CN107923861B - 用于测试流体的电特性的测试设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于测试流体的电特性的测试设备。该设备包括用于容纳流体的导电容器(1)、测试单元的内电极(2)、感应加热组件(3)以及冷却装置，导电容器形成测试单元的外电极。当相对于导电容器(1)安装时，测试单元的内电极(2)被设置为伸入到导电容器(1)中并且与导电容器保持电隔离。感应加热组件(3)包括围绕导电容器(1)的感应加热线圈(4)，用于加热导电容器(1)和内电极(2)。冷却装置包括空气通道(9)以允许空气通过导电容器(1)的表面，用于冷却导电容器(1)。

Description

用于测试流体的电特性的测试设备和方法

技术领域

本发明一般涉及用于测试流体的电特性的测试方法和设备，更具体地但并非排他地涉及包括用于测量绝缘油的电阻率、tanδ耗散因数、和/或介电常数的测试单元的测试设备。

背景技术

例如，可能需要测试流体的电特性以评估流体是否符合相关标准。例如，可能需要在一定的温度变化范围内定期地测试在电力变压器中使用的绝缘油的电阻率和/或tanδ耗散因数以确保电阻率在规定的限制以内。油的电阻率和/或耗散因数可能会因年久和杂质而降低，并且如果电阻率降到规定限值以下，这可能存在安全隐患。测试设备是可用的，其中，待测流体的样本被引入到具有导电外部容器的测试单元中，导电内部电极突出到该外部容器中。外部容器和内电极通常由金属研磨并制成紧公差(close tolerances)，并且通过在它们之间保持规定尺寸的间隙的方式构造而成，间隙中包含流体。以这种方式，假定流体层的厚度和流体的体积是已知的，则可以通过测量外部容器与内电极之间的电压和/或电流来确定流体的电特性。

可以通过加热测试单元(通常，通过使用布置成围绕测试单元的感应加热线圈进行感应加热)在多个规定温度下测量流体的电特性。通常，测试单元的热容量被设置为足够高以减少单元的温度波动，使得该单元在测量期间保持在基本恒定的温度。然而，由于单元的高热容量，单元可能在测试之后的延长的时间段内仍然很热，这可能使单元的安全处理困难，并且可能会延长执行温度测试周期所需的时间。

本发明的一个目标在于，解决现有技术系统的至少一些限制。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于测试流体的电特性的测试设备，该设备包括：

用于容纳流体的导电容器，导电容器形成测试单元的外电极；

测试单元的内电极，当相对于导电容器安装时被布置为伸入到导电容器中并且与导电容器保持电隔离；

包括围绕所述导电容器的感应加热线圈的感应加热组件，用于加热所述导电容器和所述内电极；以及

包括允许空气通过所述导电容器的表面的空气通道的冷却装置，用于冷却所述导电容器。

设置包括空气通道以使空气通过导电容器的表面的冷却装置的优势在于测试单元可以通过使空气通过空气通道而被冷却，从而减少测试之后测试单元充分冷却以便进行安全处理所花费的时间。

