SU987493A1 - Датчик контрол распределени влаги в тонкой изол ции - Google Patents

Description

но быть достаточно малым пор дка дес тка микрон. Таким образом, характерные размеры активной части электродов (высота электродови рассто ни между ними) дл  измерени  электрических характеристик изол ции должны быть пор дка дес ти микрон. В то же врем  электродна  система должна обладать достаточно высокой механической прочностью при ее заглублении внутрь изол ции на требуемую глубину

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности конструкций датчика и увеличение разрешающей, способности

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в датчике контрол  распрёде лени  влаги в тонкой изол ции,,, состо щем из двух коаксиальных цилиндрических электродов, из которых внутренний заострен, пространство между коаксиальными электродами заполнено твердой изол цией с высоким удельным электрическим сопротивлением, причем отношение радиуса внутреннего электрода к толщине сло  изол ции составл ет 20-30, а отношение внешнего радиуса наружного электрода к толщине изол ции 40-60.

Кроме того, угол заточки коаксиальных электродов и изол ционной прослойки между ними составл ет 140160 .

На фиг. 1 показана конструкци  предлагаемого датчика; на фиг. 2 датчик , заглубленный внутри изол ции.

Датчик состоит иэ внутреннего 1. и .наружного 2 коаксиальных цилиндрических электродов, из которых внутренний 1 имеет заостренный конец. Пространство между электродами заполнено твердой изол цией 3 с высоким удельным сопротивлением, котора  механически прочно наноситс  на поверхность внутреннего электрода 1, например путем напылени . Наружный электрод 2 наноситс  механически прочно, например напылением на поверхность твердой изол ции 3. Торец электродов 1 и 2 и слой изол ции 3 между ними заточены под углом 140-160 . Измер емый материал Обозначен позицией 4. . Внутренний 1 и внешний 2 электроды со слоем твердой изол ции 3 между ними представл ют механически прочную конструкцию. На внутренний, электрод подаетс  напр жение от источника питани , к внешнему присоедин етс  измерительный прибор, служащий дл  измерени  тока, протекающего между нижними торцами коаксйально расположенными электродами 1 и 2. Датчик работает следующим образом

Электроизол ционные материалы, примен емые в высоковольтном аппаратЬстроении , обладают малой проводимостью . Поэтому величина тока,

протекающего в диэлектрике под действием приложенного напр жени , составл ет малую величину. При измерении малых токов рассто ние меж,цу измерительными электродами должно быть пор дка 10 мк. Дл  создани  механически .прочной конструкции датчика с малыми рассто ни ми между электродами необходимо промежуток между коаксиально расположенными электродами 1 и 2 полностью заполн ть твердой изол цией 3. Дл  уменьшени  токов утечки между электродами 1 и 2 необходимо изолирование их один от другого. Дл  этого примен ют диэлектрический материал 3 с высоким удельным сопротивлением и малой гигроскопичностью , например фторопласт. Определенный угол заточки нижнб го конца, датчика, необходим дл  углуе лени  его в исследуемый материал и измерени  электрических характеристик материала на заданной глубине.

Дл  выбора размеров электродов датчика необходимо рассмотреть картину тока в исследуемом диэлектрике. Ток в диэлектрике протекает от поверхности одного электрода к поверхности другого-. Максимальный ток протекает через слой испытуемого диэлектрика , прилегающего к слою межэлектродной изол ции. По мере удалени  по поверхности электродов от сло  межэлектродной изол ции путь тока между электродами увеличиваетс , что приводит к уменьшению величины тока, протекающего от данного участка поверхности электродов. Бесконечно увеличива  поверхность электродов, можно добитьс  регистрации полного тока,, протекающего между электродами , что соответствует максимально возможной чувствительности датчика. Однако увеличение размеров эл.ек.тродов снижает разрешающую способность датчика, т.е. исключает его использование дл  многих объектов с меньшими размерами. Следовательно, чувствительность датчика ограниченных размеров будет зависеть от отношени  радиусов электродов и толщины межэлектродной изол ции. Если это соотношение составл ет 10, то чувствительность -датчика будет отличатьс  от максимально возможной на 10%.

