PL235872B1 - Urządzenie do pomiaru ultraniskich rezystancji i impedancji - Google Patents

Abstract

Zgłoszenie dotyczy urządzenia do pomiaru ultraniskich rezystancji i impedancji, mającego w szczególności zastosowanie do dokonywania metodą techniczną pomiarów przewodów wysokoprądowych np. kabli energetycznych, uzwojeń transformatorów, dławików, silników itp. Urządzenie do pomiaru ultraniskich rezystancji i impedancji, ma n toroidalnych transformatorów (T) umiejscowionych na wypełniającym ich otwory wewnętrzne i wykonanym z materiału o wysokiej konduktywności profilu (P). Profil (P) ma wewnętrzny, usytuowany osiowo przelotowy otwór, a na obu końcach pomiarowe zaciski (Z1 i Z2) oraz przyłącza (1 i 2) obiegu czynnika chłodzącego. Każdy z toroidalnych transformatorów (T) jest zasilany poprzez osobny wyłącznik (W).

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pomiaru ultraniskich rezystancji i impedancji, mające w szczególności zastosowanie do dokonywania pomiarów przewodów wysokoprądowych np. kabli energetycznych, uzwojeń transformatorów, dławików, silników itp.

Pomiary rezystancji i impedancji wykonuje się za pomocą precyzyjnych mostków RLC lub metodą techniczną. Pomiary tradycyjnymi metodami pozwalają uzyskiwać dużą rozdzielczość jednak dla bardzo małych wartości rezystancji uzyskuje się niezbyt dokładne pomiary ze względu na małą wydajności źródła sygnału pomiarowego. Przy pomiarze metodą techniczną u zyskujemy wyniki dużo dokładniejsze, najczęściej jednak wymaga to dużych i nieprzenośnych źródeł sygnałów pomiarowych (transformatorów) oraz brak możliwości stabilizacji temperatury w miedzianych (srebrnych) obwodach prądowych.

Z polskiego opisu patentowego nr PL148696B1, znany jest-sposób i układ do cyfrowego pomiaru małych rezystancji, zwłaszcza rezystancji spawów i połączeń mechanicznych elementów metalowych. Istotą sposobu realizowanego metodą porównawczą polegającego na zasilaniu mierzonej rezystancji i połączonej z nią szeregowo rezystancji wzorcowej ze źródła prądu stałego o stałej wydajności prądowej, w którym napięcia proporcjonalne do mierzonej rezystancji i prądu przez nią płynącego są wzmacniane we wzmacniaczach pomiarowych jest to, że wzmacniane napięcia poddaje się całkowaniu w dwóch identycznych integratorach. Całki z tych napięć poddaje się dzieleniu w członie dzielącym, a wynik dzielenia przekazuje się do bloku odczytu. Istotą układu, w którym rezystor mierzony i rezystor wzorcowy połączone są szeregowo ze źródłem prądu stałego o stałej wydajności prądowej a końce rezystorów połączone są bezpośrednio z wejściami odpowiednich wzmacniaczy pomiarowych jest to, że zawiera blok pomiaru prądu złożony z połączonych szeregowo rezystorów połączonych z parami kluczy połączonych z blokiem wyboru zakresu oraz z wejściami wzmacniacza. Wejście wzmacniacza połączone jest z drugim wejściem bloku realizującego proces całkowania i wyznaczania stosunku całek poprzez klucz, a pierwsze wejście bloku realizującego proces całkowania i wyznaczania stosunku całek poprzez klucz połączone jest z wyjściem wzmacniacza w bloku pomiaru napięcia wzmacniającego napięcie istniejące na rezystorze mierzonym. Blok wyboru zakresu połączony jest z blokiem przekroczenia zakresu oraz ze źródłem prądu stałego o stałej wydajności prądowej do którego dołączone są szeregowo mierzony rezystor i zespół rezystorów wzorcowych.

Celem wynalazku jest przenośne urządzenie do pomiaru ultraniskich rezystancji i impedancji, zapewniające możliwość przeprowadzenia pomiarów przewodów wysokoprądowych z bardzo dużą dokładnością, w zakresie od jednego oma nawet do kilku nanoomów lub mniejszych, z jednoczesną możliwością dokonania pomiarów bezpośrednio na obiektach.

Cel ten osiągnięto w urządzeniu do pomiaru ultraniskich rezystancji i impedancji z wykorzystaniem, mierników prądu i napięcia, które według wynalazku zawiera co najmniej jeden transformator. Urządzenie charakteryzuje się tym, że ma n toroidalnych transformatorów umiejscowionych na wypełniającym ich otwory wewnętrzne i wykonanym z materiału o wysokiej konduktywności profilu. Profil ma wewnętrzny, usytuowany osiowo przelotowy otwór, a na obu końcach pomiarowe zaciski oraz przyłącza obiegu czynnika chłodzącego. Każdy z toroidalnych transformatorów jest zasilany poprzez osobny wyłącznik.

Korzystne jest, kiedy profil jest złożony z połączonych ze sobą segmentów.