在本发明的实施方式中，在感应加热组件与导电容器之间设置空气通道。这允许有效冷却导电容器。

在本发明的实施方式中，在感应加热线圈与导电容器之间设置空气通道。

在本发明的实施方式中，感应加热组件和导电容器被布置为使得空气通道允许空气通过导电容器的至少部分外表面。这允许有效冷却导电容器。

在一个实施方式中，所述冷却装置包括被布置为使空气流过所述空气通道的风扇组件。

这使得允许通过狭窄的空气通道保持足以产生期望的冷却效果的空气的流动速率。

在本发明的实施方式中，对于导电容器的大部分外表面，空气通道包括感应加热组件与导电容器之间至少1mm的空气间隙。

这允许保持空气的流动速率以产生期望的冷却效果。

在本发明的实施方式中，对于导电容器的大部分表面，感应加热组件与导电容器的表面之间的空气间隙在2mm至4mm的范围内。

已发现这个范围的空气间隙尺寸提供了特别有效的冷却，且感应加热线圈的性能无明显降低。

在本发明的实施方式中，在垂直于空气流动的方向上的平面中，对于导电容器的大部分外表面，空气通道具有基本恒定的横截面积。

这使得冷却空气的有效流动。

在本发明的实施方式中，导电容器设置有突出到空气通道中的突起。

这允许改善导电容器的冷却并且从而改善测试单元的冷却。

在本发明的实施方式中，突起是散热片。这允许有效冷却。

在本发明的实施方式中，散热片呈螺旋布置。这允许改善冷却效果。

在本发明的实施方式中，感应加热组件设置有突出到空气通道中的突起。

这允许改善冷却效果。

在本发明的实施方式中，导电容器通过设置有用于空气通过的孔的支撑构件相对于感应加热线圈安装就位。

这使得允许导电容器的有效定位，同时允许空气流动。

在本发明的实施方式中，测试设备包括用于支撑导电容器的基部的基座构件，其中，用于空气通过的孔设置在基座构件与感应加热组件之间。

这使得允许导电容器的有效定位，同时允许空气流动。

在本发明的实施方式中，基座构件设置有用于将流体从空气通道排出的排放通道。

这避免了在填充测试单元时积聚在空气通道中的流体可能溢出。

在本发明的实施方式中，基座构件的上面设置有用于将流体从空气通道引导到排放通道的护岸。

这就将溢到空气通道中的流体朝向排放通道引导并且防止流体被携带到空气流中。

在本发明的实施方式中，感应线圈被布置成多组绕组并且在多组绕组的第一组与第二组之间设置第一轴向间隔。

这允许感应线圈的布置，该感应线圈被配置为通过调节第一组绕组和第二组绕组的位置使导电容器和内电极更均匀的加热。

在本发明的实施方式中，在多组绕组的第二组与第三组之间设置第二轴向间隔，并且第二间隔不同于第一间隔。

这允许感应线圈的布置，该感应线圈被配置为通过调节第三组绕组的位置使导电容器和内电极更均匀加热。

在本发明的实施方式中，第三组绕组的最小半径小于第二组绕组的最小半径。

这允许导电容器和内电极尤其是半径减小的导电容器的加热部分(诸如，包括排出螺线管的部分)更均匀加热。

在本发明的实施方式中，感应线圈设置成多个组的绕组，其中，第一组绕组邻接第二组绕组，并且第二组绕组邻接第三组绕组，并且

其中，第二组绕组比第二组绕组或第三组绕组在轴向每单位长度上可具有更少的匝数。

这允许导电容器和内电极更均匀加热。

在本发明的实施方式中，感应加热组件包括另一感应加热线圈，另一感应加热线圈与感应加热线圈分开驱动。

这允许感应加热线圈和另一感应加热线圈用不同的电信号驱动，使得可以调整通过相应线圈产生的场以使得导电容器和内电极更均匀加热。

在本发明的实施方式中，流体是绝缘油。

在本发明的实施方式中，电特性是电阻率。

在本发明的实施方式中，电特性是耗散因数，该耗散因数被测定为流过流体的电流的电容分量与电阻分量之间的角度的正切。

根据本发明的第二方面，提供测试流体的电特性的方法，包括：

将流体容纳在导电容器中，该导电容器形成测试单元的外电极；

设置测试单元的内电极，该内电极设置成伸入到导电容器中，内电极与导电容器电隔离；

使用包括围绕导电容器的感应加热线圈的感应加热组件加热导电容器和内电极，由此将测试单元加热到适于测试流体的温度；

使用作为第一电极的导电容器和作为第二电极的至少一部分的内电极来测量流体的电特性；以及

在加热测试单元之后，通过使空气流过空气通道来冷却测试单元，空气通道被布置为允许空气通过导电容器的表面。

这允许测试单元通过空气通过导电容器的表面冷却，从而减少在测试之后测试单元充分冷却以便安全处理所花费的时间。

在本发明的实施方式中，该方法包括使空气以每秒1米与每秒10米之间的速度流过空气通道。这允许使用冷却风扇组件在可接受的噪声水平下有效冷却。在本发明的实施方式中，该方法包括使空气以基本每秒4米的速度流过通道。已发现这是有效冷却的有效空气速度。

从仅仅通过实例方式提供的本发明的示例性实施方式的以下描述中，本发明的进一步特征和优势变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的设备的横截面视图的示意图；

