EA015038B1

EA015038B1 - Способ экспресс-контроля напряжения пробоя электроизоляционных жидкостей и устройство для его осуществления

Info

Publication number: EA015038B1
Application number: EA200800376A
Authority: EA
Inventors: Вячеслав Александрович Бакаев; Феликс Алексеевич Козлов; Алексей Владимирович Салманов
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2011-04-29
Also published as: EA200800376A1

Abstract

Изобретение может быть использовано для контроля напряжения пробоя электроизоляционных жидкостей. По первому варианту в способе напряжение подают попеременно на несколько пар электродов, а в устройстве источник напряжения соединен с каждой парой электродов через коммутатор. По второму варианту в способе напряжение подают одновременно на несколько пар электродов, при этом все пары электродов, кроме одной, изолируют, а устройство содержит изоляционную пластину с возможностью установки её во все, кроме одной, пары электродов попеременно. По третьему варианту в способе напряжение подают одновременно на несколько первых неподвижных электродов и подвижную электропроводную площадку, образующую в каждом цикле испытаний пару с одним из первых электродов, а устройство содержит вращающийся цилиндр и неподвижные электроды, равномерно размещенные на боковой стенке испытательной ячейки, один из которых в каждом цикле испытаний образует пару с электропроводной площадкой на вращающемся цилиндре. Электроды могут иметь различную форму. Технический результат - снижение трудоемкости и повышение точности при испытаниях.

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для оперативного контроля напряжения пробоя электроизоляционных жидкостей (ЭЖ).

Известны способ и аппарат (паспорт 2ДЕ.6.0401П1 на аппарат АИМ-90, изготовитель: фирма Мосрентген, Россия) определения напряжения пробоя порции ЭЖ в испытательной ячейке (ИЯ) с одной парой электродов, на которые подают переменное напряжение с нарастающей амплитудой через повышающий трансформатор. Регулировка напряжения обеспечивается электромеханическим приводом. Величину напряжения, приложенного к электродам, в момент пробоя слоя ЭЖ между электродами принимают за напряжение пробоя испытываемой ЭЖ. Для повышения точности измерений одной пробы выполняют несколько циклов испытаний и после каждого цикла механическим способом очищают поверхность электродов и межэлектродный зазор от продуктов горения и распада ЭЖ от электрического пробоя. Измеренные значения напряжения пробоя усредняют и вычисленное среднее арифметическое значение принимают за величину напряжения пробоя для данной порции ЭЖ. Увеличение числа циклов испытаний способствует повышению точности измерений, но при этом увеличивается время испытаний, а продукты распада распределяются по всему объему ИЯ и для уменьшения вероятности их попадания в межэлектродный зазор увеличивают объем пробы.

В данном способе и устройстве оперативная смена электродов невозможна, что ограничивает функциональные возможности оборудования.

Известны способ и аппарат для испытаний напряжения пробоя электроизоляционных материалов, в том числе и ЭЖ, германской фирмы РеНЫеЧ 1п81гишеп18 СшЬ Н 8 Со (Лабораторное оборудование для контроля качества нефтепродуктов Вып.10 Ре1го1ек( 1996, с. 18). Очистка межэлектродного зазора от частиц загрязнителя из состава ЭЖ и продуктов распада и сажи, образовавшихся при электрическом пробое, осуществляется за счет вращения блока электродов в ИЯ.

Так как скорость вращения ограничена требованием исключить условия для образования газовых пузырьков, очистка занимает много времени. Для повышения достоверности результатов измерения повторяют несколько раз и каждый раз после электрического пробоя поворачивают блок электродов, что усложняет испытания. Устройство дает возможность проводить испытания ЭЖ по разным стандартам, для чего меняют электроды из комплекта принадлежностей и устанавливают необходимый размер межэлектродного зазора.

Это увеличивает трудоемкость испытаний.

Размеры испытательного объема и электродов и высокое испытательное напряжение не позволяет увеличить число электродов в ИЯ.

Известно устройство для определения пробивного напряжения жидких диэлектриков по патенту КИ № 2263325, кл. 0016 31/12, 31/14, 2005 г.

На одну пару электродов с небольшим межэлектродным зазором подают напряжение от повышающего трансформатора через схему удвоения. С помощью высоковольтного коммутатора электроды могут подключаться в колебательный контур сверхрегенеративного генератора, за счет чего автоматически определяется соответствие фактического размера межэлектродного зазора установленному допуску, а также необходимость проведения коррекции, которая может быть выполнена только вручную. Это увеличивает трудоемкость испытаний. Межэлектродный зазор очищают только вручную и при этом, вопервых, не обеспечивается очистка от загрязнителя, а во-вторых, увеличивается непроизводительное время и возрастает трудоемкость испытаний.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату является способ и устройство для экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ (КИ 2220427, кл. 0016 31/12, 31/14, 2003 г.) взята за прототип.

1о данному способу испытания проводят в ИЯ с одной парой электродов, а межэлектродный зазор устанавливают в кратное число раз меньше, чем нормированный зазор. На электроды подают постоянное напряжение с изменяющейся амплитудой, которое формируется генератором пилообразного напряжения. Устройство содержит повышающий трансформатор, схемы удвоения и масштабирования, индикатор и электронные ключи.

Достоинство - снижение требований по электробезопасности, уменьшение энергозатрат.

К недостаткам следует отнести трудности при очистке от загрязнителя небольшого по размерам межэлектродного зазора. Использование одной пары электродов во всех циклах испытаний требует очистки межэлектродного зазора после каждого электрического пробоя, что увеличивает трудоемкость испытаний. Деформация электродов в процессе эксплуатации может привести к изменению размера межэлектродного зазора, что увеличивает погрешность измерений. Коррекция размера зазора автоматически не предусмотрена.

Объединение шести технических решений в одну заявку связано с тем, что три варианта способа и соответствующие им три варианта устройства решают одну и ту же задачу - снижение трудоемкости и повышение точности при испытаниях напряжения пробоя ЭЖ.

Единый технический результат при осуществлении первого варианта способа для экспрессконтроля напряжения пробоя ЭЖ и устройства для экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ достига

- 1 015038 ется тем, что в известном способе экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ, заключающемся в подаче постоянного напряжения с нарастающей амплитудой на одну пару электродов, расстояние между которыми устанавливают меньше нормированного межэлектродного зазора во столько раз, во сколько напряжение при пробое меньше нормированного напряжения пробоя ЭЖ согласно изобретению напряжение последовательными циклами подают на несколько пар электродов, соосных в каждой паре, причем число циклов испытаний равно числу пар электродов, и в каждом цикле испытаний напряжение подают только на одну пару электродов, которую в каждом следующем цикле испытаний выбирают из числа пар электродов, на которые напряжение в предыдущих циклах не подавалось, измеряют напряжение пробоя для каждой пары электродов, вычисляют среднее арифметической всех измеренных значений и эту величину принимают за напряжение пробоя порции испытываемой ЭЖ.

В известном устройстве, содержащем ИЯ с одной парой электродов, повышающий трансформатор, схемы управления, удвоения, формирования сигнала пробоя и масштабирования, генератор пилообразного напряжения, индикатор, два разнополярных ключа согласно изобретению в ИЯ введены дополнительно несколько пар электродов, соосных в каждой паре, и многоканальный коммутатор, переключающий контакт которого присоединен к выходу схемы удвоения, а каждый переключаемый контакт присоединен к одному из первых электродов в каждой паре электродов, а вторые электроды в каждой паре электродов подключены ко второму выводу повышающего трансформатора, при этом управляющий вход многоканального коммутатора присоединен к четвертому выходу схемы управления, а между схемой масштабирования и индикатором включены последовательно сумматор и схема деления.

Единый технический результат при осуществлении второго варианта способа для экспрессконтроля напряжения пробоя ЭЖ и устройства для экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ достигается тем, что в известном способе экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ, заключающимся в подаче постоянного напряжения с нарастающей амплитудой на одну пару электродов, расстояние между которыми устанавливают меньше нормированного межэлектродного зазора во столько раз, во сколько напряжение при пробое меньше нормированного напряжения пробоя ЭЖ, согласно изобретению напряжение последовательными циклами подают одновременно на несколько пар электродов, соосных в каждой паре, причем число циклов испытаний равно числу пар электродов и при всех циклах испытаний во все межэлектродные зазоры, кроме одного, помещают диэлектрическую пластину, напряжение пробоя которой больше, чем у испытываемой ЭЖ, причем за все циклы испытаний диэлектрическую пластину из каждого межэлектродного зазора удаляют только один раз, измеряют напряжение пробоя для каждой пары электродов, вычисляют среднее арифметическое всех измеренных значений и эту величину принимают за напряжение пробоя порции испытываемой ЭЖ.

В известном устройстве, содержащем ИЯ с одной парой электродов, повышающий трансформатор, схемы управления, удвоения, формирования сигнала пробоя и масштабирования, генератор пилообразного напряжения, индикатор, два разнополярых ключа, согласно изобретению, в ИЯ введены дополнительно несколько пар электродов, соосных в каждой паре, при этом первые электроды в каждой паре подключены к выходу схемы удвоения, а вторые электроды в каждой паре подключены ко второму выводу повышающего трансформатора, а между электродами размещается диэлектрическая пластина с возможностью ее перемещения в межэлектродном зазоре, перекрывающая в каждом цикле испытаний все кроме одного межэлектродные зазоры, а диэлектрическая пластина соединена с шаговым линейным двигателем, управляющий вход которого присоединен к четвертому выходу схемы управления, при этом между схемой масштабирования и индикатором включены последовательно сумматор и схема деления.

Единый технический результат при осуществлении третьего варианта способа для экспрессконтроля напряжения пробоя ЭЖ и устройства для экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ достигается тем, что в известном способе экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ, заключающемся в подаче постоянного напряжения с нарастающей амплитудой на одну пару электродов, расстояние между которыми устанавливают меньше нормированного межэлектродного зазора во столько раз, во сколько напряжение при пробое меньше нормированного напряжения пробоя ЭЖ, согласно изобретению, напряжение последовательными циклами подают одновременно на несколько соединенных между собой первых электродов и на единственный второй электрод, образующий в каждом цикле испытаний с одним из первых электродов пару с межэлектродным зазором установленной величины, измеряют напряжение пробоя для каждой пары электродов, вычисляют среднее арифметическое измеренных значений и эту величину принимают за напряжение пробоя порции испытываемой ЭЖ.

В известном устройстве, содержащем ИЯ с одной парой электродов, повышающий трансформатор, схемы управления, удвоения, формирования сигнала пробоя и масштабирования, генератор пилообразного напряжения, индикатор, два разнополярных ключа, согласно изобретению, в ИЯ введены дополнительно несколько электродов, равномерно и неподвижно закрепленных на боковой стенке ИЯ и направленных по радиусу внутрь ИЯ, при этом электроды подключены к схеме удвоения, а внутри ИЯ симметрично по отношению к неподвижным электродам закреплен в её средней части цилиндр из диэлектрического материала, имеющий возможность вращаться вокруг вертикальной оси ИЯ, причем соосно с электродами на поверхности цилиндра размещена электропроводная площадка с зазором параллельная торцу неподвижного электрода и присоединенная ко второму выводу (II) повышающего трансформатора, при

- 2 015038 этом цилиндр установлен так, что в процессе вращения его часть из диэлектрического материала касается поверхности неподвижных электродов, а для вращения цилиндра использован шаговый круговой двигатель, вал которого передает вращение цилиндру, а управляющий вход присоединен к четвертому выходу схемы управления, при этом между схемой масштабирования и индикатором включены последовательно сумматор и схема деления.

Технический результат по первому и второму вариантам устройства достигается и в том случае, когда рабочей части электродов придают форму сферы, диска или пики.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена структурная схема первого варианта устройства для экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ;

на фиг. 2 - структурная схема второго варианта устройства для экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ;

на фиг. 3 - структурная схема третьего варианта устройства для экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ.

Сведения подтверждающие возможность осуществления каждого объекта заявленной группы изобретений, с получением указанного технического результата

Способ экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ (1 вариант) осуществляется следующим образом: выполняют несколько циклов испытаний, включающих формирование и подачу на одну пару электродов постоянного напряжения с нарастающей амплитудой известным способом. Но после первого цикла во всех последующих циклах испытаний напряжение с нарастающей амплитудой подают на другую пару электродов. Поэтому электрический пробой происходит в слое испытываемой ЭЖ в состоянии её заливки в ИЯ и необходимость в удалении загрязнителя и смене слоя в межэлектродном зазоре не возникает и, как результат, уменьшаются объем вспомогательных операций и трудоемкость испытаний.

Сокращение числа повторных циклов электрического пробоя в одном межэлектродном зазоре исключает условия для поляризации частиц загрязнителя, в основном, удерживаемых на поверхности электродов, что также способствует повышению точности измерений. Распределение электродов по объему ИЯ позволяет при выполнении нескольких циклов испытаний усреднять показания как по количеству измерений, так и разным точкам внутреннего объема ИЯ. За счет этого существенно повышается достоверность результатов испытаний.

Интенсивность использования одних и тех же элементов конструкции уменьшается, что уменьшает износ рабочих поверхностей электродов, что дополнительно снижает погрешность измерений.

Устройство, реализующее первый вариант способа экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ согласно фиг. 1 содержит генератор пилообразного напряжения 1, первый вход которого присоединен к первому выходу схемы управления 2, а второй вход присоединен к выходу схемы формирования сигнала пробоя 3. Первый выход генератора пилообразного напряжения 1 присоединен к первым входом разнополярных ключей 4 и 5, а второй выход генератора пилообразного напряжения 1 через соединенные последовательно схему масштабирования 6, сумматор 7 и схему деления 8 подключен к индикатору 9. Вторые входы 4 и 5 присоединены ко второму и третьему выходам схемы управления 2, соответственно, а первый и второй выходы каждого ключа 4 и 5 присоединены, соответственно, к началу и концу двух половин и первичной обмотки повышающего трансформатора 10, которые соединены согласно последовательно, а вторичная обмотка этого трансформатора первым выводом (I) через схему удвоения 11 подключена к переключающему контакту многоканального коммутатора 12, каждый переключаемый контакт которого присоединен к одному из первых электродов нескольких пар электродов 13, размещенных в ИЯ 14. Вторые электроды этих же пар электродов 13 присоединены ко второму выводу (II) вторичной обмотки повышающего трансформатора 10 и ко входу схемы формирования сигнала пробоя 3, а управляющей вход многоканального коммутатора 12 подключен к четвертому выходу схемы управления 2.

