Индикатор

 

(72) Авторы изобретения

Ю.А. Митькин и Н.А. Дубровин

Г тю - °

Ивановский энергетический институт им. !В.И.ХЫВМРТЕКА (7l) Заявитель (54 ) ИНДИКАТОР

Изобретение относится к технике высоких напряжений и может быть использовано для визуального контроля наличия напряжения на высоковольтных аппаратах, например на конденсаторах, используемые в импульсных установках.

Известно устройство, основанное на использовании зависимости диэлектрической проницаемости диэлектриков от напряженности электрического поля (эффект Керра ) Ц .

Однако это устройство требует сложного оптического оборудования (точечный источник света, поляризатор, ячейка Керра и др. ) и большой точности при установке его на месте работы.

Известно индикаторное устройство, содержащее прозрачные пластины с жидким кристаллом между ними и нанесенными с внутренней стороны прозрачными электродами заданной кояфигура ции. При подаче на электроды порого вого напряжения порядка 10 В;кидкий

Кристалл между ними переходит в состояние динамического равновесия и становится непрозрачным. Устройство может быть использовано для контроля

5 наличия напряжения (21 .

Однако малое значение порогового напряжения укаэанного индикаторного устройства затрудняет его применение

30 для контроля наличия напряжения на высоковольтных аппаратах (например, конденсаторы генераторов импульсных напряжений ), находящихся на высоком потенциале, величина которого может. достигать нескольких тысяч киловольт.

Известен также знаковый индикатор, содержащий герметичный прозрачный корпус с размещенными в нем электродами и двухфазный диэлектрик, при этом электроды своей нижней частью погружены в .фазу диэлектрика с большими значениями диэлектрической проницаемости и массовой плотности. При подаче напряжения от источника нита858044 4

35 напр анленным сне том.

55 д ния на электроды под действием понде" ромоторных сил электрического поля фаза диэлектрика с большим значением диэлектрической проницаемости и массовой плотности вытесняет иэ межэлектродного зазора фазу диэлектрика с меньшими значениями диэлектрической проницаемости и массовой плотности, выявляя тем самым отрезок прямой, хорошо наблюдаемый через верхнюю часть прозрачного корпуса. После снятия напряжения с электродов фаза диэлектри-. ка с большей массовой плотностью стег кает вниз Этот индикатор может быть использован для визуального контроля наличия напряжения (3g.

Однако трудно подобрать два жидких диэлектрика с большой разницей светопропускания и обеспечить таким образом большой контраст при наличии напряже ыя на индикаторе и при его отсутствии. Возможное применение красителей н этом случае приводит к снижению электрической прочности жидкостей и ограничивает применение устройства на высоких напряжениях.

Для уменьшения времени срабатывания устройства плотности жидких диэлектриков должны различаться IIo меньшей мере в дна и более раз.Подобрать такие жидкости с хорошей диэлектрической прочностью практически невозможно.

Жидкости, имеющие большую плотность, а следовательно, и диэлектрическую проницаемость, имеют1как правило, небольшую электрическую прочность. Для жидкости же, имеющей большую электрическую прочность (относительная диэлектрическая проницаемость у нее ранна 2-"), величина пондеромоторных сил мала, поэтому жидкость поднимается на очень малое расстояние, которое практически н этом случае незаметно невооруженным глазом.

Таким образом, указанные причины ограничивают применением такого индикаторного устройства на высоком напряжении, а тем более для визуального контроля наличия напряжения на высоконольтных аппаратах, находящихся на высоком потенциале.

Целью изобретения является расширение области применения эа счет возможности контроля напряжений высоких потенциалов.

Эта цель достигается тем, что в индикаторе, содержащем первый электро на котором установлен диэлектрический корпус с прозрачной герметичной полостью, заполненной двухфазной диэлектрической смесью с разными значе- ниями диэлектрической проницаемости и массовой плотности, и второй электрод,компонент днухфазнои диэлектрической смеси с большими значениями диэлектрической проницаемости и массовой плотности выполнен в виде твердых частиц фарфора, занимающих слой в половину высоты полости, а второй электрод выполнен в виде цилиндрического стержня с закругленным концом, расположенным на поверхности прозрачной герметичной полости.

На фиг. 1 представлена конструкция прецлагаемого индикатора; на фиг. 2 — положение твердых частиц фарфора под действием неоднородного электрического поля между электродами, 20

Индикатор содержит второй электрод I в виде цилиндрического стержня с / закругленным концом, первый электрод

2 в виде плоскости, на которой устакс.— влен диэлектрический корпус 3 с прозрачной герметичной полостью 4, закрытой с обоих концов крышками 5.Полость заполнена двухфазной диэлек;рической смесью с разными значени пи диэлектрической проницаемости н массовой плотности, один компонент которой, например, трансформаторное масло,другой — твердые частицы фарфора

6, занимающие слой н полонину высоты полости.

Выводы 7 служат для подключения индикатора к контролируемому объекту.