图2是根据本发明的实施方式的包括冷却风扇的设备的横截面视图的示意图；

图3是用于相对于感应加热线圈将导电容器就位的支撑构件的透视图(perspective view)的示意图，支撑构件设置有用于空气通过的孔；

图4是示出了气流通过在本发明的实施方式中的设备中设置的空气通道的示意图；

图5是在本发明的实施方式中的设备的透视图的示意图，

图6是在本发明的实施方式中的设备的一部分的横截面视图的示意图，该设备的感应加热线圈被布置为四组绕组，其中在每组之间设置间隙；

图7a是根据本发明的实施方式设置有螺旋状布置的突起的导电容器的透视图的示意图；

图7b是根据本发明的实施方式设置有被布置成纵向的散热片的突起的导电容器的透视图的示意图；

图7c是根据本发明的实施方式设置有被布置成环形散热片的突起的导电容器的透视图的示意图。

具体实施方式

通过示例，现在在用于测量绝缘油的电阻率、介质损耗因数、和/或相对介电常数的测试设备的背景下描述本发明的实施方式，其中，通过施加交流电压并且测量电流可以将耗散因数测量为流过流体的电流的电容分量和电阻分量之间的角度的正切，以给出所谓的“tanδ”测量。例如，可以根据IEC60247、IEC61620、ASTM D924、ASTM D1169、JIS C2101和/或BS 5737标准测量流体的电特性。将理解本发明的实施方式可能涉及用于测量其他流体的电特性的测试设备并且本发明的实施方式不局限于测量电阻率。

图1是根据本发明的实施方式的用于测试流体的电特性的测试设备的示意图，在这种情况下，用于测量一个或多个电特性的测试设备包括用于变压器的绝缘油的tanδ因子。测试设备包括用于容纳流体的导电容器1，导电容器1形成测试单元的外电极，并且包括测试单元的内电极2，该内电极2设置为伸入导电容器1中。图1是横截面图，测试单元关于中心虚线基本旋转对称。内电极2例如通过可由玻璃制成的至少一个环11与导电容器1电隔离。同样可以由玻璃制成的第二环23可以用在内电极与保护件之间，并且可以触碰油。这两个玻璃环的使用允许保护电极能够通过第一环11参照外电极正确地定位，并且使得内电极能够通过第二环23相对于保护电极正确地定位。以这种方式，内电极2可以以高精度相对于导电容器安装和/或定位。环11可以设置有孔(未示出)，可以通过该孔可以将待测的油注入测试单元中内电极2与导电容器1之间的腔8。环11通过顶部螺母12保持就位，其同样可以起热绝缘体的作用。

如图1所示，测试设备包括具有感应加热线圈4和线圈架5的感应加热组件3，用于加热测试单元。线圈架是感应加热线圈的机械支撑结构。感应加热线圈可以缠绕到线圈架上，或者可以缠绕到其他地方然后放置到线圈架上。可替换地，绕组可以封装或粘附在一起，在这样的情况下可能不需要线圈架。感应加热线圈4布置为围绕导电容器1并且通过感应电流加热导电容器1和内电极2。

如图1所示，空气通道9被设置为允许空气通过导电容器的表面以用于冷却导电容器。这允许空气通过空气通道来冷却测试单元，减少了测试单元在测试之后充分冷却以安全处理所花费的时间。如图1所示，空气通道9可以在感应加热组件3和导电容器1之间，以允许空气通过导电容器的至少部分外表面。空气通道可以设置在线圈架5与导电组件之间，使得空气通道和线圈架5在感应加热线圈4与导电容器1之间。线圈架5的使用是可选择的。在本发明的实施方式中，空气通道可以是导电容器中的通道。

如图1所示，可以促使空气流过空气通道(如所示出的，通常从顶部到底部)。例如，由于从较高压力的储存器到较低压力的储存器(未示出储气缸)、从大气压力到较低压力的储存器或者从较高压力的储存器到大气压产生压力差，因此可以促使空气流动。可替换地，可以促使空气从底部流向顶部。气流通常冷却导电容器，并且因此通过传导冷却内电极。这就减少了测试后测试单元冷却所花费的时间，并且因此减少了操作员能够安全地处理测试单元之前所需要的等待时间。

