PL198534B1 - Wskaźnik pola elektrycznego - Google Patents

Abstract

1. Wskaźnik pola elektrycznego zawierający optyczny układ sygnalizacyjny, znamienny tym, że układ sygnalizacyjny utworzony jest z co najmniej jednej pary elementów przewodzących (4), zasadniczo równolegle usytuowanych względem siebie i połączonych ze sobą łącznikiem przewodzącym (5), pomiędzy którymi umieszczone jest zamknięte naczynie (1), wypełnione dwoma rodzajami nie mieszających się ze sobą cieczy (2 i 3) o różnych stałych dielektrycznych i różnych właściwościach optycznych, przy czym elementy przewodzące (4) usytuowane są jedynie na częściach powierzchni, znajdujących się naprzeciwko siebie, ścianek naczynia (1)

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wskaźnik pola elektrycznego, znajdujący zastosowanie do wskazywania obecności pola elektrycznego, stałego i zmiennego, a zwłaszcza pola elektrycznego wywołanego przez wszelkiego rodzaju źródła wysokiego i średniego napięcia.

Źródłem wysokiego napięcia mogą być linie przesyłowe wysokiego napięcia, instalacje elektryczne oraz urządzenia odbiorcze zasilane wysokim napięciem.

Z polskiego opisu patentowego nr 142 893 znany jest wskaź nik pola elektrycznego, wyposa ż ony w układ elektroniczny zbudowany na tranzystorze unipolarnym, korzystnie typu MOS, którego bramka połączona jest z anteną oraz wyposażony w sygnalizator optyczny. W obwodzie wyjściowym tranzystora unipolarnego, łączącym elektrodę źródła z elektrodą drenu włączone są szeregowo źródło napięcia oraz sygnalizator stanowiący diodę świecącą typu LED, zaś w układzie wejściowym miedzy bramką a źródłem tranzystora znajduje się wyłącznik i włączona równolegle do niego dioda.

Z polskiego opisu patentowego nr 146 835, przy czym patent ten jest patentem dodatkowym do patentu nr 142 893, znany jest ulepszony wskaźnik pola elektrycznego, charakteryzujący się tym, że w obwodzie wejściowym tranzystora unipolarnego między bramką i źródłem równolegle do diody zabezpieczająco-upływowej, włączona jest dioda Zenera, szeregowo połączona z dwupozycyjnym wyłącznikiem.

Z polskiego opisu patentowego nr 173 331 znany jest detektor pola elektrycznego wytwarzanego przez przewody znajdujące się pod wysokim napięciem, który zawiera antenowy układ wejściowy, wzmacniacze wejściowy i końcowy oraz układ sygnalizacji. Pomiędzy antenowym układem wejściowym i wzmacniaczem wejściowym włączony jest blok filtra pasmowo przepustowego. Pomiędzy wzmacniaczem wejściowym i wzmacniaczem końcowym włączony jest układ całkujący.

Przedstawione rozwiązania narażone są na łatwe uszkodzenia w przypadku użycia diody LED lub na stosunkowo wysokie koszty wytwarzania w przypadku detektora z filtrem pasmowo przepustowym i układem całkującym.

Wskaźnik pola elektrycznego według wynalazku stanowi optyczny układ sygnalizacyjny, który utworzony jest z co najmniej jednej pary elementów przewodzących, zasadniczo równolegle usytuowanych względem siebie i połączonych ze sobą łącznikiem przewodzącym, pomiędzy którymi umieszczone jest zamknięte naczynie, wypełnione dwoma rodzajami nie mieszających się ze sobą cieczy o różnych stałych dielektrycznych i różnych właściwościach optycznych, przy czym elementy przewodzące usytuowane są jedynie na częściach powierzchni, znajdujących się naprzeciwko siebie ścianek naczynia.

Korzystnie zamknięte naczynie wykonane jest z materiału przeźroczystego.

Korzystnie co najmniej jeden fragment ścianki płaskiego naczynia, który nie jest przysłonięty elementem przewodzącym, wykonany jest z materiału przeźroczystego.

Korzystnie jedna z cieczy wypełniających płaskie naczynie zabarwiona jest łatwo widocznym barwnikiem.

Zaletą wskaźnika pola elektrycznego według wynalazku jest prosta budowa oraz duża łatwość użycia.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia wskaźnik pola elektrycznego w widoku od czoła oraz w widoku z boku, fig. 2 - ten sam wskaźnik w widoku od strony czołowej, umieszczony w polu elektrycznym w początkowym momencie działania sił tego pola, a fig. 3 - wskaźnik pola elektrycznego w widoku od czoła oraz w widoku z boku, umieszczony w polu elektrycznym w stanie ustalonym.

Płaskie, zamknięte naczynie 1 w kształcie prostopadłościanu, wykonane jest z dielektrycznego materiału przeźroczystego i wypełnione jest dwoma rodzajami nie mieszających się ze sobą cieczy, polarną 2 oraz niepolarną 3.

