Электростатический киловольтметр

 

Союз Советских

Социалистических

Рес уб

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свив-ву (22)Заявлено 05 08.80 (21) 2982569/18-21 с присоеаинеииент заявки № (23) П риоритет

601RÐ21

Государственный квинтет

СССР по долам изобретений и открытий (53) УДК 622 317. .7.084/08> (088.8) Опубликовано 30. 04. 82. Бтоллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 30. 04. 82 чв., Г.А. Литинский, В.М. Руденко, Д.С. Рубинштейн и- Ф.М. Сажин „ 1

t

Институт прикладной физики АН Молдавской ССР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ КИЛОВОЛЬТМЕТР

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в электроустановках высокого напряжения.

Известен электростатический киловольтметр, содержащий замкнутый корпус, заполненный диэлектрической жидкостью, высоковольтный электрод-,- выполненный в виде мембраны и размещенный в верхней части корпуса над жидкостью, заземленный электрод, снабженный отверстиями для прохода жидкости и расположенный под высоковольтным электродом, блок отсчета, выполненный в виде погруженного в жидкость под заземленным электродом и прикрепленного к последнему пружинящей растяжкой шарообразного индикаторного поплавка, поверхность которого пронизана порами, а внутренняя полость ограничена Эластичной оболочкой и заполнена газом 11).

Недостаток устройства — существенные погрешности измерения, обусловленные возможными искажениями, электростатического поля между электродами.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является электростатический киловольтметр, содержащий замкнутый корпус, заполненный диэлектрической жидкостью и снабженный боковым отверстием для прохода воздуха, неподвижный высоковольтный электрод, размещенный в верхней .части корпуса, подвижный электрод, установленный под высоковольтным электродом на проводящем заземленном сильфоне, блок отсчета, l$ выполненный в виде погруженного и. диэлектрическкую жидкость под подвижным электродом и прикрепленного к основанию корпуса пружинящей растяж20 кой шарообразного индикаторного поплавка, поверхность которого пронизана порами, а внутренняя полость ограничена эластичной оболочкой и заполнена газом (2).

3 924584

Недостаток киловольтметра заключается в невысокой эксплуатационной надежности, связанной с использованием в нем механического уравновешивающего элемента - пружинящей растяжки. 5

Цель изобретения — повышение надежности работы измерительного уст-. ройства.

Поставленная цель достигается тем, что в электростатический киловольтметр, содержащий замкнутый корпус, заполненный диэлектрической жидкостью ! и снабженный боковым отверстием для прохода воздуха, неподвижный высоковольтный электрод, размещенный в ерхней части корпуса, подвижный лектрод, установленный под высоковольтным электродом на проводящем сильфоне, блок отсчета, выполненный в виде погруженного в диэлектрическую жидкость под подвижным электродом шарообразного индикаторного по" плавка, поверхность которого прони" зана порами, а внутренняя полость ограничена эластичной оболочкой и заполнена газом, введены участки электрета, один из которых укреплен горизонтально под сильфоном и отделен от него заземленной проводящей сеткой, а другой нанесен на поверх" ность индикаторного поплавка, причем оба участка электрета заряжены одноименно.

На чертеже представлен электростатический киловольтметр; общий 35 вид э

Корпус 1, изготовленный из диэлектрического материала, охватывает заполненную диэлектрической жидкостью индикаторную трубку 2 с шаро". 40 образным, частично покрытым электретом, индикаторным поплавком 3, горизонтальный участок электрета 4, заземленную проводящую сетку 5, запол" ненный диэлектрической жидкостью про- 45 водящий сильфон 6, подвижный электрод 7 и неподвижный высоковольтный .электрод 8.

Корпус 1 прикрыТ крышкой 9, в которой предусмотрено отверстие 10 для высоковольтного ввода и прижимной винт 11. Боковое отверстие 12 предназначено для прохода воздуха и обеспечивает уменьшение газодинамическо" го сопротивления при работе прибора.

Через закрывающееся отверстие 13 в йодвижном электроде 7 осуществляется заполнение сильфона 6 диэлектри" ф ческой жидкостью. Горизонтальный участок электрета .4 также имеет отверстие, чтобы не препятствовать заполнению той же жидкостью индикаторной трубки 2. Внутренняя часть корпуса 1 между электродами 7 и 8 выполнена с развитой поверхностью для предотвращения токов утечки и. элект" рического пробоя. Заземленная проводящая сетка 5 исключает электростатическое взаимодействие горизонталь-. ного участка электрета 4 и подвижного электрода 7.