Работа устройства со структурной схемой согласно фиг. 1 осуществляется следующим образом:

Порцию ЭЖ заливают в ИЯ 14, делают выдержку для удаления возможных газовых пузырей, образующихся при заливке, особенно, если заливка ведется потоком жидкости или при активном перемешивании после заливки порции ЭЖ и частиц загрязнителя, не характерных для ЭЖ стандартного состава. Устройство включается в работу с помощью схемы управления 2, которая запускает в работу генератор пилообразного напряжения 1, устанавливает в рабочее состояние разнополярные ключи 4 и 5 и многоканальный коммутатор 12. Элементы устройства отрабатывают первый цикл испытаний. При этом напряжение генератора пилообразного напряжения 1 возрастает с установленной скоростью и с помощью разнополярных ключей 4 и 5, собранных по двухтактной схеме, поступает на первичную обмотку повышающего трансформатора 10, а с его вторичной обмотки напряжение подается на схему удвоения 11, которая дополнительно увеличивает амплитуду и одновременно выпрямляет напряжение с выхода повышающего трансформатора 10. Однополярное напряжение с нарастающей амплитудой подается на вход многоканального коммутатора 12, который в последовательности, установленной схемой управления 2, начиная с первого цикла и во все последующие циклы, подает напряжение на первые электроды соответствующих пар электродов 13 ИЯ 14. Когда испытательное напряжение, подаваемое на электроды 13, достигает величины, равной напряжению пробоя слоя ЭЖ в межэлектродном зазоре, происходит

- 3 015038 электрический пробой и схема 3 формирует сигнал пробоя. С выхода схемы 3 сигнал поступает на генератор пилообразного напряжения 1, что является командой на прекращение увеличения амплитуды напряжения с выхода генератора пилообразного напряжения 1.

Зафиксированное в этот момент напряжение поступает на схему масштабирования 6 и после необходимого изменения напряжение поступает на сумматор 7.

На этом первый цикл испытаний заканчивается. До начала второго цикла испытаний элементы устройства с помощью схемы управления 2 устанавливаются в исходное положение, а напряжение, поступившее на сумматор 7, запоминается.

При втором цикле испытаний выход схемы удвоения 11 через коммутируемый контакт многоканального коммутатора 12 по команде со схемы управления 2 подключается к первому электроду следующей пары электродов 13. После этого процедура формирования напряжения с нарастающей амплитудой повторяется, аналогично, как и первом цикле испытаний. Напряжение с входа генератора пилообразного напряжения 1 в момент электрического пробоя слоя ЭЖ в межэлектродном зазоре второй пары электродов 13 в ИЯ 14 складывается с запомненным сумматором 7 после первого цикла испытаний.

Алгоритм формирования и подачи испытательного напряжения на соответствующую пару электродов 13 и измерение напряжения на выходе генератора пилообразного напряжения 1 в момент электрического пробоя слоя ЭЖ повторяется столько раз, сколько пар электродов 13 имеется в ИЯ 14. Сумматор 7 складывает все измеренные значения напряжения с выхода схемы масштабирования 6, а схема деления 8 делит суммарную величину напряжения на коэффициент, равный числу пар электродов 13. Вычисленное среднее арифметическое значение напряжения подается на индикатор 9 и фиксируется, как напряжение пробоя испытываемой порции ЭЖ.

Способ экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ (2 вариант) осуществляется следующим образом:

Испытательное напряжение подается одновременно на несколько пар электродов, что позволяет упростить конструкцию за счет исключения электрической или механической коммутации напряжения, подаваемого на пары электродов, а перемещение диэлектрической пластины в межэлектродном зазоре позволяет очищать рабочую поверхность электродов.

Устройство, реализующее второй вариант способа экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ, согласно фиг. 2 содержит генератор пилообразного напряжения 1, первый вход которого присоединен к первому выходу схемы управления 2, а второй вход присоединен к выходу схемы формирования сигнала пробоя 3.

