Пристрій для контролю температури електрообладнання

Реферат: Винахід належить до техніки температурних вимірювань, а саме до вимірювання температури електрообладнання, що знаходиться під напругою. Пристрій для контролю температури електрообладнання, містить генератор електричних і світлових імпульсів, реєструючий пристрій, волоконно-оптичні ізоляційні елементи, волоконно-оптичні лінії, які містять послідовно з'єднані поляризатори, давачі температури, виготовлені із термооптичного матеріалу, загальний для всіх світловодно-оптичних систем світловодний конус, аналізатор, електричний фільтр, приймач випромінювання, зв'язаний з ключовою схемою, при цьому ключова схема двома виходами зв'язана через поляризатор та давач температури з світловодним конусом. В пристрій додатково введені світловодно-оптичні розгалужувачі, світловодно-оптичні роз'єднувачі, світловодний фокон, оптична призма, при цьому поляризатори одночасно є і фільтрами випромінювання, генератор імпульсів електрично зв'язаний з приймачем випромінювання, який має кількість світлочутливих зон у відповідності із кількістю фільтрівполяризаторів. Технічним результатом винаходу є підвищення безпеки експлуатації та ефективності використання. UA 102286 C2 (12) UA 102286 C2 UA 102286 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до техніки температурних вимірювань, а саме до вимірювань температури обладнання, що знаходиться під напругою. Відомий пірометр для вимірювання температури в N точках, що містить генератор імпульсів, реєструючий прилад, оптимальні елементи, N лінзові та світловодно-оптичні системи, в яких є послідовно з'єднані поляризатор, оптичний елемент, загальний для всіх світловодно-оптичних систем світловодний корпус, також аналізатор, спектральний фільтр, приймач випромінення, зв'язаний з ключовою схемою, при цьому ключова схема своїм виходом з'єднана відповідно через блок нелінійних функцій та лінію затримки з комутатором, лінія затримки своїм виходом з'єднана з реєструючим пристроєм, генератор імпульсів електрично з'єднаний з комутатором і ключовою схемою [Авт. свід. СРСР № 728001, Бюл. "Изобретеня…" № 14, 1980.] Недоліком пірометра є те, що він не дозволяє достовірно виконувати вимірювання температури частин електрообладнання, що знаходяться під напругою. Крім того, використання лінзово-оптичних систем не дає можливості розмістити лінзи в усіх точках вимірювання температури, а особливо характерної точки, і пов'язане з чутливістю до розстрою. Найближчим до заявленого об'єкту є пристрій для вимірювання температури електрообладнання в N точках, що містить генератор електричних і світлових імпульсів, реєструючий пристрій, волоконно-оптичні ізоляційні елементи, N+2 волоконно-оптичні лінії, які містять послідовно з'єднані поляризатори, датчики температури, виготовлені із термооптичного матеріалу, загальний для всіх світловодно-оптичних систем світловодний конус, аналізатор, приймач випромінення, пов'язаний з ключовою схемою, при цьому ключова схема двома виходами пов'язана, відповідно через блок нелінійних функцій та лінію затримки, з комутатором, лінія затримки своїм виходом пов'язана з реєструючим пристроєм, генератор імпульсів електрично з'єднаний з комутатором і ключовою схемою, а одна еталонна волоконно-оптична лінія зв'язана через поляризатор та давач температури із світловодним конусом. [Патент. Україна № 61498; Бюл. № 6, 2006.] Недоліком пристрою для вимірювання температури електрообладнання є можливість пробою волоконно-оптичних елементів, що може привести до виходу з ладу пристрою, та неможливість бути використаним для вимірювання температури декількох електроустановок. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення пристрою для контролю температури електрообладнання, в якому шляхом введення в схему нових елементів та їх зв'язків забезпечується практичне зменшення випадків пробою волоконно-оптичних ізоляційних елементів при можливості вимірювання температури в ряді електроустановок і за рахунок цього - підвищення рівня безпеки експлуатації та ефективності використання для багатьох об'єктів. Задача вирішується тим, що в пристрій для контролю температури електрообладнання, що містить генератор електричних і світлових імпульсів, реєструючий пристрій, волоконно-оптичний ізоляційний елемент, волоконно-оптичні лінії, що містять послідовно з'єднані поляризатори, давачі температури, виготовлені з термооптичного матеріалу, загальний для всіх світловоднооптичних систем світловодний конус, аналізатор, приймач випромінення, зв'язаний з ключовою схемою, при цьому ключова схема двома виходами зв'язана, відповідно через блок нелінійних функцій та лінію затримки з комутатором, лінія затримки своїм виходом зв'язана з реєструючим пристроєм, генератор імпульсів електрично зв'язаний з комутатором і ключовою схемою, а одна еталонна волоконно-оптична лінія зв'язана через поляризатор та давач температури із світловодним конусом, додатково введені світловодно-оптичні розгалужувачі, 2 світловоднооптичні роз'єднувачі, послідовно розміщені світловодний фокон та оптична призма, при цьому поляризатори одночасно являються і фільтрами випромінювання, а генератор імпульсів електрично зв'язаний з приймачем випромінювання, який має кількість світлочутливих зон у відповідності із кількістю фільтрів-поляризаторів. На кресленні приведена функціональна схема пристрою для контролю температури електрообладнання. Пристрій для контролю температури електрообладнання містить синхронний генератор електричних та світових імпульсів 1, реєструючий пристрій 2, термооптичні елементи 5, аналізатор 7, світловодно-оптичні системи 3, світловодний конус 6, світловодно-оптичні розгалужувачі 8, приймач випромінювання 9, зв'язаний з ключовою схемою 10, при цьому ключова схема 10 двома виходами зв'язана відповідно через блок нелінійних функцій 12 та лінію затримки 11 із комутатором 13. Блок нелінійних функцій 12 пов'язаний з реєструючим пристроєм 2. Генератор електричних та синхронних світлових імпульсів 1 електрично з'єднаний з комутатором 13 і ключовою схемою 10. Крім того генератор електричних та світлових імпульсів 1 виходом через світло водно-оптичний роз'єднувач 19, волоконно-оптичний ізоляційний елемент 14 і світловоди 15, 16 через фільтри-поляризатори 4 та термооптичні елементи 5 пов'язаний зі світловодним конусом 6. При цьому еталонний світловод 16 через 1 UA 102286 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поляризатор 4 та термооптичний елемент 5 безпосередньо зв'язаний з світловодним конусом 6, а для інших N оптичних систем 3 між термооптичним елементом 5 і світловодним конусом 6 розташовані волоконно-оптичні лінії 17. Після світловодного конуса 6 розташована волоконнооптична лінія 18, що через волоконно-оптичний ізоляційний елемент 14, світловод 15, світловодно-оптичний роз'єднувач 19, світловодний фокон 20, оптичну призму 21 та аналізатор 7 зв'язана з приймачем випромінювання 9, який має електричний зв'язок з генератором імпульсів 1. Пристрій для контролю температури електрообладнання працює наступним чином. Генератор електричних і синхронних світлових імпульсів 1 генерує електричні і світові імпульси. Світлові сигнали через світловодно-оптичні лінії 3 по світловоду 15, світловодно-оптичний роз'єднувач 19, волоконно-оптичний ізоляційний елемент 14, світловодно-оптичний розгалужувач 8, фільтр-поляризатор 4 і термооптичний елемент 5 попадають в світловодний конус 6. Для еталонного світловода 16 світловий сигнал досягає світловодного конуса 6 безпосередньо після фільтра-поляризатора 4 і термооптичного елемента 5. Після світловодного конуса 6 імпульси світла проходять волоконно-оптичну лінію 18, волоконно-оптичний ізоляційний елемент 14, світловод 15, світловодно-оптичний роз'єднувач 19, світловодний фокон 20, оптичну призму 21, аналізатор 7 та фіксуються приймачем випромінювання 9. В приймачі випромінювання 9 за проміжок часу Т перетворюється N+1 імпульс з періодом T/N. Перетворені приймачем випромінювання 9 імпульси напруги, що відповідають сигналу відповідної точки вимірювання і інтенсивності світла еталонного світловода 16, розподіляються ключовою схемою 10. При цьому N+1 імпульс поступає на лінію затримки 11. Час затримки