выбранные в качестве прототипа. Фиг. 1 и фиг. 2 позаимствованы из работы [1], поэтому в них сохранены те же обозначения. На фиг. 3 приведен эскиз конструкции заявляемого датчика.

На фиг. 1 приведена конструкция датчика-прототипа для контроля точечных повреждений высоким напряжением изоляции проводов, диаметр жилы которых лежит в диапазоне от 0,05 до 0,25 мм. На фиг. 1 введены следующие обозначения: 1 - направляющий ролик; 2 - образец провода; 3 - электрод; 4 - длина (25±0,25)мм, на которой провод имеет контакт с каждым роликом.

На фиг. 2 приведены размеры роликов прототипа и их расположение для проводов с жилой диаметром от 0,250 до 1,600 мм. На фиг. 2 введены следующие обозначения: 1 - направляющий ролик; 2 - электрод; 3 - образец провода.

На фиг. 3 введены следующие обозначения: 1 - корпус датчика; 2 - диэлектрическая основа для крепления рабочих элементов датчика; 3 и 4 - два свободно вращающихся ролика; 5 и 6 - оси подшипников; 7 и 8 - подшипники, 9 и 10 - коромысла; 11 и 12 - оси коромысел; 13 и 14 - скользящие контакты; 15 и 16 - элементы крепления к выводам источника питания датчика; 17 и 18 - выводы для подсоединения источника питания; 19 и 20 - направляющие втулки; 21, 22 - пружины; 23, 24 - элементы крепления пружин к диэлектрической основе; 25 - контролируемый провод; 26, 27, 28 и 29 - крепежные детали; 30, 31 - отверстия для крепления пружин к коромыслам; 32 - магниты; 33 - катушка индуктивности; 34 - магнитный сердечник; 35 - выводы катушки индуктивности.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем. Так как объект контроля представляет собой круглое протяженное тело, покрытое изоляционной пленкой, движущееся относительно первичного преобразователя (датчика дефектов), а дефект в изоляции может находиться в любой точки поверхности этого тела, то для обеспечения одинаковости условий для обнаружения любого из дефектов нужно, чтобы все точки объекта контроля были равноудалены от поверхности первичного преобразователя. Этому условию мог бы удовлетворять любой датчик, симметрично охватывающий провод. Однако при выборе конструкции датчика следует учитывать тот факт, что провод в реальных технологических процессах, где он используется, движется с высокими скоростями, совершая при этом поперечные вибрационные колебания. Если датчик выполнить в виде неподвижного тела, внутри которого пропускать контролируемый провод, то при соприкосновении изоляции с поверхностью датчика может происходить ее разрушение. Поэтому, во избежание разрушений изоляции провода, необходимо уменьшить трение изоляции о датчик. Перечисленным требованиям удовлетворяет датчик, конструкция которого приведена на фиг. 3.

Датчик представляет собой два соприкасающихся по образующей цилиндрических ролика-электрода 3 и 4. Электроды через подшипники 7 и 8 размещаются на осях 5 и 6, которые закреплены на подвижных рычагах (коромыслах) 9 и 10, позволяющих электродам-роликам 3 и 4 совершать вертикальные перемещения синхронно с колебаниями провода. Электроды 3 и 4 поджимаются друг к другу при помощи пружин 21 и 22, два конца которых 23 и 24 прикреплены к выступающим штырям диэлектрической основы 2 для крепления рабочих элементов датчика, а два других конца - к отверстиям 30 и 31, просверленным в коромыслах 9 и 10 соответственно. Напряжение к электродам 3 и 4 подводится через скользящие контакты 13 и 14. При этом один конец каждого из скользящих контактов 13 и 14 соединен механически и электрически с выводами 17 и 18 для подсоединения источника питания. Источник питания подключается к выводам 17 и 18. При контроле провод протягивается через втулки 19 и 20, закрепленные соосно в корпусе 1, и в проточках, прижатых пружинами 21 и 22 друг к другу образующими поверхностями роликов-электродов 3 и 4. Под действием трения поверхности провода с поверхностями проточек в электродах 3 и 4 последние начинают вращаться на подшипниках 7 и 8 вокруг осей 5 и 6, механически закрепленных к рычагам-коромыслам 9 и 10. При вращении роликов приходят во вращение n постоянных магнитов, радиально и равномерно закрепленных на боковой поверхности одного из роликов (на фиг. 1 ролика 3). Поскольку каждый из магнитов 32 выступает за пределы диаметра ролика, на боковой поверхности которого они размещены, на одинаковую длину h, а полюсы выступающих частей любых двух близлежащих магнитов 32 разноименны, то магниты, проходя вблизи катушки индуктивности 33, намотанной на магнитном сердечнике 34, закрепленном на диэлектрической основе для крепления рабочих элементов датчика 2, наводят в катушке индуктивности 33 периодически изменяющуюся синусоидальную ЭДС. Наведенный в катушке индуктивности 33 синусоидальный сигнал с ее выходов 35 поступает в электронную систему измерительного прибора. Количество синусоид наведенной в катушке индуктивности ЭДС за один оборот ролика 3 будет равно количеству n постоянных магнитов, а длина провода 1, прошедшего через датчик за один оборот, будет равна

