устройство для определения тангенса угла диэлектрических потерь
Классы МПК: | G01R27/26 для измерения индуктивности и(или) емкости; для измерения добротности, например резонансным способом; для измерения коэффициента потерь; для измерения диэлектрических постоянных |
Автор(ы): | Михеев Г.М., Михеев Г.М. |
Патентообладатель(и): | Михеев Георгий Михайлович, Михеев Геннадий Михайлович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-01-03 публикация патента:
27.10.2003 |
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении тангенса угла диэлектрических потерь твердых и жидких диэлектрических материалов, например трансформаторного масла. Техническим результатом изобретения является увеличение точности определения тангенса угла диэлектрических потерь испытуемого объекта при различных частотах приложенного напряжения. Устройство содержит измерительно-вычислительный блок, блок памяти и индикации и измерительную схему с двумя выходами. Измерительное устройство может определять не только разность фазовых углов между входными сигналами, но и их амплитуду напряжений. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Устройство для определения тангенса угла диэлектрических потерь, содержащее высоковольтный трансформатор с дополнительным выводом на высоковольтной обмотке, первый основной вывод которого соединен с первым зажимом испытуемого конденсатора, а второй зажим подключен к общей точке схемы, источник синусоидального сигнала, подключенный к первичной обмотке высоковольтного трансформатора, измерительную схему, один вход которой соединен со вторым зажимом испытуемого конденсатора, другой - с дополнительным выводом высоковольтной обмотки трансформатора, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введена активно-емкостная нагрузка, первый вывод которой подключен ко второму зажиму испытуемого конденсатора, а второй - к общей точке схемы, причем измерительная схема выполнена с измерительно-вычислительным блоком, блоком памяти и индикации, которая измеряет разность фаз
tg








tg







где




где U2 - падение напряжения на активно-емкостной нагрузке;
Uomn - напряжение на дополнительном выводе высоковольтной обмотки;
k - отношение общего числа витков высоковольтной обмотки трансформатора к числу витков дополнительного вывода. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник синусоидального сигнала выполнен с возможностью регулирования, как амплитуды напряжения, подаваемого на первичную обмотку высоковольтного трансформатора, так и частоты. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что источник синусоидальных сигналов имеет дополнительный управляющий вход, подключенный к выходу измерительной схемы, и дополнительный выход, соединенный с дополнительным управляющим входом измерительной схемы.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении тангенса угла диэлектрических потерь твердых электроизоляционных материалов, жидких диэлектриков, например, трансформаторного масла. Известно устройство для измерения тангенса угла диэлектрических потерь [1] , содержащее высоковольтный трансформатор, имеющий отпайку на высоковольтной обмотке для подключения измерительных приборов: вольтметра, ваттметра и амперметра. Однако известное устройство имеет большие габариты, множество соединительных проводов, требует дополнительной обработки измеренных величин, а по точности измерения пригодна лишь для объектов с большой емкостью, например, для турбогенераторов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство, содержащее высоковольтный трансформатор, с дополнительным выводом на высоковольтной обмотке, первый основной вывод которого через последовательно соединенные испытуемый конденсатор и резистор соединен со вторым основным выводом и подключен к общей точке схемы, источник синусоидального сигнала, подключенный к первичной обмотке высоковольтного трансформатора, блок индикации, схема измерения разности фаз, один вход которой подключен к общей точке соединения резистора и испытуемого конденсатора, другой - к дополнительному выводу высоковольтной обмотки трансформатора, а выход соединен с блоком индикации, который измеряет тангенс угла диэлектрических потерь по формуле:tg




где








tg








tg







где





где U2 - падение напряжения на активно-емкостной нагрузке,
Uoтп - напряжение на дополнительном выводе высоковольтной обмотки, k - отношение общего числа витков высоковольтной обмотки трансформатора к числу витков дополнительного вывода, а источник синусоидального сигнала выполнен с возможностью регулирования, как амплитуды напряжения, подаваемого на первичную обмотку высоковольтного трансформатора, так и частоты и имеет дополнительный управляющий вход, подключенный к выходу измерительной схемы, и дополнительный выход, соединенный с дополнительным управляющим входом измерительной схемы. Сущность изобретения заключается в увеличении точности измерения тангенса угла диэлектрических потерь, за счет измерения угла (