为了使用根据本发明的实施方式的测试设备执行流体的电特性的测试，可以使用包括感应加热线圈4的感应加热组件3加热导电容器1和内电极2，感应加热线圈4被布置为围绕导电容器1以将测试单元加热到适于测试流体的温度。然后可以将导电容器1用作第一电极并且将内电极2用作第二电极或者第二电极的至少一部分来测量流体的电特性。保护电极10可以用作第二电极的另一部分。

可以设置保护电极10以减少边缘效应并且提高测量精度。如果保护电极不存在，那么在测试单元的顶部，外电极(是导电容器)与内电极之间将存在一定电容。在测试单元的顶部，通常不会保持电极之间的恒定间隔。因此，由于在边缘附近流动的电容电流(难以量化)，可能存在对测量精度会有重大影响的边缘效应。如果设置了保护电极，则保护电极与内电极保持相同的电压，使得内电极与保护电极之间没有电流流动。在保护电极与外电极之间流动的电流可以被分流并且在测量期间不被考虑，从而避免了边缘效应。由于内部与防护件之间的电势相同，所以在两者之间的过渡处场分布几乎就像电极是连续的。因此，可以在导电容器与内电极之间的油的恒定厚度上测量电容。可以设置电磁阀组件7，使流体在测试之后可以排出。

例如，流体的电特性的测试可以是Tanδ测量。在加热用于进行测试的测试单元之后，可以通过使空气流过被布置为允许空气通过导电容器1的表面的空气通道9来冷却测试单元。这可以允许测试单元能够通过空气通过导电容器1的外表面的至少一部分而被冷却。这就减少了在测试之后测试单元充分冷却以便安全处理所花费的时间。

图2是示出本发明的实施方式的简化横截面图的示意图，其中未示出测试单元14的内部构造。可以看出，测试设备包括被布置为使空气流过空气通道9的风扇组件15。具体地，风扇组件被布置为从设备中抽出空气并且从而造成通过基座构件17附接到测试单元14的真空室16中的部分真空，使得空气从组件的顶部通过空气通道9吸入，然后经由风扇组件15从设备排出。

空气通道可以构成为“冷却装置”的一部分，冷却装置例如可以包括空气通道、风扇组件以及真空室。可替换地，冷却装置可以包括空气通道和与推动空气的外部源连接的管道。空气通道允许空气通过导电容器的表面。该表面可以是导电容器的外表面或者外表面的至少一部分。可替换地或者此外，该表面可以是导电容器的壁中的通道。

如图2所示，测试单元14包括导电容器和内电极，其与在图1中示出的导电容器1和内电极2具有类似的结构。感应加热组件3包括感应加热线圈和线圈架(未示出)，该感应加热线圈和线圈架可以与例如在图1中示出的感应加热线圈4和线圈架5具有类似的结构。空气通道9设置在感应加热组件与测试单元之间，通常包括位于线圈架与导电容器1之间的空气间隙，使得空气通道经过感应线圈与导电容器之间。已经发现，对于该实施方式和其他实施方式，对于导电容器的大部分外表面，感应加热组件与导电容器之间至少1mm的空气间隙可能有利于产生期望的冷却效果，并且对于限定空气通道的导电容器的大部分表面(例如，对于限定空气通道的导电容器的90％以上的表面)，已经发现，在感应加热组件与导电容器的表面之间的2mm至4mm的范围内的空气间隙提供了特别有效的冷却而感应加热线圈的性能无明显降级。还可以设置更大的空气间隙，可能可以设置6mm、8mm、10mm或者更大的间隙。

空气通道在垂直于空气流动的方向的平面中可具有基本恒定的横截面积。参考图2中的横截面图，即测试单元和感应加热组件基本旋转对称的实施方式，显然空气通道在朝向图2底部(其中测试单元的半径减小)的部分的横截面中具有更大的空气间隙。以这种方式，例如可以用平方毫米表示的横截面面积可以保持基本上与其在朝向图2顶部的部分中(测试单元的半径更大)的横截面面积相同。设置基本恒定横截面面积允许冷却空气有效流动，从而在测试单元主体上保持基本恒定的空气速度。已发现每秒1米与每秒10米之间的空气速度(特别是每秒4米的空气速度)在可接受的噪声水平下具有良好的冷却性能。