Полость 4 освещается рассеянным или

При подключении индикатора к выводам контролируемого аппарата, находящегося под высоким потенциалом (например, к выводам конденсатора генератора импульсных напряжений ), при наличии разности потенциглон между выводами твердые частицы фарфора, имеющие большую, чем ходкий диэлектрик диэлектрическую проницаемость, под действием неоднородного электрического поля выстраиваются между электродами в цепочки по направлению поля и тем самым перекрывают полость. Свет через полость не проходит. Это указывает на то, что конценсатор не пробит. Если же конденсатор пробит, то разность потенциалов на нем, а следовательно, и на индикаторном устройстве отсутствует, частицы, имеющие большую, чем жидкий диэлектрик, плот858044 мальным. лости. ность, оседают на плоскость, поэтому не выстраиваются в цепочки и не перекрывают полость, через которую в этом случае проходит свет.

Таким образом, предлагаемый индикатор может быть использован для контроля работоспособности высоковольтных аппаратов, находящихся на высоком потенциале.

Степень перекрытия полости 4 це- 30 почками из непрозрачных частиц, образованных в электрическом поле между электродами, а следовательно, и оптическая плотность этого слоя цепочек зависят от.силы, с которой электрическое поле действует на частицы. Эта сила,в свою очередь, зависит от напряженности электрического поля, степени его неоднородности (т.е. от формы электрода), раз- 20 мера и диэлектрических свойств частиц.

Форма электродов должна обеспечивать такую неоднородность электрического поля, при которой происходит полное перекрытие светового канала цепочками из твердых частиц. При этом необходимо обеспечить неоднородность поля по осн симметрии электродов н вдоль полости, причем максимальная напря- 30 женность электрического поля должна быть на вершине электрода с закругленным окончанием. В этом случае твердые частицы притягиваются к вершине электрода.со всей площади полос- 35 ти и, выстраиваясь в цепочки в его центральной части, перекрывают полость

При выборе формы электродов также необходимо учитывать воэможность сравнительно простого расчета электрического поля.

С учетом отмеченных требований целесообразно изготавливать верхний электрод (или только его нижнюю часть в виде стержня с закругленным окончанием, например в виде гиперболоида вращения.

Дпя получения надежного перекрытия световой полости желательно выполнить ее в виде узкой щели, которая проходит через область наибольшей неоднородности электрического поля.

Время срабатывания индикаторного устройства в основном определяется временем оседания частиц в поле земного тяготения. Для уменьшения времени оседания частиц необходимо применять твердые частицы с большим размером и плотностью, а диэлектричес" кую среду с малой вязкостью. При этом время формирования цепочек из частиц в электрическом поле также уменьшается

Этому способствует и выбор частиц с большей диэлектрической проницаемостью

Твердые частицы должны быть нерастворимы в диэлектрической среде.Элек-. трическая прочность обоих диэлектриков должна быть высокой, В качестве диэлектрической среды,. например, можно использовать трансформаторное масло, газ под давлением, вакуум, а частицы изготовить из фарфора. Надежное перекрытие полости твердыми частицами, а также максимальная оптическая плотность слоя частиц, пе° рекрыншихся канал, обеспечиваются в том случае, если в каждой цепочке, выстроенной в электрическом поле между электродами, не одна, а несколько частиц. Тогда пространство между частицами в одной цепочке перекрывается частицами в соседних цепочках. Практически это означает, что размер частиц должен быть на порядок меньше межэлектродного расстояния.

При зацанных электродах число твердых частиц в канале должно быть достаточным для построения в электрическом поле цепочек, полностью перекрывающих полость. Это необходимое количество частиц при заданном сечении полости может быть распределено в виде тонкого слоя на дне полости, ее длину при этом нужно увеличивать.

Иожно также частицы распределить в виде большого по высоте слоя частиц, причем длину полости в этом случае можно уменьшить. Вместе с тем, для обеспечения максимального светового потока, проходящего через полость с заданным поперечным сечением, необходимо уменьшить ее длину, а слой непрозрачных частиц, который занимает часть канала, выбирать миниОтмеченные требования являются противоположными, поэтому оптимальным вариантом обеспечен я максимального светового потока, проходящего через полость, является средний вариант, при котором твердые частицы занимают слой на половину высоты по7 формула изобретения

858044 8 полнен в виде твердых частиц фарфора, занимающих слой в половину высоты полости, а. второй электрод выполнен в виде цилиндрического стержня с закругленным концом, расположенным на поверхности прозрачной герметичной полости .

Индикатор, содержащий первый элек трод, на котором установлен диэлектрическии корпус с прозрачной герметичной полостью, заполненнои двухфазной диэлектрической смесью с разными значениями диэлектрической проницаемости и массовой плотности, и второй электрод, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения области применения за счет возможности контроля напряжений высоких потенциалов, компонент двухфазной диэлектрической смеси с боль- 1S шими значениями диэлектрической проницаемости и массовой плотности выИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 309339, кл. G 02 F 3/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

У 484480, кл. G 02 F 1/18, 1975.

3, Авторское свидетельство СССР

& 492898, кл. G 08 В 5/02, 1975 (прототип j..

858044, Составитель Л.Семина

Редактор И.Николайчук ТехредМ.Табакович Корректор С.Шекмар

Закаэ 7250/82 Тираж 691 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4