Дл  практических целей достаточно обеспечить чувствительность датчика , отличающуюс  от максимально возможной на 5-3%. Тогда при выборе радиуса (г) внутреннего электрода 1 и толщины (h) наружного электрода 2 необходимо выполнить следующие соотношени 

Claims (2)

1. г/сЛ 20-30 . (О Ь/(Л 20-30 (2) Толщина наружного электрода равн етс  разности внешнего (RS) и внутреннего (R) радиусов наружного электрода, т.е. h RB - R , (3) R г + сЛ С) С учетом соотношений (3) и (Ц) выражение (2) примет вад Rg/oT 40-60. Таким образом, размеры внутреннего и наружного электродов необходи мо выбирать так, чтобы отношение ра диуса внутреннего электрода к толщине межэлектродной изол ции состав- . л ло 20-30, а отношение внешнего радиуса наружного электрода к этой толщине равн лось 40-60. Тогда при любой толщине межэлектродной изол ции обеспечиваетс  высока  чувствительность и разрешающа  способность датчика. Минимальна  толщина межэлектродной изол ции огра-ничиваетс  величиной 0,01 мм, так как при меньшей толщине наблюдаетс  резкое возрастание собственной проводимости диэлектрических материалов, что при водит к значительному снижению чувствительности датчика. На фиг. 2 показан датчик, заглуб ленный внутрь изол ции 4. Высота ак тивной зоны изол ции, по которой пр текает электрический ток, определ етс  высотой конусообразной части датчика.. При малом угле заточки торцовой части датчика (менее 140°} высота его конусообразной части будет сравнима с толщиной изол ции, поэтому разрешающа  способность дат чика по глубине будет одного пор дк с толщиной изол ции. В результате датчик не позвол ет замерить электрическое сопротивление 1или влажнос материала по глубине с большой точностью . Дл  повышени  разрешающей способности датчика по глубине, а следовательно, дл  повышени  точнос ти контрол  влсшности по глубине из л ции, необходимо угол заточки выби рать так, чтобы высота конусообразной части датчика была много меньше толщины иЗ.ОЛЯЦИИ (кратность пор дка 10). С учетом этого услови  дл  исследовани  материалов, примен емых в высоковольтном аппаратостроеНИИ (толщина изол ции от 100 мк до единиц сантиметра), угол заточки то цовой части датчика измен етс  от 140 до 160°. При дальнейшем увеличении угла заточки затрудн етс  вво датчика в материал. При выбранных размерах минимальна  величина тока протекающего между электродами датчика , наход щегос  нэ воздухе, составл ет пор дка . Эта величина тока надежно регистрируетс  известными измерительными приборами, например усилителем ИМТ-05. При ввеении датчика в увлажненный изол ционный материал величина тока в измерительной цепи увеличиваетс . образом, датчик, состо щий из двух коаксиально расположенных электродов со сплошной изол цией мегду ними, например фторопластовой, обеспечивёиющей большую механическую прочность датчика, имеющий заточенное под определенным углом острие дл  отвода его на заданную глубину в исследуемый материал, позвол ет производить контроль влажности изол ционного материала посредством измерени  тока, протекающего между торцами электродов датчика. Предлагаемый датчик прост по конструкции , имеет высокую механическую прочность и может использоватьс  дл  контрол  распределени  влажности бумажной изол ции, а также других элластичных материалов по глубине . Формула изобретени  1.Датчик контрол  распределени  влаги в тонкой изол ции, состо щий из двух коаксиальных цилиндрических электродов, из которых внутренний заострен, отличающийс  тем, что, с целью повышени  его надежности и увеличени  разрешающей . способности, пространство между коаксиальными электродами заполнено твердой изол цией с высоким удельным электрическим сопротивлением, причем отношение радиуса внутреннего электрода к толщине сло  изол ции составл ет 20-30, а отношение вниинаго ра-, диуса наружного электрода к толщине изол ции 40-60. 2.Датчик по п. 1, отличающийс  тем, что угол заточки коаксиальных электродов и изол ционной прослойки между ними составл ет 140-160°. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Казарновский Д.М. и др. Испытани  электроизол ционных материалой, Электричество. М., 1963, с. 18-30.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 573743, кл. G 01 N 27/22, 1977 (прототип).