导电容器可以通过支撑构件13(设置有用于空气通过的孔)相对于感应加热线圈支撑就位。如图2所示，支撑构件13可以通过支撑顶部螺母12支撑测试单元14(包括导电容器)相对于感应加热组件3就位。例如，支撑件13可以与螺母12或者外电极1直接接触。可替换地或者另外，可以从底部在邻近螺线管7的区域中支撑该单元。在这种情况下，在测试单元的顶部可能不需要支撑件来支撑电池的重量，并且某种形式的分离器可以设置为将该单元保持直立并且在该单元与感应加热组件之间的每侧上保持相同的间隙。

图3是示出支撑构件13的透视图的示意图，示出了用于空气通过的孔22。在可替换的实施方式中，可能存在比图3中示出的孔更多或更少的孔。

再次返回到图2，能够看出测试设备可以包括用于支撑导电容器的基部的基座构件17，该基座构件形成测试单元14的基部。用于使来自空气通道9的空气通过的孔被设置在基座构件17与感应加热组件3之间，从而允许有效支撑导电容器的同时允许空气流入到真空室16中。在本发明的实施方式中，基座构件17与感应加热组件3之间不存在直接接触。真空室16可以与感应加热组件3接触。基座构件17的上面设置有用于将流体从空气通道引导至排放通道的护岸(retaining wall)18，使得向排放通道引导溢出到空气通道中的任何流体。这可以防止流体被气流携带。

图4示出了空气流过图3的空气通道的方向。示出了气流通过空气通道的轨迹20的实施例。

图5示出了在本发明的实施方式中的测试设备的透视图。与图2的实施方式相同，图5的实施方式具有风扇组件15和真空室16，与图2中示出的相比，真空室具有如图5所示的稍微不同的形状，但是具有类似的功能。在图5的透视图中，能够看出内电极2的顶部和保护电极10可见。支撑构件使感应加热组件与测试单元保持正确的关系。如图5可以看出，感应加热组件具有布置成两组绕组的感应线圈4a、4b。在这个示例中，在第一组4a与第二组4b之间设置了第一轴向间隔，该第一轴向间隔比被布置为单个连续组的绕组的感应线圈提供了更均匀的导电容器和内电极的感应加热。如果在感应线圈与导电容器之间设置空气通道，则会加剧不均匀的加热效果。将感应线圈设置为两个或更多个分离的绕组可以预期减轻这种效果。可以调整绕组组的位置以提高感应加热效果的均匀性。

图6是示出根据本发明的实施方式的测试设备的部分的横截面图的示意图，其中感应线圈4c、4d、4e、4f设置成四个分开的绕组组。在第一组4c与第二组4d之间设置第一轴向间隔，并且在第二组4d与第三组4e之间设置第二轴向间隔，其中，第二间隔可以与第一间隔不同。与仅使用一组或两组相比，使用3组或更多组的绕组有望能给出提高的加热均匀性。每个线圈的位置相对于测试单元配置，以提高加热均匀性。例如，可以通过将热电偶放入流体中测试加热的均匀性。

如图6示出的，第四组绕组4f的最小半径小于第二组绕组4d的最小半径从而允许更均匀加热导电容器和内电极，尤其具有半径减小的导电容器的加热部分，诸如包括排出螺线管的部分。在图6的实施例中，第四组绕组4f和第三组绕组4e之间的轴向间隔与第二组绕组4d与第三组绕组4e之间的轴向间隔不同。各组绕组可具有不同的厚度，就是说每单位长度具有不同数量的匝数。

在本发明的实施方式中，作为图6的布置的替代方案，感应线圈可以设置为不同厚度的邻接的绕组组，就是说每单位长度具有不同数量的匝数。第一组绕组可以邻接第二组绕组，并且第二组绕组可以邻接第三组绕组。与第二组绕组或第三组绕组相比，第二绕组在轴向上每单位长度可具有更多或更少的匝数。这是可以允许导电容器和内电极的均匀加热的替代方法。