Индикаторный поплавок 3 представляет собой полый шар, внутри которого. помещена эластичная емкость,заполненная газом, Для осуществления демпфирования при резких колебаниях напряжения поверхность шара выполнена пористой, причем диаметр пор составляет 100- 1000 мкм. Индикаторный поплавок 3 в принципе может быть полностью покрыт электретом или даже выполнен"из него, если последний будет обладать высокой эластичностью.

Поскольку в настоящее время изготовление таких эластичных электретов затруднено, поплавок 3 покрыт электретом лишь частично, чтобы оставшаяся поверхность шара сохраняла свои эластичные свойства.:При нанесении электрета, например, на поверхность полусферы центр тяжести поплавка смещается относительно геометрического центра шара, что обеспечивает устойчивое положение поплавка при работе прибора. На поплавке 3, в частности на границе раздела "эластичная поверхность - поверхность, .покрытая электретом", выполнена индикаторная.метка, положение которой при отсутствии контролируемого напряжения соответствует нулевому де-.. лению на индикаторной шкале.

Устройство работает следующим о6разом.

При подведении к киловольтметру контролируемого напряжения между электродами 7 и 8 возникает сила электростатического притяжения

Fo 0э5 E.ó<ц4 где Яг — относительная диэлектрическая проницаемость газа в межэлектродном промежутке юг - абсолютная диэлектрическая проницаемость газа, 924584 где g и g2

9 ж ож г

- заряды участка элект- зз рета, покрывающего поплавок 3, и. горизонтального участка элентрета 4 соответственно, 4О

- относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрической жидкости ь — абсолютная диэлектри" 4s ческая проницаемость диэлектрической жидкости, — расстояние между горизонтальным участком О электрета 4 и поплавком 3.

Е - напряженность электроста" тического поля между-электродами 7 и 8.

Под действием силы F, подвижный электрод 7 притягивается на расстояние, пропорциональное силе, к неподвижному электроду 8, Это приводит к разряжению в замкнутом объеме под подвижным электродом 7, т.е. к уменьшению гидростатического давления в жидкости и, следовательно, к увеличению объема газа в индикаторном поплавке 3. Увеличивается действующая на поплавок 3 сила Архимеда, величина которой становится больше силы тяжести поплавка. В итоге на поплавок 3 действует сила

F> = gV-ад, где - плотность диэлектрической 20 жидкости .

Ч - объем вытесненной поплавком 3 жидкости, m - -масса поплавка 3, д - ускорение свободного паде" ния.

Под действием силы F> индикаторный .поплавок 3 всплывает на глубину, на которой сила F> уравнивается силой электростатического отталкивания ЭО электретов

I 4

В условиях равенства F< F> сос" тояние индикаторного поплавка 3 стабилизируется. При этом положение индикаторной метки на поплавке 3 отображает величину контролируемого напряжения.

Использование s устройстве уравновешивающего элемента, выполненного на основе электретов, обеспечивает длительную и надежную работу прибора.

Предлагаемый киловольтметр позволяет с высокой точностью измерять униполярные и знакопеременные напря" жения сколь угодно больших значений.

Формула изобретения

Электростатический киловольтметр, содержащий замкнутый корпус, запол" ненный диэлектрической жидкостью и снабженный боковым отверстием для прохода воздуха, неподвижный высоко" вольтный электрод, размещенный в верхней части корпуса„ подвижный электрод, установленный под высоковольтным электродом ha проводящем сильфоне, блок отсчета, выполненный в виде погруженного в диэлектрическую жидкость под подвижным электродом шарообразного индикаторного поплавка, поверхность которого пронизана порами, а внутренняя полость огра" ничена эластичной оболочкой и эапц. нена газом, отличающийся тем, что, с .целью повышения надежности работы, в него введены участки электрета, один из которых укреплен, горизонтально под силь|фоном и.отделен от него заземленной проводящей сеткой, а другой нанесен на поверхность индикаторного поплавка,.причем оба участ" ка электрета заряжены одноименно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке И 2894362/18-21, кл. G 01 R 5/28, 1980.

2. Авторское. свидетельство СССР по заявке N" 2899735/18-21, кл. G 01 R 5/28, 1980.

924584

Составитель Л. Мороэов

Редактор С. Юско Техред Д, Бабинец КорректорС. Шекмар

Заказ 2808/61 Тираж.719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, W-35, Раушская наб., д. 4/5

Фолиан ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектнал,