Эти приборы, имеющие наименование испытателей кабелей и линий, отличаются друг от друга лишь некоторыми элементами схемы и конструкции. По принципу действия, блок-схеме, техническим характеристикам, регулируемым элементам и способам работы с приборами они одинаковы.
Серийный выпуск отечественных приборов типа ИКЛ-5 был начат в 1957 г. До этого в СССР были выпущены относительно небольшая промышленная серия приборов типа ИКЛ-4 и группа несерийных приборов (ИЛ-1, ИКЛ-2, ИКЛ-3, ИЛС, ИЛ-2 и ИЛ-3), изготовленных ВНИИЭ (ЦНИЭЛ).
В 1958 г. на Всемирной выставке в г. Брюсселе ИКЛ-5 вошел в группу радиоизмерительных приборов, отмеченных золотой медалью.
В настоящее время серийно выпускаются приборы типа Р5-1А.
За 10 лет (1957—1967 гг.) приборы ИКЛ-5, Р5-1 и Р5-1А широко внедрены в практику эксплуатации энергосистем, промышленных предприятий, узлов электросвязи и других предприятий н организаций. Поэтому, несмотря на недостатки по сравнению с более совершенными изделиями, необходимо уделить внимание описанию этих приборов и способам работы с ними. Из указанной группы приборов будем ниже упоминать лишь Р5-1А, имея в виду, что изложение относится и к остальным. Некоторые несущественные различия в устройстве приборов читатель может найти в прилагаемых к ним инструкциях.
Прибор Р5-1А является по назначению универсальным и позволяет определять расстояния до места повреждения, км·.
воздушных линий электропередачи до 300 воздушных линий связи из цветного металла до 300 стальных линий связи . . до 80 силовых кабельных линий до 10
Гарантируемая заводом-изготовителем погрешность измерения не более ±1,5% от измеряемой длины линии [Л. 49, 56].
Структурная схема прибора соответствует рис. 6-1.
Блок-схема его представлена на рис. 6-5. Синхронизация работы всей схемы обеспечивается генератором тактовых импульсов 1. Каждый тактовый импульс запускает блок-задержки развертки 2 и делитель частоты 3.
Рис. 6-5. Блок-схема испытателя кабелей и линий типа Р5-1А.
1 — генератор тактовых импульсов; 2 — блок задержки развертки; 3 — делитель частоты; 4 — блок развертки и подсвета; 5 — блок задержки генератора зондирующих импульсов; 6 — генератор зондирующих импульсов; 7 — усилитель приходящих импульсов; 8 — блок масштабных меток; 9 — индикатор.
Блок 2 вырабатывает прямоугольный импульс, длительность которого tз.р регулируется оператором («Ручной просмотр линии»).
Задний фронт этого импульса запускает блок 4, который создает одинаковые по длительности (tр.п) прямоугольный положительный импульс подсвета луча и линейно изменяющееся напряжение развертки, подаваемое на пластины горизонтального отклонения электроннолучевого индикатора 9. Скорость развертки (и одновременно длительность подсвета) регулируется оператором («Скорость развертки»). Делитель частоты 3 вырабатывает прямоугольные колебания с частотой в 2 раза ниже частоты задающего генератора. Передний фронт каждого периода прямоугольных колебаний запускает блок задержки генератора зондирующих импульсов 5, так что последний срабатывает одновременно с каждым нечетным импульсом задающего генератора. Блок 5 вырабатывает прямоугольный импульс, длительность которого tз.г регулируется оператором (ручкой «Совмещение зондирующего импульса»).
Задний фронт этого импульса используется для запуска генератора зондирующих импульсов 6, который посылает зондирующие импульсы длительностью tи в линию. В течение каждого нечетного полупериода прямоугольных колебаний делителя частоты открывается усилитель приходящих от места повреждения (отраженных) импульсов 7, закрытый в остальное время. В течение каждого четного полупериода колебаний делителя частоты работает блок масштабных меток 8, вырабатывающий серию коротких импульсов с интервалами tм, и смещается по вертикали линия развертки индикатора 9 (подачей смещения на пластины вертикального отклонения).
Таким образом, поочередно делитель частоты обеспечивает подачу на индикатор по линии развертки с зондирующим и отраженным (или несколькими отраженными) импульсами, то смещенной линии развертки с масштабными метками.
Начала обеих линий и соответствующие точки по горизонтали жестко привязаны по времени тактовыми импульсами. Ввиду непрерывного повторения трассы электронного луча и свойств зрения на экране обе линии видны одновременно.
Рис. 6-6. Временная диаграмма для схемы по рис. 6-5.
Номерами 1, 2 и т. д. обозначены импульсы на выходе соответствующих блоков рис. 6-5; З — зондирующий импульс; О — отраженный импульс.
На рис. 6-6 выходные импульсы каждого блока обозначены теми же номерами, что и сами блоки на рис. 6-5.
Изменением интервалов tз.р и tр.п можно просмотреть любой участок линии в любом масштабе расстояний, обеспечиваемом предельной скоростью развертки, независимо от размера экрана. Это означает, что можно на экран вывести как две соседние масштабные метки, так и несколько десятков меток. Обычно сначала при минимальной скорости развертки находят плавным увеличением tз.р (вращением ручки «Просмотр линии») отраженный от места повреждения импульс, затем плавным уменьшением tз.р отсчитывают число целых масштабных интервалов до зондирующего импульса. Последний неполный интервал измеряют при максимальной скорости развертки, выведя на экран отраженный импульс с двумя соседними масштабными метками. Задержка генератора зондирующих импульсов позволяет совместить фронт зондирующего импульса с началом какой-либо масштабной отметки. Для удобства счета используют кратные масштабные метки (через пять основных), на рис. 6-6 они, так же как на экране прибора, имеют большие амплитуды, чем основные метки. Масштабные метки в приборе Р5-1А следуют:
на 1-м диапазоне: основные метки через 2 мксек, кратные метки через 10 мксек,
на 2-м диапазоне: основные метки через 10 мксек, кратные метки через 50 мксек,
на 3-м диапазоне: основные метки через 33,9 мксек, кратные метки через 169,5 мксек.