除感应加热线圈(其可以包括连接在一起的几组绕组)之外，感应加热组件可以包括另一感应加热线圈，另一感应加热线圈与感应加热线圈分开被驱动。这允许感应加热线圈和另一感应加热线圈能够用不同的电信号驱动，使得可以调整通过相应线圈产生的场以提供导电容器和内电极更均匀的加热。

如图7a、7b和7c所示，导电容器可以设置有突出到空气通道中的突起，其可以起到散热片的作用，从而允许改进导电容器的冷却进而改进测试单元的冷却。如图7a所示，散热片21a可以螺旋布置，从导电容器1a突出，或者如图7b所示，散热片21b可以纵向布置，从导电容器1b突出，或者如图7c所示，散热片21c可以周向步骤，从导电容器1c突出。在所有情况下，与通过使用没有突起的导电容器可以产生的冷却效果相比，通过增大表面积并且通过改变气流(例如引起湍流)，可以改进空气通过的冷却效果。

可替换地或者除在导电容器上设置突起之外，感应加热组件可以设置有突出到空气通道中的突起。例如，这就控制了空气流动，例如产生湍流(turbulent)效果。

已在专门的测量和测试设备的背景下描述了本发明的实施方式，该设备通过施加交流和/或直流电压并且通过测量电流来测量变压器油的电阻率、tanδ因子、和/或介电常数，从变压器油的电阻率、tanδ因子、和/或介电常数中可得出油的电特性。将被测试的油放入测试单元中，该测试单元包括执行不同的任务的几个组件。外电极是由导电容器形成的，可以向导电容器施加例如高达2000V的高压。外电极还用作油的容器以及其他部件的支撑。外电极(还可以称为外部单元)可以与其余的测试设备机械接触。内电极通常可以是电接地的。其尺寸可以是使得内电极与外电极之间存在大约2mm的间隙。因此，通常具有相当大的质量并且与外面世界可能存在有限的直接热连接。在内电极内部可能钻有孔以便插入温度计用以通过假设在测量期间外电极、油和内电极是热平衡的来测量油温度。测试的油可以填充内电极与外电极之间的间隙，使得内部-油-外部系统形成电容器。通过将电压施加到该电容器并且测量流过该电容器的电流可以得出油的电阻率。如果使用交流电压，那么电流的电容分量与电阻分量之间存在相移。该相移可以被测量成角度(δ)并且该角度的正切与电阻率成正比，因此表达“Tanδ”。感应加热是通过将电流驱动到线圈(也称为感应加热线圈)中而产生的，例如，由大约600V的交流电压驱动的大约1.5kHz的约2A的交流电流。线圈可以缠绕到线圈架上。在现有技术中，外电极与线圈架之间的间隙是不存在的或者很小的，从而不允许空气通过。这是因为为了提高热效率，线圈应当尽可能靠近被加热对象。

如图1所示，保护电极10可以减小边缘效应以提高测量精度。一个环11或多个环可以保持内电极和外电极的同心度，这对测量精度是重要的。一个环或多个环可由玻璃高精度地制成并且可以确定测试单元的各个部分之间的定位。可以将油从顶部倒出并且穿过环以填充测试单元。可以在玻璃中钻孔(这可能是困难的制造操作)以减小尺寸和部件数。螺线管可以设置在单元的底部，使得在被激活时，其可以打开阀门并排出油。

感应加热用于在外电极和内电极中同时引起涡流，使得这两个电极以更加均匀的方式加热，并且比仅通过加热外电极可以实现的更加快速。在不到15分钟内可实现从室温加热至典型的测试温度90°。在执行测试之后，可能需要测试单元冷却下来。例如，这可以是移除该单元以便于清洁或者在较低的温度下进行另一测试。在本发明的实施方式中，可以将空气吹到外电极周围以加速从内部单元提取热量。这就在外电极与内电极之间形成了较大的温差并且与没有帮助的情况相比热量更加迅速地散出。与空气不会在外电极与感应加热线圈之间通过的传统冷却方式相比，模拟和测量表明冷却时间可以显著减少3倍左右(afactor of 3or so)。例如，如果安全处理温度是50°，为了避免烫到操作者的手，“安全处理时间”可从80分钟减少到30分钟。已发现使用速度为1.5m/s或者更高的强制空气(forcedair)能明显减少冷却时间，例如，在图2的实施方式中，其中，测试单元安装在具有风扇的真空箱上。风扇从箱子里抽出空气从而形成低压。低压通过由间隙形成的圆筒形空气通道从该单元的顶部吸入空气。

