Opublikowano: 15.IX.1966 Ul. 51981 q4% ZAm mkp g %i t b4nZ ''im$t*% Wspóltwórcy wynalazku wlasciciele patentu: Jan Dunin-Borkowski, Sulejówek (Pdteks), Je¬ rzy Czernik, WarszftWa (P6Mt*, Stc&ft Se¬ kowski, Warszawa (PólskA) Przyrzad do badania grubosci i struktury powlok izolacyjnych Przedmiotem wynalazku jest przyrzad do bada¬ nia grubosci i struktury powlok izolacyjnych na podlozach przewodzacych a w szczególnosci gru¬ bosci i struktury powlok tlenkowych na podlozach ze stopów aluminiowych, droga pomiaru napiecia przebicia oraz opornosci warstwy w funkcji na¬ piecia.W znanych i stosowanych urzadzeniach do bada¬ nia napiecia przebicia jako miary elektrycznej wy¬ trzymalosci izolacji stosuje sie napiecia stale lub sinusoidalnie zmienne o czestotliwosci 50 Hz. W urzadzeniach tych prad zwarcia w momencie prze¬ bicia powloki izolacyjnej jest zazwyczaj duzy i po¬ woduje silne niszczenie badanej próbki. Mala opor¬ nosc wyjsciowa przyrzadu stwarza poza tym nie¬ bezpieczenstwo porazenia obslugi. W przypadku stosowania napiecia zmiennego istniejace urzadze¬ nia nie posiadaja mozliwosci pomiaru pradu ply¬ nacego przez warstwe a tym samym na wyznacze¬ nie jej opornosci. Zmienne napiecie przebicia po¬ woduje jednak stosunkowo mniejsze uszkodzenia badanej powloki a w przypadku powlok tlenko¬ wych miejsce przebicia moze ulegac ponownej re¬ generacji.Z tych wzgledów w przyrzadzie wedlug wynalaz¬ ku zastosowano do pomiaru grubosci i struktury powlok tlenkowych napiecie sinusoidalnie zmienne o czestotliwosci 50 Hz. W odróznieniu jednak od znanych urzadzen, przyrzad umozliwia pomiar wielkosci pradu plynacego przez badana powloke 10 15 25 30 przez caly czas pomiaru az do momentu przebi¬ cia. Pomiar opornosci warstwy izolacyjnej nastre¬ cza w takich warunkach duze trudnosci, gdyz prad plynacy przez elektryczne pojemnosci ukladu wie¬ lokrotnie przewyzsza prad plynacy przez badana powloke.Istota wynalazku jest to, ze przyrzad zawiera uldad detekcji fazowej pozwalajacy mierzyc jedy¬ nie skladowa rzeczywista plynacego w ukladzie pradu. Poza tym w odróznieniu od stosowanych mierników napiecia przebicia przyrzad wedlug wy¬ nalazku zawiera nieliniowy ogranicznik pradu zwarcia, który zapewnia w czasie pomiaru maly opór wyjsciowy i zabezpiecza obsluge przed mozli¬ woscia porazenia.Pomiar przeprowadza sie przez stopniowe zwiek¬ szanie napiecia az do przebicia powloki. W mo¬ mencie przebicia wzrost plynacego pradu jest sy¬ gnalizowany. Po przebiciu powloki nastepuje sa¬ moczynne odlaczenie wysokiego napiecia. Ponow¬ ne wlaczenie napiecia na elektrody pomiarowe wy¬ maga ustawienia ukladu regulujacego napiecie w polozenie poczatkowe! Zmierzone w czasie pomiaru wielkosci skladowej rzeczywistej pradu w funkcji napiecia oraz war¬ tosc napiecia przebicia pozwalaja wnioskowac o grubosci i strukturze badanej powloki izolacyj¬ nej. Przyrzad wedlug wynalazku jest przedstawio¬ ny na zalaczonym rysunku. Przyrzad zasilany jest napieciem sieciowym 220 V o czestotliwosci 50 Hz. 519813 51981 4 Wysokie napiecie przykladane do próbki, regu¬ lowane w sposób ciagly od zera do maksymalnej wartosci otrzymuje sie na wyjsciu ukladu regulu¬ jacego 1. Elektrody pomiarowe 2 przylaczone do badanej próbki sa zasilane przez wylacznik 3, ogra¬ nicznik pradu zwarcia 4 i opór pomiarowy 5. Spa¬ dek napiecia na oporze pomiarowym 5, zalezny od plynacego przez obwód pradu, przyklada sie do ukladu detekcji fazowej 6. Wskazania wlaczonego na wyjsciu miernika pradu 7 zaleza od wielkosci przylozonego napiecia i jego fazy w stosunku do napiecia pomiarowego. Napiecie porównawcze przyklada sie z sieci przez regulowany przesuwnik fazy 8.Kompensacje skladowej pojemnosciowej pradu przeprowadza sie przy rozwartych elektrodach, re¬ gulujac tak faze napiecia porównawczego przesuw- nikiem 8, aby wskazania miernika pradu 7 wyno¬ sily zero. Po przylozeniu elektrod do badanej prób¬ ki tylko pojawiajaca sie skladowa rzeczywista pra¬ du jest wskazywana na mierniku 7. Wielkosc na¬ piecia przykladanego miedzy elektrody jest wska¬ zywana na równolegle wlaczonym woltomierzu 9.Ogranicznik pradu zwarcia 4 jest zbudowany z opornosci nieliniowych. Przy malych pradach w obwodzie opornosc wyjsciowa ogranicznika 4 10 15 25 jest niewielka i wzrasta gwaltownie dla maksy¬ malnie zalozonej wartosci pradu. Wzrost pradu po¬ woduje za posrednictwem ukladu automatyki 10 rozwarcie obwodu wylacznikiem 3. Wylaczenie jest jednoczesnie sygnalizowane w ukladzie sygnaliza¬ cji 11. Ponowne wlaczenie wylacznika 3 nastepuje po ustawieniu czlonu regulujacego napiecie 1 w polozeniu poczatkowym. W ukladzie sygnalizacji 11 jest sygnalizowana równiez obecnosc wysokiego napiecia na elektrodach. PLPublished: 15.IX.1966 Ul. 51,981 q4% ZAm mkp g% it b4nZ '' im $ t *% Inventors of the invention Patent owners: Jan Dunin-Borkowski, Sulejówek (Pdteks), Je¬ rzy