Первый диапазон в основном предназначен для кабельных линий. Для силовых кабелей при и = 160 м/мксек интервал между основными метками соответствует расстоянию в 160 м.
Масштаб основной и кратной меток 3-го диапазона, предназначенного в основном для воздушных линий, соответствует 5 и 25 км при и = 295 м/мксек.
Второй диапазон занимает промежуточное положение.
Интервалы плавной регулировки времени развертки составляют:
на 1-м диапазоне . 4—30 мксек
на 2-м диапазоне . 20—150 мксек
на 3-м диапазоне . 70—1 000 мксек
Пределы плавной регулировки задержки развертки:
на 1-м диапазоне . до 120 мксек
на 2-м диапазоне . до 800 мксек
на 3-м диапазоне . до 2 000 мксек
Частота посылок в линию зондирующих импульсов на 1-м диапазоне составляет 500—1 000 гц, а на 2-м и 3-м диапазонах 50 гц.
Амплитуда зондирующих импульсов — около 80 в.
Предусмотрено переключение длительности зондирующих импульсов. Как уже отмечалось выше, уменьшение длительности импульсов повышает разрешающую способность, но уменьшает дальность действия.
На выходной нагрузке 35 Ом обеспечивается длительность экспоненциального импульса 0,1 мксек, а на нагрузке 600 Ом — 0,3 мксек. Длительность прямоугольного импульса на нагрузке 75 Ом обеспечивается 1 мксек, а на нагрузках 200 и 600 Ом — соответственно 8 и 15 мксек. Импульсы длительностью до 1 мксек используются на кабельных линиях, а большей длительности — на воздушных.
Приходящие с линии отраженные импульсы могут подаваться как непосредственно на пластины индикатора, так и через усилитель. Коэффициент усиления последнего может изменяться как грубо (положения «200» и «2000»), так и плавно.
В положении «200» усилитель имеет полосу пропускания 5—1000 кГц, в положении «2000» — полосу 5— 600 кГц.
Рис. 6-7. Схема коммутации выхода генератора зондирующих импульсов и входа усилителя приборов Р5-1А и Р5-5.
1 — генератор; 2 — усилитель; 3 — согласующий резистор; 4 и 5 — импульсные трансформаторы; 6 — переключатели; 7, 8 — зажимы: I и II — положения контактов переключателя.
Питание прибора Р5-1А осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 в ±10% или от источника постоянного тока напряжением 24 в через специальный преобразователь типа ППТ-2.
Потребляемая мощность 200 вт, вес прибора 23 кг, габаритные размеры 275X365X545 мм3.
Предусмотрена возможность посылки зондирующих импульсов как по несимметричной схеме (провод — земля), так и симметричной (провод — провод) с помощью выходного импульсного трансформатора.
Кроме того, можно осуществлять посылку и прием импульсов по одним и тем же проводам (общий выход) и по разным проводам (на входе усилителя также может быть включен импульсный трансформатор). Схема коммутации выхода генератора зондирующих импульсов и входа усилителя показана на рис. 6-7.
Выходное сопротивление 3 (рис. 6-7) для согласования с волновым сопротивлением линии регулируется в диапазоне от 30 до 1 500 Ом.
Инструментальные погрешности прибора Р5-1А определяются в основном следующими факторами:
- нестабильностью частоты генератора масштабных меток;
- нелинейностью развертки луча на экране ЭЛТ;
- неидеальностью передних и задних фронтов импульсов, обеспечивающих синхронность работы блоков прибора.
Поскольку генератор масштабных меток не имеет кварцевой стабилизации, то его стабильность не лучше 10-3. Эта нестабильность относится к полному диапазону и вносит погрешность 0,1%. Нелинейность развертки луча обеспечивается около 10%. Такая нелинейность обусловливает существенную погрешность. Если вывести на экран ЭЛТ один масштабный интервал (между двумя соседними метками), то погрешность в отсчете длительности участка на экране составит:
Неидеальность передних и задних фронтов импульсов, обеспечивающих синхронность работы прибора, приводит к некоторому относительному смещению во времени линии импульса и линии масштабных меток на экране, дрожанию лучей. Возникающие погрешности измерения временных интервалов имеют порядок сотых (или одной десятой) долей микросекунды. При этом относительные погрешности существенны для отсчета коротких расстояний.
Приведенные выше рассмотрение и расчеты погрешностей позволяют сделать три существенных вывода:
- При нелинейности развертки не лучше 10% (обеспечить более высокую линейность при принятой конструкции прибора затруднительно) нецелесообразно повышать стабильность интервала масштабных меток, ибо не она определяет основную составляющую суммарной погрешности.
- Гарантируемая заводом-изготовителем погрешность измерения не более ±1,5% от измеряемой длины линии не обеспечивается. Погрешность либо должна гарантироваться относительно данного диапазона (а не измеряемой линии), либо указываться в форме 1,5%±т, мксек, где т — минимальная абсолютная погрешность в микросекундах для данного диапазона. Например, для 1-го диапазона т 0,2-0,3 мксек.
- Для ОМП кабельных линий длиной менее 200 м искатель типа Р5-1А недостаточно эффективен.
Особо следует подчеркнуть, что необходимо разделять гарантируемую погрешность измерения временных интервалов и погрешность измерения расстояний, зависящую от целого ряда дополнительных факторов, рассмотренных в гл. 4.