感应线圈按传统方法设计为围绕被加热对象紧密放置，但在本发明的实施方式中，已经采取违反直觉的步骤，即将线圈进一步移动远离被加热对象以容纳用于冷却的圆筒形空气间隙。已发现加热效率只是由于空气间隙而稍微变差，所以它仍然是可以接受的。在现有技术系统中使用的感应线圈是单个连续线圈。然而，在现有技术中使用的连续线圈存在温度分布沿着测试单元中的油的表面不均匀的缺点。这个效应可能由于冷却间隙使线圈进一步远离被加热对象的事实而加剧。因此，为了改善温度分布，可以使用多部分线圈，如在图6中示出的，其部分线圈(或者称为多组绕组)全部串联以易于驱动。

如图4所示，已发现有助于流体从冷却空气中分离出来的特征是气流中的“拐点(kink)”20。这是由空气通过图2中的护岸18引起的。在基本返回至原方向之前，气流的方向转向90度以上。

如图1所示，螺线管7可以打开从测试单元排出油的阀门，测试单元放置在基部(或者称作基座构件17)上，如图2中所示，并且机械连接可能不是完全油密的。此外，当该单元通过顶部漏斗形物(未示出)填充时，油可能从顶部溢出。因此，可以进行设置以使油安全流到冷却通道的外面。设计中的“拐点”将允许空气流动，但是任何油都会滴落在基部上并且通过阀门排出。另外，与现有技术的测试单元(通常具有平底)相比，为了改善该单元底部周围的气流，导电容器的形状是圆形的。如从图2中可以看出，可以将圆筒间隙的横截面保持在沿着冷却间隙的点处。例如，可以看出，随着测试单元14的底部变窄，间隙的内径与外径之间的差增大，使得有效横截面积对流过的空气是一样的。由于图2中支撑构件13的形状，还可以实现恒定面积，该支撑构件13在机械地支撑测试单元，同时给空气提供通道。如在图3中示出的，支撑构件13可成形为冠状，使得升高的部分支撑该单元，但在升高的部分之间存在用于使空气通过的通道22。

在本发明的另外的实施方式中，可以在线圈架中设置开口，以允许利用在该单元一侧上的风扇使得空气水平地而不是如图2所示垂直地吹过测试单元。

应当将以上实施方式理解为本发明的示例性实施例。应当理解，与任何一个实施方式有关地描述的任何特征可单独使用，或与其他所述特征结合使用，并且，可与任何其他实施方式的一个或多个特征结合使用，或与任何其他实施方式的任何组合结合使用。此外，在不背离所附权利要求中限定的本发明的范围的前提下，也可使用前面未描述的等价物和改进。

Claims (30)

1.一种用于测试流体的电特性的测试设备，所述设备包括：

用于容纳所述流体的导电容器，所述导电容器形成测试单元的外电极；

所述测试单元的内电极，当相对于所述导电容器安装时被布置为伸入到所述导电容器中并且与所述导电容器保持电隔离；

包括围绕所述导电容器的感应加热线圈的感应加热组件，用于加热所述导电容器和所述内电极；以及

包括允许空气通过所述导电容器的表面的空气通道的冷却装置，用于冷却所述导电容器。

2.根据权利要求1所述的测试设备，其中，所述空气通道设置在所述感应加热组件与所述导电容器之间。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的测试设备，其中，所述空气通道设置在所述感应加热线圈和所述导电容器之间。