Czernik, WarszftWa (P6Mt *, Stc & ft Se¬ kowski, Warsaw (Pólska) The device for testing the thickness and structure of insulating coatings. The subject of the invention is an instrument for testing the thickness and structure of insulating coatings on conductive substrates, in particular the thickness and structure of oxide coatings on aluminum alloy substrates, the way of measuring the breakdown voltage and layer resistance as a function of In the known and used devices for testing the breakdown voltage, continuous or sinusoidal alternating voltages with a frequency of 50 Hz are used as a measure of the electrical strength of the insulation. In these devices, the short-circuit current at the moment of breaking the insulating layer is usually large and causes severe deterioration of the tested sample. The low starting resistance of the device also poses a risk of electric shock to the operator. In an alternating voltage, the existing devices do not have the ability to measure the current flowing through the layer and thus to determine its resistance. However, the alternating breakdown voltage causes relatively less damage to the tested coating, and in the case of oxide coatings, the breakdown point may be regenerated. For these reasons, in the device according to the invention, a sinusoidal alternating voltage with a frequency of 50 was used in the device according to the invention. Hz. However, unlike known devices, the device enables the measurement of the magnitude of the current flowing through the tested coating for the entire duration of the measurement until the breakdown. Measurement of the resistance of the insulating layer is very difficult in such conditions, because the current flowing through the electrical capacitance of the system is many times higher than the current flowing through the tested coating. The essence of the invention is that the device contains a phase detection system that allows to measure only the real component flowing in electric circuit. Moreover, in contrast to the applied breakdown voltage meters, the device according to the invention contains a non-linear short-circuit current limiter, which ensures a low output resistance during the measurement and protects the operator against the possibility of electric shock. The measurement is carried out by gradually increasing the voltage until the coating is broken. . At the time of the breakdown, an increase in the flowing current is signaled. After the coating is pierced, the high voltage is automatically disconnected. Re-energizing the measuring electrodes requires setting the voltage regulating system to the initial position! The measured value of the real component of the current as a function of voltage and the value of the breakdown voltage, measured during the measurement, make it possible to conclude about the thickness and structure of the tested insulating coating. The apparatus according to the invention is shown in the attached drawing. The device is powered by the mains voltage of 220 V with a frequency of 50 Hz. 519813 51981 4 The high voltage applied to the sample, continuously regulated from zero to the maximum value, is obtained at the output of control circuit 1. The measuring electrodes 2 connected to the sample under test are powered by switch 3, short-circuit current limiter 4 and measuring resistance 5. The voltage drop on the measuring resistance 5, depending on the current flowing through the circuit, is exemplified by the phase detection system 6. The indications of the current meter 7 connected at the output depend on the magnitude of the applied voltage and its phase in relation to the test voltage. The reference voltage is taken from the mains through an adjustable phase shifter 8. Compensation of the capacitive component of the current is carried out with the electrodes open, by adjusting the phase of the comparative voltage with the shifter 8 so that the indications of the current meter 7 are zero. After the electrodes are applied to the test sample, only the actual current component that appears is indicated on the meter 7. The magnitude of the voltage applied between the electrodes is indicated on the voltmeter 9 which is connected in parallel. The short-circuit current limiter 4 is constructed of non-linear resistances. At low currents in the circuit, the output resistance of the limiter 4 10 15 25 is small and increases rapidly for the maximum current value. The increase in current causes the circuit 10 to be opened by the switch 3 by means of the automation system 10. The switch-off is simultaneously signaled in the signaling system 11. The switch 3 is switched on again after the voltage regulating element 1 is placed in its original position. In the signaling system 11, the presence of a high voltage on the electrodes is also signaled. PL