ТВН - Измерение давления в дугогасительных камерах выключателей

Рис. 163. Схема измерения давления в выключателе при помощи индукционного датчика ВЭИ:
1 — стальная мембрана; 2 — якорь, закрепленный на мембране; 3 — магнитопровод; 4 — индуктивная катушка; 5 — механическая развертка осциллографа; 6 — источник света; 7 — зеркальце; 8 — шлейф осциллографа; Δδ — прогиб мембраны; lВ — воздушный зазор; ΔΖΒ — изменение воздушного зазора магнитопровода; I — ток в шлейфе осциллографа.

В процессе создания и испытания масляных или воздушных выключателей важным вопросом является измерение давления в камере или баке выключателя. Измерение давления связано с некоторыми трудностями, так как при коммутации давление в выключателе быстро меняется и может достигать больших значений. Измерение быстро меняющихся больших давлений в электротехнической практике встречается сравнительно редко. В ВЭИ разработан измеритель давлений в баках и камерах масляных и воздушных выключателей. Рассмотрим измерение быстропеременных давлений индукционными · датчиками [19, 66]. Измеряемое давление должно быть записано на осциллограмме, так как оно изменяется с большой скоростью и простое наблюдение (как за показанием манометра) невозможно. Следовательно, изменение давления должно быть преобразовано в изменение тока, протекающего через шлейф магнитного осциллографа. Это преобразование происходит так, как это показано на схеме рис. 163. 

Процесс измерения



Рис. 164. Кривая зависимости индуктивности катушки с изменением давления в выключателе.

Рис. 165. Мостовая схема прибора для измерения давления: Тр — трансформаторы в двух плечах моста; Д — датчик в третьем плече моста; С,R и L — емкость, сопротивление и индуктивность четвертого плеча (резонансного).

Криваядана на рис. 164. Одновременно с изменением индуктивности будет меняться и активное сопротивление за счет потерь в железе (так как меняется магнитный поток). Однако основную роль играет индуктивность, поэтому закон изменения активного сопротивления не рассматривается. Для обеспечения чувствительности прибора необходимо иметь значительную величину индуктивного сопротивления, чтобы изменение этого сопротивления было ощутимым для мостовой схемы. Поэтому в приборе применено напряжение с частотой 1000 гц. Для повышения чувствительности в датчике использован резонанс напряжений (последовательно включены L и С, настроенные в резонанс при частоте 1000 гц). При этом выигрыш в чувствительности получается не за счет повышения напряжения на L и С, которое имеет место при резонансе напряжений, а за счет того, что в исходном режиме (при р=0) сопротивление такой цепи минимально. Следовательно, при той же абсолютной величине изменения индуктивности относительное изменение сопротивления будет максимальным. В мостовой схеме прибора в двух плечах (рис. 165) включены обмотки трансформатора, включенные на выходе генератора 1000 гц. Блок-схема прибора для измерения давлений показана на рис. 166. Прибор состоит из блока питания, общего задающего генератора, генерирующего синусоидальные колебания с частотой 1000 гц, двух усилителей мощности, двух мостовых схем и двух нулевых индикаторов. Конструкция датчика давления показана на рис. 167. Датчик состоит из двух разъемных частей: головки 3 и стакана 6. В головке датчика помещена мембрана 4 с закрепленным на ней якорем 5. Имеющиеся в головке пазы при соединении ее со стаканом фиксируют якорь в строго определенном положении по отношению к магнитопроводу (параллельно ему). В стакане размещена катушка 2, которая закреплена на магнитопроводе 1 Ш-образной формы, и конденсатор 7 с С=0,25 мкф. Каждое деление, нанесенное на головке, соответствует зазору между якорем и сердечником в 0,03 мм. При зазоре 0,6 мм индуктивность датчика и емкость 0,25 мкф находятся в резонансе при частоте питающего напряжения 1000 гц. Для установки зазора 0,6 мм головка ввинчивается в стакан до упора (нулевой зазор), вывинчивается назад на двадцать делений (20·0,03=0,6 мм) и закрепляется стопорным винтом 8. Отметим основные технические характеристики прибора. Прибор может одновременно измерять давление в двух точках двумя датчиками.  

Показания прибора фиксирует осциллограф, имеющий шлейфы с величиной сопротивления 1-2 ом и собственной частотой колебаний не ниже 3 кгц (так как давление записывается на осциллограмме в виде модулированных по амплитуде колебаний частоты 1 кгц). Прибор для измерения давления имеет набор датчиков на номинальные давления 5, 20, 50 и 100 ати. Толщины мембран: на 5 ати — 0,5 мм; на 20 ати — 1 мм; на 50 ати — 1,5 мм и на 100 ати — 2 мм. Диапазон измеряемых давлений для каждого датчика (находится) в пределах от 0,1 до 1,1 номинального значения. При номинальном давлении каждого датчика прибор имеет на выходе ток порядка 50 — 60 ма. Настройка прибора на нуль производится двумя ручками; установленными на лицевой панели прибора (L и R моста). Степень настройки прибора на нуль определяется по нуль-индикатору.  

Перед работой с прибором надо выбрать датчики в соответствии с ожидаемым давлением и отградуировать прибор. Для этого надо присоединить датчики к прибору и сбалансировать мосты (левую и правую половины) по нуль-индикаторам (ручками LuRмоста). Затем для получения желаемого отклонения на осциллограмме вместе с шунтами включаются шлейфы магнитного осциллографа. После этого при помощи градуированного пресса для каждого датчика устанавливают номинальное давление и выбирают необходимое отклонение шлейфа, то есть нужный шунт. Градуировочный пресс давления имеет нарезные отверстия для ввинчивания датчика давления и манометра. Индуктивный датчик давления, ввинченный в пресс, соединен с сбалансированным измерительным мостом переменного тока. Поднимая давление в прессе, по манометру определяют его величину и снимают осциллограмму с вибратором измерительного моста. Таким образом, получают зависимость отклонения луча х (рис. 163) от давления Р. После градуировки отключают шлейфы, датчики устанавливают на испытуемом аппарате и соединяют с прибором коаксиальными экранированными кабелями типа РК. Затем включают шлейфы и подстраивают нули, контролируя отклонение на экране осциллографа более точно, чем по нуль-индикатору. Экранирующую оболочку кабеля подключают к заземленной клемме прибора.