где D - диаметр ролика, мм; d - диаметр проточки под провод по образующей ролика 3, мм.

За один полупериод наведенной в катушке синусоидальной ЭДС через датчик пройдет элементарный отрезок провода, равный

.

При этом независимо от того, с какой скоростью будет протягиваться провод через датчик, величина элементарного отрезка провода lэ, определяемая формулой 2, всегда будет оставаться неизменной, так как все величины, входящие в формулу 2, постоянны.

При этом, чем больше количество магнитов n, тем меньше величина lэ, принятая за единицу измерения протяженности, и тем выше точность определения указанной протяженности. Однако увеличивать количество магнитов n до больших значений невозможно из-за ограничений, наложенных на минимальный размер (ширину) магнитов и диаметр роликов-электродов датчика. Для практического использования наиболее целесообразно брать величину n в диапазоне (16÷32). При величинах меньше 16 снижается точность контроля протяженности, а при значениях больше 32 - повышается сложность конструкции датчика.

По количеству N полупериодов наведенной ЭДС, прошедших в электронную схему измерителя дефектности, можно определить длину L проконтролированного провода по формуле

Кроме длины проконтролированного провода L, можно определить также разрешающую способность датчика и протяженность каждого дефектного участка провода, что покажем ниже.

Диаметр электродов-роликов был выбран из следующих соображений:

- расстояние между двумя дефектами, при котором их можно зарегистрировать раздельно, должно быть как можно меньше;

- датчик должен быть простым в изготовлении и обладать достаточно малым механическим сопротивлением вращению, которое возникает при соприкосновении с ним провода.

Первое условие вытекает из стремления обеспечить более высокую разрешающую способность датчику, которая характеризуется максимально возможным количеством дефектов на единице длины провода, регистрируемых раздельно с заданной доверительной вероятностью.

Представляется достаточно очевидным, что разрешающая способность датчика должна возрастать с уменьшением диаметра роликов-электродов датчика. Однако с уменьшением диаметра роликов-электродов возрастает его сопротивление вращению и увеличивается сложность его технического воплощения.

Исходя из этих соображений и проведенных нами экспериментов, оптимальный размер диаметров роликов D должен лежать в диапазоне (10÷14) мм.

При диаметре D<10 мм труднее реализуется практически и при уменьшении диаметра резко возрастает сопротивление движению провода. При D>14 мм снижается разрешающая способность датчика.

Датчик работает следующим образом. Перед контролем включают источник питания датчика, который через выводы 17 и 18 подает напряжение через скользящие контакты 13 и 14 к осям подшипников 5 и 6. Напряжение питания от осей 5 и 6 через шарикоподшипники 7 и 8, напрессованные на указанные оси, передается к рабочему элементу датчика, выполненному в виде двух роликов 3 и 4, насаженных на шарикоподшипники 7 и 8. Ролики 3 и 4 выполнены из нержавеющей стали. По образующей поверхности каждого ролика выполнена проточка, радиус которой был равен 1 мм. Проточки в точке соприкосновения роликов образуют охватывающий контролируемый провод 25 круговой канал.