Ciecz polarną 2 stanowi woda, zabarwiona błękitem metylowym, zaś cieczą niepolarną 3, wypełniającą naczynie 1 jest olej transformatorowy. Obie ciecze różnią się od siebie ciężarem właściwym oraz stałą dielektryczną. W przypadku zastosowania wody i oleju transformatorowego różnica stałych dielektrycznych jest ponad dwudziestokrotna. Na przeciwległych ściankach większych powierzchni prostopadłościennego naczynia 1 umiejscowione są elementy przewodzące 4, każdy wykonany w formie metalowej płytki, które przytwierdzone są do części ścianek naczynia 1 i połączone są ze sobą za pomocą łącznika przewodzącego 5. Elementy przewodzące 4 wraz z łącznikiem 5 stanowią układ elektrod ekranujących pole elektryczne w części wnętrza naczynia 1.

W warunkach eksploatacyjnych działanie wskaź nika pola elektrycznego jest nastę pujące. W naczyniu 1 wypełnionym nie mieszającymi się ze sobą cieczami polarną 2 i niepolarną 3, w polu

PL 198 534 B1 grawitacyjnym na skutek różnicy ciężarów właściwych obu cieczy, ustala się stan równowagi, w którym ciecz cięższa, w przykładzie wykonania woda, znajduje się w dolnej części naczynia. W przypadku gdy naczynie 1 zostanie umieszczone w zewnętrznym polu elektrycznym E, na cząsteczki obu cieczy będzie działała siła w kierunku rosnącego natężenia pola elektrycznego. Ponieważ siła ta jest zależna od stałej dielektrycznej, siła działająca na cząsteczki cieczy polarnej 2, o dużej stałej dielektrycznej /woda/ jest większa od siły działającej na cząsteczki cieczy niepolarnej 3 /olej transormatorowy/. Powoduje to, iż ciecz polarna 2 zostaje „wciągnięta do tej części naczynia 1, w której obecne jest pole elektryczne. W przypadku przedstawionym na fig. 2, gdy pole elektryczne ma wartość większą w górnej części naczynia, zajmowanej bez obecności pola elektrycznego /fig. 1/ przez ciecz niepolarną 3, ciecz polarna 2 zostaje przesunięta do górnej części naczynia 1 /fig. 3/. Stanie się tak w przypadku przekroczenia pewnej wartości progowej natężenia pola elektrycznego, ponieważ całkowita energia potencjalna układu w obecności zarówno pola grawitacyjnego jak elektrycznego ma wartość mniejszą w przypadku gdy ciecz cięższa ciecz (woda) będzie się znajdowała w górnej części naczynia 1. Jeśli na ścianki dolnej części naczynia 1 zostaną naniesione elektrody w postaci elementów przewodzących 4 i elektrody te zostaną połączone ze sobą, przykładowo poprzez łącznik przewodzący 5, to różnica potencjałów ścianek naczynia 1 z naniesionymi elementami przewodzącymi 4, wyniesie zero, niezależnie od wartości natężenia zewnętrznego pola elektrycznego. W części naczynia 1, w której na ściankach znajdują się połączone elementy przewodzące 4, pole elektryczne ma zatem wartość zero, niezależnie od wartości natężenia zewnętrznego pola elektrycznego E. Umieszczenie wskaźnika w zewnę trznym polu elektrycznym E spowoduje, ż e w cz ęści naczynia 1, w obszarze w którym na ściankach nie znajdują się połączone ze sobą elementy przewodzące 4, będzie występowało pole elektryczne. Do tej części naczynia 1 przemieści się zatem ciecz polarna 2, a ponieważ ciecz ta zabarwiona jest specjalnym, łatwo widocznym barwnikiem, zaś naczynie 1 wykonane jest z materiału przeźroczystego, obecność pola elektrycznego zostanie łatwo zauważona nieuzbrojonym okiem i wskaź nik zadziała jako układ sygnalizacyjny.

W przykładzie wykonania przedstawione jest naczynie 1, które cał e wykonane jest z materiał u przeźroczystego. Jest rzeczą oczywistą, że naczynie to może zawierać ścianki tylko częściowo przeźroczyste, a także jego kształt może być zmieniony. Również kształt elementów przewodzących, umieszczonych na odpowiednich ściankach naczynia może być różny. Różnice w wykonaniu wskaźnika pola elektrycznego, nie naruszają idei jego działania i wykorzystania w tym działaniu odpowiednich praw fizycznych.

Claims (4)

1. Wskaźnik pola elektrycznego zawierający optyczny układ sygnalizacyjny, znamienny tym, że układ sygnalizacyjny utworzony jest z co najmniej jednej pary elementów przewodzących (4), zasadniczo równolegle usytuowanych względem siebie i połączonych ze sobą łącznikiem przewodzącym (5), pomiędzy którymi umieszczone jest zamknięte naczynie (1), wypełnione dwoma rodzajami nie mieszających się ze sobą cieczy (2 i 3) o różnych stałych dielektrycznych i różnych właściwościach optycznych, przy czym elementy przewodzące (4) usytuowane są jedynie na częściach powierzchni, znajdujących się naprzeciwko siebie ścianek naczynia (1).

2. Wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że zamknięte naczynie (1) wykonane jest z materiału przeźroczystego.

3. Wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden fragment ścianki płaskiego naczynia (1), który nie jest przysłonięty elementem przewodzącym (4), wykonany jest z materiału przeźroczystego.

4. Wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że jedna z cieczy (2 lub 3) wypełniających płaskie naczynie (1) zabarwiona jest łatwo widocznym barwnikiem.