Первый выход генератора пилообразного напряжения 1 присоединен к первым входам разнополярных ключей 4 и 5, а второй выход генератора пилообразного напряжения 1 через соединенные последовательно схему масштабирования 6, сумматор 7 и схему деления 8 подключен к индикатору 9. Вторые входы разнополярных ключей 4 и 5 присоединены ко второму и третьему выходам схемы управления 2, соответственно, а первый и второй выходы каждого разнополярного ключа 4 и 5 присоединены, соответственно, к началу и концу двух половин первичной обмотки повышающего трансформатора 10, которые соединены согласно последовательно, а вторичная обмотка этого трансформатора первым выводом (I) через схему удвоения 11 подключена к соединенным между собой первым электродам нескольких пар электродов 12, размещенных в ИЯ 13, а вторые электроды всех пар электродов присоединены ко второму выводу (II) трансформатора 10. При этом четвертый выход схемы управления 2 присоединен к управляющему входу линейного шагового двигателя 14, приводной элемент которого связан с диэлектрической пластиной 15, которая перемещается между электродами 12 ИЯ 13.

Работа устройства со структурной схемой согласно фиг. 2 осуществляется следующим образом:

Порцию ЭЖ заливают в ИЯ 13, делают выдержку для удаления возможных газовых пузырей, образовавшихся при заливке, особенно, если заливка ведется потоком жидкости или активном перемешивании после заливки порции ЭЖ, и частиц загрязнителя, не характерных для стандартного состава. Устройство включается в работу схемой управления 2, которая запускает в работу генератор пилообразного напряжения 1, устанавливает в рабочее состояние разнополярные ключи 4 и 5.

Элементы устройства отрабатывают первый цикл испытаний. При этом напряжение генератора пилообразного напряжения 1 возрастает с установленной скоростью и с помощью разнополярных ключей 4 и 5, собранных по двухтактной схеме, поступает на первичную обмотку повышающего трансформатора 10, а с его вторичной обмотки напряжение подается на схему удвоения 11, которая дополнительно увеличивает амплитуду и одновременно выпрямляет напряжение с выхода повышающего трансформатора 10. Однополярное напряжение с нарастающей амплитудой во всех циклах испытаний, начиная с первого, подключается сразу на все первые электроды нескольких пар электродов 12, размещенных в ИЯ 13. По команде с четвертого выхода схемы управления 2 перед началом каждого цикла испытаний линейный шаговый двигатель 14 перемещает диэлектрическую пластину 15 так, что она помещается во все межэлектродные зазоры, кроме одного, в котором под действием испытательного напряжения находится слой испытываемой ЭЖ и в момент электрического пробоя схема 3 формирует сигнал пробоя, который подается на генератор пилообразного напряжения 1, что является командой на прекращение увеличения амплитуды напряжения с выхода генератора пилообразного напряжения 1.

- 4 015038

Зафиксированное в этот момент напряжение поступает на схему масштабирования 6 и после необходимого изменения напряжение поступает на сумматор 7. На этом первый цикл испытаний заканчивается. До начала второго цикла испытаний элементы устройства с помощью схемы управления 2 устанавливается в исходное положение, а величина напряжения, поступившего на сумматор 7, сохраняется.

Алгоритм, по которому проводились испытания в первом цикле, повторяется во всех последующих циклах.

При втором цикле испытаний линейный шаговый двигатель 14 по команде с четвертого выхода схемы управления 2 перемещает диэлектрическую пластину 15 так, что она помещается во все межэлектродные зазоры, включая тот, в котором происходил электрический пробой в предыдущем цикле испытаний, кроме одного межэлектродного зазора, в котором электрического пробоя не было. Число циклов испытаний равно числу пар электродов.

Сумматор 7 складывает все измеренные значения напряжения с выхода схемы масштабирования 6, а схема деления 8 делит суммарное значение на коэффициент, равный числу пар электродов 12.

Вычисленное среднее арифметическое значение напряжения пробоя фиксируется на индикаторе 9 и принимается за напряжение пробоя порции ЭЖ.

Способ экспесс-контроля напряжения пробоя ЭЖ (3 вариант) осуществляется следующим образом: непосредственно перед измерением из подвижного электрода и одного из неподвижных образуют пару, в межэлектродном зазоре которой размещается слой испытываемой ЭЖ. При следующих циклах испытаний за счет поворота цилиндра подвижный электрод последовательно образует пару с другими неподвижными электродами.

Таким образом, при испытаниях одной порции ЭЖ необходимость в отдельной операции очистки межэлектродного зазора отпадает, а поверхность цилиндра, не содержащая электропроводную площадку, позволяет очищать поверхность электродов автоматически при повороте цилиндра, что сокращает вспомогательное время на подготовительные операции.

Очистку и полировку поверхности электродов желательно проводить, например, перед испытаниями новой порции ЭЖ или при дополнительных испытаниях той же порции в случае получения выпадающих результатов или при получении недостоверных результатов.