Контролируемый провод при контроле проходит через направляющие втулки 19 и 20, которые служат для ограничения продольных колебаний провода и придания проводу прямолинейного, без изгибов, направления движения. Для ограничения поперечных колебаний провода при его движении в процессе контроля внутренний диаметр направляющих втулок Dв, был выбран из условия 2 мм ≥ Dв ≥ 1,9 мм. Это условие обусловлено соображениями придания датчику большей универсальности и возможно контроля проводов с номинальным диаметром жилы от 0,05 до 1,8 мм. Нижний диапазон равный 1,9 мм выбран из того условия, чтобы через отверстия в направляющей втулке свободно проходили все контролируемые провода, вплоть до проводов диаметром 1,8 мм. Верхний диапазон равный 2 мм был выбран из условия ограничения поперечных колебаний провода до минимальных значений. Ролики 3 и 4 закреплены на подвижных коромыслах 9 и 10 и прижаты образующими поверхностями друг к другу при помощи пружин 21 и 22. При протягивании между роликами контролируемого провода, за счет трения его поверхности с поверхностью образованных каналом проточек роликов, ролики 3 и 4 приходят во вращение. Пружины 21, 22 демпфируют любые поперечные колебания провода, сохраняя непрерывный контакт с рабочими поверхностями роликов. При прохождении любого дефектного участка в канале между роликами 3 и 4, через датчики и заземленную жилу контролируемого провода от источника напряжения начинает протекать ток, импульс которого регистрируется как дефект. Подсчитывая количество упомянутых импульсов тока, определяют количество дефектов на контролируемом проводе. Длину проконтролированного провода определяют, как это отмечалось выше, по количеству полупериодов наведенной ЭДС в катушке индуктивности 33.

Помимо количества дефектов важнейшей характеристикой поврежденности изоляции провода является также размер (протяженность) каждого из дефектов.

Заявляемый датчик позволяет определить и эту величину. Это происходит следующим образом.

При подходе дефектного участка провода к точке соприкосновения образующих поверхностей роликов 3 и 4 между жилой провода в месте дефекта и роликами электродами 3 и 4 зажигается коронный разряд, который погасает в тот момент, кода дефект выходит из зоны действия датчика. Длительность образованного от одного дефекта импульса тока зависит от протяженности дефекта lд и зоны разрешения датчика lз, которая определяется габаритами электродов роликов 3 и 4 датчика и уровнем высокого напряжения, подведенного к датчикам. Для того чтобы определить истинную протяженность того или иного дефекта lд, используя длительность импульса тока с этого дефекта, необходимо знать зону разрешения датчика lз, которая образует систематическую погрешность, вносимую в измерение протяженности дефектного участка изоляции провода конечными размерами датчика точечных повреждений. Для определения упомянутой систематической погрешности искусственно наносят один дефект на эмальизоляцию провода с четко фиксированной протяженностью lд и протягивают упомянутый участок провода с нанесенными на него дефектами через датчик точечных повреждений. Если бы датчик не имел систематической погрешности, то в таком идеальном датчике за время горения разряда было бы подсчитано количество nист полупериодов наведенной в катушке индуктивности ЭДС, а произведение lэ×nист равнялось бы lд. Однако из-за того, что датчик не идеален, а имеет вполне конкретную зону разрешения, то количество наведенной в катушке индуктивности полупериодов ЭДС, при прохождении через датчик упомянутого дефектного участка, за время горения коронного разряда между жилой провода будет равно некоторой величине n1, которая не равняется величине nист. Абсолютную систематическую погрешность, вносимую в определение протяженности каждого дефекта, равную разрешающей способности датчика, можно определить по формуле:

Пример конкретного выполнения. Был изготовлен датчик для непрерывного контроля изоляции проводов, представленный на фиг. 1. Корпус 1 был выполнен фрезерованием в виде швеллера из нержавеющей стали. Расстояние между параллельными стенками корпуса 1, толщина которых составляла 8 мм, было равно 100 мм. К стенкам корпуса 1 была закреплена выполненная из капролактама основа 2 для размещения элементов датчика. Основа 2 была также выполнена в виде швеллера. Параллельные стенки указанной основы 2 толщиной 10 мм были закреплены крепежными деталями 26, 27, 28 и 29 к параллельным стенкам корпуса 1 датчика, а основание упомянутой основы 2 было расположено перпендикулярно к основанию корпуса 1 датчика. В датчик дополнительно были введены два металлических коромысла 9 и 10, выполненные из пластин нержавеющей стали, толщиной 3 мм. Рабочим элементом датчика служили ролики 3 и 4, выполненные из нержавеющей стали. Диаметры роликов были равны 12 мм. По образующей поверхности роликов были проточены канавки радиусом равным 1 мм. Образующие поверхности роликов 3 и 4 прижимали друг к другу пружины, выполненные из стальной упругой проволоки диаметром 1 мм. На боковую поверхность ролика 4 были приклеены суперклеем 16 магниты из неодимового сплава марки 45. Ширина и толщина магнитов b была равна 1 мм. Магниты выступали за ролики на величину h=10 мм.

Катушка индуктивности 33 состояла из 20 витков изолированного провода диаметром 0,8 мм и была намотана на ферритовый стержень диаметром 10 мм.