еталонного імпульсу після попереднього еталонного імпульсу t = T(N+1)/N. Коли надходить і-й вимірювальний імпульс з приймача вимірювання 9 поступає сигнал, який відповідає інтенсивності світла і-ї чутливої зони, на перший вхід блока нелінійних функцій 12, комутатор 13, за сигналом електричного імпульсу генератора синхронних електричних і світлових імпульсів 1, вибирає затриманий на час tз = iT/N еталонний імпульс, посилаючи його на другий вхід нелінійних функцій 12. З виходу блока нелінійних функцій 12 на реєструючий пристрій 2 надходить сигнал Ui = f(Ai/Ві), де f - нелінійна функція, за якою змінюється інтенсивність світла сигналу, що проходить через термооптичний елемент в залежності від температури; Аі виміряний сигнал, пропорційний інтенсивності світла, що проходить через і-й термооптичний елемент 5; Ві - еталонний сигнал, пропорційний інтенсивності світла еталонного світловода 16, затриманий на час tз = іТ/N; Ui - сигнал на виході блока нелінійних функцій 12, який відповідає значенню температури точки вимірювань. Приведена послідовність може бути реалізована шляхом послідовного ввімкнення відокремленої частини через світло водно-оптичні роз'єднувачі до декількох об'єктів. Запропонований пристрій для контролю температури електрообладнання, в порівнянні з відомими, дозволяє за рахунок світловодно-оптичних роз'єднувачів та світловодно-оптичних розгалужувачів підвищити безпеку експлуатації та ефективність використання для багатьох об'єктів. Використання фільтрів-поляризаторів із оптичною призмою та приймача випромінення зі світлочутливими зонами створюють умови для більш ефективного вимірювання температурних режимів роботи електроустаткування. Пристрій для контролю температури електрообладнання може бути реалізований при виготовленні термооптичних елементів на основі монокристалічних плівок - феритгранатів з електричною схемою керування, що включає елементи великих інтегральних схем, інтерфейсу, серійних елементів радіоелектронних пристроїв і волоконно-оптичних ліній зв'язку. Роботу ключової схеми, лінії затримки, блока нелінійних функцій та комутатора можна забезпечити шляхом використання типових блоків мікропроцесорної техніки. Для реєстрації значень температури можна використовувати магніто-електронні записувачі. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Пристрій для контролю температури електрообладнання, що містить синхронний генератор електричних і світлових імпульсів, волоконно-оптичні ізоляційні елементи, паралельно з'єднані світловодно-оптичні системи, що містять послідовно з'єднані фільтри-поляризатори, термооптичні елементи, волоконно-оптичні лінії, еталонну волоконно-оптичну лінію, що містить послідовно з'єднані еталонний світловод, фільтр-поляризатор та термооптичний елемент, загальний для всіх світловодно-оптичних систем світловодний конус, аналізатор, приймач випромінювання, зв'язаний з ключовою схемою, при цьому ключова схема двома виходами зв'язана відповідно через блок нелінійних функцій та лінію затримки з комутатором, блок нелінійних функцій своїм виходом зв'язаний з реєструючим пристроєм, синхронний генератор 2 UA 102286 C2 5 10 електрично зв'язаний з комутатором та ключовою схемою, який відрізняється тим, що додатково введені світловодно-оптичний розгалужувач, два світловодно-оптичні роз'єднувачі, фокон та оптична призма, при цьому поляризатори одночасно є і фільтрами випромінювання, синхронний генератор з'єднаний з послідовно з'єднаними першим світловодно-оптичним роз'єднувачем, першим волоконно-оптичним роз'єднувачем, першим світловодом, світловоднооптичним розгалужувачем, що з'єднаний з паралельно з'єднаними світловодно-оптичними системами та еталонною волоконно-оптичною лінією, світловодний конус послідовно з'єднаний з другим світловодом, другим ізоляційним елементом, другим світловодно-оптичним роз'єднувачем, фоконом, призмою, аналізатором та приймачем випромінювання, який має кількість світлочутливих зон у відповідності із кількістю фільтрів-поляризаторів та електрично зв'язаний з синхронним генератором. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3