Устройство, реализующее третий вариант способа экспресс-контроля напряжения пробоя ЭЖ согласно фиг. 3, содержит генератор пилообразного напряжения 1, первый вход которого присоединен к первому выходу схемы управления 2, а второй вход присоединен к выходу схемы формирования сигнала пробоя 3. Первый выход генератора пилообразного напряжения 1 присоединен к первым входам разнополярных ключей 4 и 5, а второй выход генератора пилообразного напряжения 1 через соединнные последовательно схему масштабирования 6, сумматор 7 и схему деления 8 подключен к индикатору 9. Вторые входы разнополярных ключей 4 и 5 присоединены к первому и второму выходам схемы управления 2, соответственно, а второй и третий выходы каждого ключа присоединены, соответственно, к началу и к концу двух половин первичной обмотки повышающего трансформатора 10, которые соединены согласно последовательно, а вторичная обмотка этого трансформатора первым выводом (I) через схему удвоения 11 подключена к первым электродам 12, закрепленным по радиусу на стенке ИЯ 13, а в качестве второго электрода выступает электропроводная площадка 14 с зазором, параллельная торцу неподвижного электрода и присоединенная ко второму выводу (II) повышающего трансформатора 10, а внутри ИЯ 13 размещается на оси 15 цилиндр 16 из изоляционного материала, который может вращаться с помощью шагового кругового двигателя 17, управляющий вход которого присоединен к четвертому выходу схемы управления 2.

Работа устройства со структурной схемой согласно фиг. 3 осуществляется следующим образом:

Порцию ЭЖ заливают в ИЯ 13, делают выдержку для удаления возможных газовых пузырей, образовавшихся при заливке, особенно, если заливка ведется потоком жидкости или при активном перемешивании после заливки порции ЭЖ, и частиц загрязнителя, не характерных для ЭЖ стандартного состава. Устройство включается в работу с помощью схемы управления 2, которая запускает в работу генератор пилообразного напряжения 1, устанавливает в рабочее состояние разнополярные ключи 4 и 5, а круговой шаговый двигатель 17 ориентирует цилиндр 16 так, что электроприводная площадка 14 устанавливается против одного из неподвижных электродов 12, образуя межэлектродный зазор.

Элементы устройства отрабатывают первый цикл испытаний. При этом напряжение генератора пилообразного напряжения 1 возрастает с установленной скоростью и с помощью разнополярных ключей 4 и 5, собранных по двухтактной схеме, поступает на первичную обмотку повышающего трансформатора 10, а с его вторичной обмотки напряжение подается на схему удвоения 11, которая дополнительно увеличивает амплитуду и одновременно выпрямляет напряжение с выхода повышающего трансформатора 10. Однополярное напряжение с нарастающей амплитудой подается на все неподвижные электроды 12 и через ось 15 на электропроводную площадку 14.

Когда напряжение, подаваемое на пару электродов, достигнет величины, равной напряжению пробоя слоя ЭЖ, в межэлектродном зазоре проходит электрический пробой, схема 3 формирует сигнал пробоя, с выхода которой сигнал поступает на генератор пилообразного напряжения 1, что является командой на прекращение увеличения амплитуды напряжения с выхода генератора пилообразного напряжения

- 5 015038

1. Зафиксированное в этот момент напряжение поступает на схему масштабирования 6 и после соответствующего изменения подается на сумматор 7. На этом первый цикл испытаний заканчивается, а величина напряжения в сумматоре 7 сохраняется.

Алгоритм, при котором проводятся испытания в первом цикле, повторяется во всех последующих циклах. Число циклов испытаний равно числу пар электродов за один оборот цилиндра 16.

При втором цикле испытаний по команде со схемы управления 2 разно-полярные ключи 4 и 5 устанавливаются в исходное положение, а круговой шаговый двигатель 17 поворачивает цилиндр 16 на оси 15 так, что электропроводная площадка 14 образует пару с другим неподвижным электродом. В межэлектродном зазоре этой пары находится слой испытываемой ЭЖ.

Когда испытательное напряжение с генератора пилообразного напряжения 1, подаваемое на пару из электрода 12 и электропроводной площадки 14 достигает величины, равной напряжению пробоя слоя ЭЖ, в межэлектродном зазоре происходит электрический пробой. Зафиксированное в этот момент напряжение на выходе генератора пилообразного напряжения 1 поступает на схему масштабирования 6 и после необходимого изменения на сумматор 7. Измеренное во втором цикле испытаний напряжение прибавляется к запомненной величине в сумматоре 7 после первого цикла испытаний.

Сумматор 7 складывает все измеренные значения напряжения с выхода схемы масштабирования 6, а схема деления 8 делит суммарное значение на коэффициент, равный числу пар электродов 12. Вычисленное среднее арифметическое значение напряжения пробоя фиксируется на индикаторе 9 и принимается за напряжение пробоя порции ЭЖ.

Число циклов испытаний равно числу пар электродов за один оборот цилиндра 16.