Два скользящих контакта 13 и 14 были выполнены из пластин нержавеющей стали толщиной 2 мм. Два вывода 17 и 18 для подсоединения к источнику питания датчика были изготовлены в виде шпилек из прутков меди диаметром 20 мм. Выводы (шпильки) 17 и 18 были вкручены по резьбе, нарезанной в сквозных отверстиях диэлектрической основы 2. Помимо наружной резьбы на выводах 17 и 18 в них, с обоих торцов по осям, были выполнены внутренние отверстия, нарезана резьба М5, с помощью которой винтами 15 и 16 присоединяли источник питания датчика через выводы 17 и 18 к скользящим контактам 13 и 14. Источник питания подключался к выводам 17 и 18 с наружной стороны диэлектрической основы (на фиг. 1 не показано) через контакты концевого выключателя. Две направляющие втулки 19 и 20 были выточены из нержавеющей стали. Внутренний диаметр втулок был равен 2 мм, что позволяло проходить через них любому контролируемому проводу, имеющему диаметр по изоляции меньше 2 мм. Втулки 19 и 20 служили для придания проводу прямолинейного без изгибов движения и ограничивали поперечные колебания провода во время его движения.

С использованием датчика осуществляли опытный контроль 2 метрового отрезка провода марки ПЭТВ диаметром 1 мм.

По формуле (2) определяли величину lэ

.

Для определения зоны разрешения датчика на изоляции контролируемого провода марки ПЭТВ наносился дефект протяженностью lд=9,8 мм.

За время прохождения дефектного участка через датчик, на который относительно жилы провода было подано напряжение 2 кВ, возник импульс тока, за время которого было подсчитано n1 полупериодов наведенной в катушке индуктивности 33 ЭДС n1=25.

Если бы датчик был идеален, то за время указанного импульса было бы подсчитано только nист=10. Определенная по формуле (4) зона разрешения датчика была равна lд=lэ×(n1-nист)=0,98×15=14,7 мм.

За время прохождения контролируемого провода было подсчитано N=2041 полупериодов наведенной ЭДС. Таким образом, длина проконтролированного провода соответствовала реальной и была равна L=lэ×N = 2000,18 мм ≅ 2 м.

Заявляемый датчик по сравнению с датчиком-прототипом имеет следующие преимущества:

- заявляемый датчик по сравнению с датчиком-прототипом имеет большую универсальность, так как позволяет контролировать изоляцию проводов с диаметром жилы, лежащей в диапазоне от 0,050 до 1,8 мм, тогда как датчик-прототип этого сделать не позволяет;

- заявляемый датчик обеспечивает при контроле прямолинейное, без изгибов провода, движение, тогда как провод в датчике-прототипе многократно перегибается, что создает высокие механические нагрузки на изоляцию провода со стороны роликов и приводит не только к ослаблению механической и электрической прочности изоляции контролируемого провода, но и вызывает появление дополнительных дефектов в изоляции провода;

- заявляемый датчик позволяет осуществлять контроль в широком диапазоне скоростей движения провода, лежащих в диапазоне от нуля вплоть до десятков метров в секунду, тогда как при помощи датчика-прототипа осуществляют только выборочный контроль, при постоянной и относительно малой скорости протягивания провода, равной (275±25) мм/с;

- заявляемый датчик позволяет контролировать не только количество дефектов, как это позволяет делать датчик-прототип, но и протяженность каждого дефекта;

- заявляемый датчик позволяет измерить длину провода, подвергнутого контролю, чего невозможно сделать при помощи датчика прототипа.

Используемые источники

1. ГОСТ Р МЭК 60851-5-2008. Провода обмоточные. Методы испытаний. Часть 5. Электрические свойства (Прототип).