4.根据权利要求1所述的测试设备，其中，所述感应加热组件和所述导电容器被布置为使得所述空气通道允许空气通过所述导电容器的至少部分外表面。

5.根据权利要求1所述的测试设备，其中，所述冷却装置包括被布置为使空气流过所述空气通道的风扇组件。

6.根据权利要求1所述的测试设备，其中，所述空气通道包括在所述感应加热组件和所述导电容器的表面之间的至少1mm的空气间隙。

7.根据权利要求6所述的测试设备，其中，所述空气间隙在2mm至4mm的范围内。

8.根据权利要求1所述的测试设备，其中，所述空气通道具有恒定的横截面积。

9.根据权利要求1所述的测试设备，其中，所述导电容器设置有突出到所述空气通道中的突起。

10.根据权利要求9所述的测试设备，其中，所述突起是散热片。

11.根据权利要求10所述的测试设备，其中，所述散热片被螺旋地布置在所述导电容器周围。

12.根据权利要求1所述的测试设备，其中，所述感应加热组件设置有突出到所述空气通道中的突起。

13.根据权利要求1所述的测试设备，其中，所述导电容器通过设置有用于空气通过的孔的支撑构件相对于所述感应加热线圈安装就位。

14.根据权利要求1所述的测试设备，包括用于支撑所述导电容器的基座构件，其中，用于空气通过的孔设置在所述基座构件与所述感应加热组件之间。

15.根据权利要求14所述的测试设备，其中，所述基座构件的上面设置有用于将流体从所述空气通道引导到排放通道的护岸。

16.根据权利要求1所述的测试设备，其中，所述感应加热线圈包括至少第一组绕组和第二组绕组，其中，在所述第一组绕组与所述第二组绕组之间设置第一轴向间隔。

17.根据权利要求16所述的测试设备，其中，所述感应加热线圈还包括第三组绕组，其中，在所述第二组绕组与所述第三组绕组之间设置有第二轴向间隔，并且其中，所述第二轴向间隔不同于所述第一轴向间隔。

18.根据权利要求17 所述的测试设备，其中，所述第三组绕组具有比所述第二组绕组的最小半径小的最小半径。

19.根据权利要求1所述的测试设备，其中，所述感应加热线圈被布置为多组绕组，其中，第一组绕组邻接第二组绕组，并且所述第二组绕组邻接第三组绕组，并且

其中，所述第二组绕组比所述第一组绕组或第三组绕组在轴向每单位长度上具有更少的匝数。

20.根据权利要求1所述的测试设备，其中，所述感应加热组件包括另一感应加热线圈，所述另一感应加热线圈独立于第一个被提及的感应加热线圈而可控制。

21.根据权利要求1所述的测试设备，用于测试绝缘油的电特性。

22.根据权利要求1所述的测试设备，其中，所述电特性是被测流体的电阻率。

23.根据权利要求1所述的测试设备，其中，所述电特性是耗散因数，所述耗散因数被测定为流过所述流体的电流的电容分量和电阻分量之间的角度的正切。

24.一种测试流体的电特性的方法，包括：

将一定量的待测流体引入到导电容器中，所述导电容器形成测试单元的外电极；

相对于所述导电容器安装所述测试单元的内电极，以伸入到所述导电容器中并且与所述导电容器保持电隔离；

使用包括围绕所述导电容器的感应加热线圈的感应加热组件加热所述导电容器和所述内电极，由此将所述测试单元加热到适于测试所述流体的温度；

使用作为第一电极的所述导电容器和作为第二电极的至少一部分的所述内电极来测量所述流体的电特性；以及

在加热所述测试单元之后，通过使空气流过空气通道来冷却所述测试单元，所述空气通道被布置为允许空气通过所述导电容器的表面。

25.根据权利要求24所述的方法，包括使所述空气以每秒1米和每秒10米之间的速度流过所述空气通道。

26.根据权利要求25所述的方法，包括使所述空气以每秒4米的速度流过所述空气通道。

27.根据权利要求24至26中任一项所述的方法，其中，在所述感应加热组件与所述导电容器之间设置所述空气通道以允许所述空气通过所述导电容器的至少部分外表面。

28.根据权利要求24至26中任一项所述的方法，其中，在所述感应加热线圈与所述导电容器之间设置所述空气通道。

29.根据权利要求24至26中任一项所述的方法，其中，所述感应加热组件和所述导电容器被布置为使得所述空气通道允许所述空气通过所述导电容器的至少部分外表面。

30.一种测试流体的电特性的方法，包括使用根据权利要求1至23中任一项所述的测试设备。

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