Разместить в одной ИЯ электроды, имеющие рабочую поверхность в форме сферы, пики, можно только при небольших размерах электродов и, следовательно, при небольших величинах испытательного напряжения. В конструкции с нормированным межэлектродным зазором разместить больше одной пары электродов невозможно, а при необходимости замены электродов требуется дополнительное время на установку электродов и проверку величины межэлектродного зазора. Смена электродов вызывает износ посадочных мест, из-за чего нарушается конфигурация зазора, что увеличивает погрешность измерений, а через неплотное соединение, в случае установки электродов на стенках ИЯ, возможны утечки испытываемой ЭЖ.

Техническая эффективность от использования заявленной группы изобретений достигается за счет уменьшения времени на очистку межэлектродного зазора и повышения точности измерений. Это связано с тем, что каждый новый цикл испытаний выполняется с использованием другой пары электродов, то есть слой ЭЖ в межэлектродном зазоре находится в состоянии на момент заливки в ИЯ. Это сокращает непроизводительное время, а исключение вспомогательных операций снижает трудоемкость испытаний. Использование для каждого цикла испытаний слоя ЭЖ, не подвергавшегося действию электрического разряда, уменьшает влияние дестабилизирующих факторов, что увеличивает точность измерений. Распределение пар электродов по объему ИЯ позволяет при испытаниях учитывать неоднородность свойств ЭЖ в пробе, а в случае использования одной пары электродов это сделать нельзя, так как процесс перемешивания ЭЖ после электрического пробоя вручную, например пластинкой, или вращением блока электродов относительно корпуса ИЯ не дает полного обновления слоя в межэлектродном зазоре, так как частицы за счет поляризации диэлектрического материала могут остаться на поверхности электродов. Лучший результат по очистке достигается за счет потока ЭЖ, но его скорость ограничена необходимостью исключить образование газовых пузырьков, а при приемлемой скорости не все частицы удаляются. К тому же в случае очистки потоком увеличивается расход ЭЖ, а это приводит к дополнительным затратам на испытания.

Уменьшение количества электрических пробоев для каждой пары электродов при испытаниях одной порции ЭЖ уменьшает износ поверхности электродов из-за электроэрозии, что увеличивает межремонтный интервал за счет уменьшения износа оборудования. Нарушение чистоты поверхности электродов приводит к неоднородности линий напряженности поля в межэлектродном зазоре и, следовательно, увеличивает погрешность измерений при испытаниях. Сокращение рабочей нагрузки на электроды способствует сохранению размера межэлектродного зазора, так как уменьшаются силы, вызывающие взаимное перемещение электродов при электрическом разряде, что нарушает крепление электродов, изменяет зазор и нарушает герметичность ИЯ.

Дополнительным эффектом можно считать возможность использовать электроды с рабочей поверхностью различной формы в зависимости от требований стандарта на испытания ЭЖ. Это позволяет при необходимости смены методики испытаний не демонтировать электроды в ИЯ. Это дополнительно снижает трудоемкость испытаний и снижает погрешность измерений.

Экспериментальные исследования показали, что использование заявленного изобретения позволяет снизить трудоемкость испытаний за счет уменьшения времени на очистку от загрязнителя и сокращения объема подготовительных операций на 10-15%. При этом увеличивается межремонтный интервал и повышается ресурс работы испытательного оборудования.

Точность измерений за счет сохранения размера межэлектродного зазора и проверки порции ЭЖ в разных точках в ИЯ в условиях максимального приближения к состоянию слоя ЭЖ на момент заливки в ИЯ