U - напряжение на высоковольтной обмотке трансформатора 6,
U1 - падение напряжения на испытуемом конденсаторе 3,
UR, Uc - соответственно напряжение на активной и реактивной составляющих испытуемого объекта 3 при последовательной схеме замещения,
U2 - падение напряжения на активно-емкостной нагрузке Z0 - (4),
I - ток, проходящий через высоковольтную обмотку трансформатора 6, испытуемый объект 3 и активно-емкостную нагрузку 4,


UR0, Uco - соответственно напряжение на активной и реактивной составляющих активно-емкостной нагрузки Z0 при последовательной схеме замещения,





На фиг.3



Устройство работает следующим образом. Напряжение источника синусоидального сигнала 9 подается через высоковольтный трансформатор 6 на испытуемый объект 3. Сигнал, снимаемый с дополнительного вывода 5 высоковольтной обмотки трансформатора 6, и сигнал 2, снимаемый с активно-емкостной нагрузки 4, подаются на измерительную схему. Измерительная схема включает в себя измерительно-вычислительный блок, блок памяти и индикации. Она может определять не только разность фаз



где U2 - падение напряжения на активно-емкостной нагрузке,
Uoтп - напряжение на дополнительном выводе высоковольтной обмотки,
k - отношение общего числа витков высоковольтной обмотки трансформатора к числу витков дополнительного вывода. Измерительная схема также вычисляет тангенс угла диэлектрических потерь (tg

tg








tg







где


U1 - напряжение, которое необходимо приложить на испытуемый конденсатор,
k - отношение общего числа витков высоковольтной обмотки трансформатора к числу витков дополнительного вывода. Измерительная схема позволяет вычислить значение напряжения U1. Оно может быть измерено по формуле (см. фиг.2, 3):

где U1 - падение напряжения на испытуемом конденсаторе 3,
U2 - падение напряжения на активно-емкостной нагрузке Z0 - (4),
Uотп - напряжение на дополнительном выводе высоковольтной обмотки,
k - отношение общего числа витков высоковольтной обмотки трансформатора к числу витков дополнительного вывода. Если величина напряжения U1, вычисляемая измерительной схемой 1, окажется меньше значения U1, заданного в блоке ее памяти, то на его выходе 7 измерительной схемы появится положительный сигнал (+). Этот сигнал воздействует на управляющий вход 8 источника синусоидальных сигналов 9 так, что на его выходе и, значит, на первичной обмотке высоковольтного трансформатора 6 амплитуда синусоидального сигнала увеличится до тех пор, пока падение напряжения на испытуемом конденсаторе 3 - U1 не станет равным значению U1, заложенного в блоке памяти измерительной схемы 1. Если величина напряжения U1, вычисляемая измерительной схемой 1, окажется больше значения U1, заданного в блоке ее памяти, то на его выходе 7 измерительной схемы 1 появится отрицательный сигнал (-). Этот сигнал, в свою очередь также воздействует на управляющий вход 8 источника синусоидальных сигналов 9 таким образом, что на его выходе амплитуда синусоидального сигнала уменьшится до тех пор, пока падение напряжения на испытуемом конденсаторе 3 - U1 не станет равным значению U1, заложенному в блоке памяти измерительной схемы 1. В устройстве также предусмотрено измерение тангенса угла диэлектрических потерь испытуемого конденсатора в зависимости от частоты напряжения, приложенного к нему. Источник синусоидального сигнала 9 выполнен таким образом, что он может генерировать напряжение, приложенное к первичной обмотке высоковольтного трансформатора в широких пределах по частоте. Своим дополнительным выходом 10 он воздействует на дополнительный управляющий вход 11 измерительной схемы 1 и с блока ее памяти выбирает то значение угла


1. М. В. Локшин, П. М. СВИ, Измерение диэлектрических потерь высоковольтной изоляции. М.: Энергия, 1973. -144с. 2. Патент 2115131 РФ. Устройство для определения тангенса угла диэлектрических потерь /Михеев Г.М. //Открытия. Изобретения. 1998. 19. 3. ГОСТ 6581-75 Материалы электроизоляционные, жидкие. Методы электрических испытаний. - М.: Издательство стандартов, 1986. - 23с.
Класс G01R27/26 для измерения индуктивности и(или) емкости; для измерения добротности, например резонансным способом; для измерения коэффициента потерь; для измерения диэлектрических постоянных