Датчик для непрерывного контроля изоляции проводов, выполненный в виде двух роликов из нержавеющей стали, имеющих U-образную проточку по образующей, отличающийся тем, что диаметр роликов лежит в диапазоне 10÷14 мм, причем ролики помещают в корпус, который выполнен в виде швеллера, между параллельными стенками которого закреплена диэлектрическая основа для размещения элементов датчика, также выполненная в виде швеллера, параллельные стенки указанной основы закреплены крепежными деталями к параллельным стенкам корпуса датчика, а основание упомянутой основы расположено перпендикулярно к основанию корпуса датчика, в датчик дополнительно введены два металлических коромысла, две пружины, два скользящих контакта, два вывода для подсоединения источника питания, две направляющие втулки, n постоянных магнитов и катушка индуктивности, намотанная на магнитный сердечник, причем коромысла выполнены в виде металлических пластин, на одном конце каждой из которых жестко закреплены перпендикулярно плоскости пластины цилиндрические оси под подшипники, на другом конце каждой пластины коромысла выполнены перпендикулярно плоскости коромысел отверстия под оси, которые жестко закреплены на диэлектрической основе для размещения элементов датчика, вращающихся роликов, прижатых с помощью пружин друг к другу образующими поверхностями в точке соприкосновения, лежащей на вертикальной оси симметрии указанных роликов, n постоянных магнитов радиально и равномерно закреплены на боковой поверхности одного из роликов, при этом каждый из магнитов выступает за пределы диаметра ролика, на боковой поверхности которого они размещены, на одинаковую длину, а полюсы выступающих частей любых двух близлежащих магнитов разноименны, магнитный сердечник с намотанной на него катушкой индуктивности закреплен на диэлектрической основе для размещения элементов датчика, по образующим поверхностям роликов выполнены проточки, лежащие при соприкосновении роликов друг против друга и служащие для фиксации и ограничения движения провода в поперечном направлении, в центральную часть роликов впрессованы подшипники, насаженные на упомянутые выше цилиндрические оси, жестко закрепленные на подвижном конце коромысел, неподвижные концы коромысел имеющимися на них отверстиями одеты на оси, механически закрепленные на диэлектрической основе для размещения элементов датчика, ролики прижаты друг другу своими образующими поверхностями при помощи двух пружин, один конец которых закреплен механически к одному из коромысел, а два других конца пружин механически закреплены к диэлектрической основе для размещения элементов датчика, напряжение к рабочим поверхностям роликов подводится скользящими контактами, выполненными в виде упругих пластинчатых пружин, один конец которых прижат к осям роликов, другой конец электрически и механически соединен к концу с выводами для подсоединения источника питания, в стенках корпуса датчика закреплены направляющие втулки, продольные оси симметрии которых совпадают с осью провода.



 

Похожие патенты:

Использование: для исследования электрической прочности газообразных, твердых, жидких диэлектрических материалов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для исследования электрической прочности диэлектриков содержит многоэлектродную обойму с расположенными вертикально верхними подвижными и нижними неподвижными электродами, где многоэлектродная обойма выполнена цилиндрической и размещена в герметичном корпусе со съемной крышкой, снабженном нагревателем, гермовводами, термопарой, устройствами ввода и удаления газообразного или жидкого диэлектрика, а верхние подвижные электроды расположены в цилиндрической обойме азимутально и выполнены с элементами их вертикальной фиксации, обеспечивающими необходимые им свободный ход при исследованиях твердого диэлектрика или расстояние между соответствующими нижними неподвижными электродами при исследовании газообразного или жидкого диэлектрика.

Изобретение относится к обнаружению дефектов в многослойном упаковочном материале, имеющем по меньшей мере один проводящий слой. Сущность: заземляют проводящий слой многослойного упаковочного материала, размещают электрод в плотном контакте с упомянутым многослойным упаковочным материалом, прилегающим к упомянутому многослойному упаковочному материалу или на заданном расстоянии от упомянутого многослойного упаковочного материала.

Изобретение относится к области физики электрического пробоя и может быть использовано для определения амплитуды и длительности импульса тока электрического пробоя в диэлектриках.

Изобретение относится к технике электрических испытаний и может быть использовано для контроля качества изоляции проводов. Сущность: датчик содержит корпус, внутри которого расположен рабочий элемент из эластичного электропроводящего материала.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для дистанционного контроля рабочего состояния высоковольтных полимерных изоляторов на основе измерения и анализа наборов характеристик частичных разрядов (ЧР).

Изобретение относится к способу оценки для электродуговых разрядов, которые возникают между внутренним кольцом подшипника и внешним кольцом подшипника для подшипника качения.

Использование: изобретение относится к технике высоких напряжений, в частности, к диагностике высоковольтных аппаратов по параметрам электрических шумов, вызванных частичными разрядами.

Изобретение относится к мониторингу частичных разрядов, происходящих в электрических системах. Способ заключается в том, что принимают импульс от электрической системы.

Изобретение относится к электротехнической области и может быть использовано при пропитке и сушке электротехнических изделий, в частности обмоток электрических машин подвижного состава.

Изобретение относится к испытанию аппаратов, в частности силовых трансформаторов (15) или дросселей. Сущность: предлагается перенести необходимое разделение потенциала (11/1, 11/2) для подавления асимметричных возмущающих воздействий на сторону входов (18, 19, 20) статического преобразователя (2) частоты, т.е.
Наверх