Dalsze korzyści uzyskuje się, kiedy segmenty mają postać rurek o możliwie największym polu przekroju materiału o wysokiej konduktywności i odpowiednio dobranym polu przekroju przelotowych otworów zapewniającym właściwe chłodzenie.

W preferowanym wykonaniu profil jest wykonany z miedzi.

Dalsze korzyści uzyskuje się, kiedy urządzenie ma cewkę Rogowskiego zainstalowaną na jednym z segmentów, umiejscowioną pomiędzy toroidalnymi transformatorami, a pomiarowymi zaciskami.

Zastosowanie rozwiązania według wynalazku, dzięki regulowanemu źródłu prądu o wysokiej wydajności liczonej w setkach i tysiącach amperów, pozwala ma pomiary ultraniskich rezystancji i impedancji przewodów wysokoprądowych metodą techniczną z wykorzystaniem prądów o bardzo wysokiej wartości bezpośrednio na obiektach, zapewniając jednocześnie wysoką dokładność pomiarów.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym urządzenie w ujęciu schematycznym.

Urządzenie do pomiaru ultraniskich rezystancji i impedancji zawiera trzy toroidalne transformatory T, każdy przyłączany do zasilania poprzez osobny wyłącznik W. Przez środki transformatorów T

PL 235 872 B1 przechodzi segment P3 profilu P, wypełniając cały przekrój otworu wewnętrznego każdego z transformatorów T. Segment P3 oraz połączone z nim segmenty P1, P2 mają postać rurek miedzianych o możliwie największym polu przekroju pierścienia i odpowiednio dobranym polu przekroju przelotowego otworu zapewniającym właściwe chłodzenie. Segmenty P1 i P2 mają na końcach pomiarowe zaciski Z1 i Z2 oraz przyłącza 1 i 2 obiegu wody chłodzącej. Na segmencie P2, pomiędzy transformatorami T a pomiarowym zaciskiem Z2, zainstalowana jest cewka Rogowskiego CR. Tak zbudowane urządzenie ma źródło prądu, które jest równoległym połączeniem uzwojeń pierwotnych transformatorów T, a uzwojenie wtórne w postaci segmentu P3 profilu P jest wspólne dla wszystkich transformatorów T.

Pomiaru rezystancji lub impedancji urządzeniem dokonuje się metodą techniczną z zachowaniem zasady używania dużych wartości prądu (rzędu setek lub nawet tysięcy amperów) do pomiaru ultraniskich rezystancji. Mierzoną rezystancję R podłącza się do zacisków Z1 i Z2. Pomiaru prądu dokonuje się za pomocą amperomierza współpracującego z cewką Rogowskiego CR o odpowiednim zakresie pomiarowym, natomiast pomiaru napięcia woltomierzem bezpośrednio na mierzonej rezystancji R. Zasilanie transformatorów T odbywa się poprzez załączenie odpowiedniej ilości wyłączników W oraz podanie napięcia zasilającego z sieci. Każdy kolejny załączony transformator T powoduje proporcjonalne zwiększanie wartości napięcia i prądu na mierzonej rezystancji R. W trakcie dokonywania pomiarów utrzymywana jest stała temperatura dzięki dołączeniu obiegu wody chłodzącej poprzez przyłącza 1 i 2.

Ilość n transformatorów T jest uzależniona jedynie od wartości prądu i napięcia jakie są potrzebne do dokonania pomiaru. Powyżej omówiono wersję z trzema transformatorami T, ale istota rozwiązania według wynalazku obejmuje również wersje urządzenia z każdą ilością transformatorów T konieczną do uzyskania wartości prądu i napięcia niezbędnych do dokonania prawidłowego pomiaru ultraniskich rezystancji lub impedancji w rzeczywistych warunkach.

Claims (5)

1. Urządzenie do pomiaru ultraniskich rezystancji i impedancji z wykorzystaniem mierników prądu i napięcia, zawierające co najmniej jeden transformator, znamienne tym, że ma n toroidalnych transformatorów (T) umiejscowionych na wypełniającym ich otwory wewnętrzne i wykonanym z materiału o wysokiej konduktywności profilu (P) z wewnętrznym, usytuowanym osiowo przelotowym otworem, przy czyni profil (P) ma na obu końcach pomiarowe zaciski (Z1 i Z2) oraz przyłącza (1 i 2) obiegu czynnika chłodzącego, a każdy z toroidalnych transformatorów (T) jest zasilany poprzez osobny wyłącznik (W).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że profil (P) jest złożony z połączonych ze sobą segmentów (P1, P2 i P3).

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że segmenty (P1, P2 i P3) mają postać rurek o możliwie największym polu przekroju materiału o wysokiej konduktywności i odpowiednio dobranym polu przekroju przelotowych otworów zapewniającym właściwe chłodzenie.

4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienne tym, że profil (P) jest wykonany z miedzi.

5. Urządzenie według zastrz. 2 albo 3, znamienne tym, że ma cewkę Rogowskiego (CR) zainstalowaną na jednym z segmentów (P1) albo (P2), umiejscowioną pomiędzy toroidalnymi transformatorami (T), a pomiarowymi zaciskami (Z1) albo (Z2).