- 6 015038 увеличивается на 10-15%.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ экспресс-контроля напряжения пробоя электроизоляционных жидкостей в испытательной ячейке с электродами путем подачи постоянного напряжения с нарастающей амплитудой на одну пару электродов, расстояние между которыми устанавливают меньше нормированного межэлектродного зазора во столько раз, во сколько напряжение при пробое меньше нормированного напряжения пробоя электроизоляционной жидкости, отличающийся тем, что напряжение последовательными циклами подают на несколько пар электродов, соосных в каждой паре, причем число циклов испытаний равно числу пар электродов, и в каждом цикле испытаний напряжение подают только на одну пару электродов, которую в каждом следующем цикле испытаний выбирают из числа пар электродов, на которые напряжение в предыдущих циклах не подавалось, измеряют напряжение пробоя для каждой пары электродов, вычисляют среднее арифметическое всех измеренных значений и эту величину принимают за напряжение пробоя порции испытываемой электроизоляционной жидкости.
2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее испытательную ячейку с одной парой электродов, повышающий трансформатор, схемы управления, удвоения, формирования сигнала пробоя и масштабирования, генератор пилообразного напряжения, индикатор, два разнополярных ключа, отличающееся тем, что в испытательную ячейку введены дополнительно несколько пар электродов, соосных в каждой паре, и многоканальный коммутатор, переключающий контакт которого присоединен к выходу схемы удвоения, а каждый переключаемый контакт присоединен к одному из первых электродов в каждой паре электродов, а вторые электроды в каждой паре электродов подключены ко второму выводу повышающего трансформатора, при этом управляющий вход многоканального коммутатора присоединен к четвертому выходу схемы управления, а между схемой масштабирования и индикатором включены последовательно сумматор и схема деления.
3. Способ экспресс-контроля напряжения пробоя электроизоляционных жидкостей в испытательной ячейке с электродами путем подачи постоянного напряжения с нарастающей амплитудой на одну пару электродов, расстояние между которыми устанавливают меньше нормированного межэлектродного зазора во столько раз, во сколько напряжение при пробое меньше нормированного напряжения пробоя электроизоляционной жидкости, отличающийся тем, что напряжение последовательными циклами подают одновременно на несколько пар электродов, соосных в каждой паре, причем число циклов испытаний равно числу пар электродов и при всех циклах испытаний во все межэлектродные зазоры, кроме одного, помещают диэлектрическую пластину, напряжение пробоя которой больше, чем у испытываемой электроизоляционной жидкости, причем за все циклы испытаний диэлектрическую пластину из каждого зазора удаляют только один раз, измеряют напряжение пробоя для каждой пары электродов, вычисляют среднее арифметическое всех измеренных значений и эту величину принимают за напряжение пробоя порции испытываемой электроизоляционной жидкости.
4. Устройство для осуществления способа по п.3, содержащее испытательную ячейку с одной парой электродов, повышающий трансформатор, схемы управления, удвоения, формирования сигнала пробоя и масштабирования, генератор пилообразного напряжения, индикатор, два разнополярных ключа, отличающееся тем, что в испытательную ячейку введены дополнительно несколько пар электродов, соосных в каждой паре, при этом первые электроды каждой пары подключены к выходу схемы удвоения, а вторые электроды в каждой паре подключены ко второму выводу повышающего трансформатора, а между электродами размещена диэлектрическая пластина с возможностью ее перемещения в межэлектродном зазоре, перекрывающая в каждом цикле испытаний все, кроме одного, межэлектродные зазоры, а диэлектрическая пластина соединена с шаговым линейным двигателем, управляющий вход которого присоединен к четвертому выходу схемы управления, при этом между схемой масштабирования и индикатором включены последовательно сумматор и схема деления.
5. Способ экспресс-контроля напряжения пробоя электроизоляционных жидкостей в испытательной ячейке с электродами путем подачи постоянного напряжения с нарастающей амплитудой на одну пару электродов, расстояние между которыми устанавливают меньше нормированного зазора во столько раз во сколько напряжение при пробое меньше нормированного напряжения пробоя электроизоляционной жидкости, отличающийся тем, что напряжение последовательными циклами подают одновременно на несколько соединенных между собой первых электродов и на единственный второй электрод, образующий в каждом цикле испытаний с одним из первых электродов пару электродов с межэлектродным зазором установленной величины, измеряют напряжение пробоя для каждой пары электродов, вычисляют среднее арифметическое всех измеренных значений и эту величину принимают за напряжение пробоя порции испытываемой электроизоляционной жидкости.
6. Устройство для осуществления способа по п.5, содержащее испытательную ячейку с одной парой электродов, повышающий трансформатор, схемы управления, удвоения, формирования сигнала пробоя и масштабирования, генератор пилообразного напряжения, индикатор, два разнополярных ключа, отличающееся тем, что в испытательную ячейку введены дополнительно несколько электродов, равномерно и

- 7 015038 неподвижно закрепленных на боковой стенке испытательной ячейки и направленных по радиусу внутрь испытательной ячейки, при этом электроды подключены к схеме удвоения, а внутри испытательной ячейки симметрично по отношению к неподвижным электродам закреплен в её средней части цилиндр из диэлектрического материала, имеющий возможность вращаться вокруг вертикальной оси испытательной ячейки, причем соосно с электродами на поверхности цилиндра размещена электропроводная площадка с зазором, параллельная торцу неподвижного электрода и присоединенная ко второму выводу повышающего трансформатора, при этом цилиндр установлен так, что в процессе вращения его часть из диэлектрического материала касается поверхности неподвижных электродов, а для вращения цилиндра использован круговой шаговый двигатель, вал которого передает вращение цилиндру, а управляющий вход присоединен к четвертому выходу схемы управления, при этом между схемой масштабирования и индикатором включены последовательно сумматор и схема деления.
7. Устройство по любому из пп.2, 4, отличающееся тем, что рабочая часть электродов в испытательной ячейке выполнена в форме сферы, диска или пики.