Низькочастотний пристрій для вимірювання ємкісної та активної провідності для визначення кількості вологи у трансформаторному маслі

Реферат: Низькочастотний пристрій для вимірювання ємкісної та активної провідності для визначення кількості вологи у трансформаторному маслі містить низькочастотний генератор, стабільне джерело напруги, аналогові електронні перемикачі та резистори, вимірювальний двополюсник, центральний електрод якого під'єднано до аналого-цифрового перетворювача, цифровий вихід якого під'єднано до мікроконтролера, який з'єднано з рідкокристалічним індикатором. UA 84145 U (12) UA 84145 U UA 84145 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі електротехніки і може бути використана у масляних трансформаторах для поточного контролю вологості трансформаторного масла під час експлуатації трансформаторів. Найближчого аналогу не виявлено. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою для вимірювання активної та ємкісної провідності, що призведе до підвищення точності вимірювання вологості трансформаторного масла. Поставлена задача вирішується тим, що низькочастотний пристрій для вимірювання ємкісної та активної провідності для визначення кількості вологи у трансформаторному маслі містить низькочастотний генератор, стабільне джерело напруги, аналогові електронні перемикачі та резистори, через які відбувається розряд та заряд ємкості вимірювального двополюсника, центральний електрод якого під'єднано до аналого-цифрового перетворювача, цифровий вихід якого під'єднано до мікроконтролера, який з'єднано з рідкокристалічним індикатором, де відображається кількість вологи у трансформаторному маслі за активною та ємнісною провідністю вимірювального двополюсника з трансформаторним маслом, що залежать від площі під кривими заряду та розряду ємкості, які обраховує мікроконтролер. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображена функціональна схема низькочастотного пристрою для вимірювання ємкісної та активної провідності для визначення кількості вологи у трансформаторному маслі, що містить низькочастотний генератор 1, під'єднаний через нормально розімкнений канал аналогового електронного перемикача 2 до резистора 3, який з'єднаний одночасно з нормально замкненим каналом аналогового електронного перемикача 4, що іншим кінцем з'єднаний з резистором 5, з центральним електродом вимірювального двополюсника 6 з неосушеним маслом в ньому та з аналоговим входом аналого-цифрового перетворювача 7. Вимірювальний двополюсник 6 виконано у формі коаксіального конденсатору з отворами для заливання та зливання трансформаторного масла. Заливний вентиль 8 з'єднаний з заливним отвором вимірювального двополюсника 6, а до зливного отвору під'єднано зливний вентиль 9. Корпус вимірювального двополюсника 6 та резистор 5 з'єднані з загальним виводом. Цифровий вихід аналогоцифрового перетворювача 7 з'єднаний з першим портом мікроконтролера 10. Другий порт мікроконтролера 10 з'єднаний з рідкокристалічним індикатором 11. Третій порт мікроконтролера 10 сполучено з управляючими входами аналогових електронних перемикачів 2 та 4. Генератор 1, аналого-цифровий перетворювач 7, мікроконтролер 10 і рідкокристалічний індикатор 11 під'єднані ланцюгами живлення до стабільного джерела напруги 12. На фіг. 2 показаний графік процесу заряду та розряду ємкості вимірювального двополюсника 6, що змінюється по кривій А, та ступінчасту криву, яка утворюється при аналогоцифровому перетворені аналогової напруги на вході аналого-цифрового перетворювача 7 в еквівалентний цифровий код на виході аналого-цифрового перетворювача 7, що змінюється по кривій Б. Низькочастотний пристрій для вимірювання ємкісної та активної провідності для визначення кількості вологи у трансформаторному маслі функціонує наступним чином. Низькочастотний генератор 1 генерує прямокутні імпульси з частотою 1 Гц, які надходять через нормально розімкнений канал аналогового електронного перемикача 2 та через резистор 3 до центрального електрода вимірювального двополюсника 6. З моменту подачі першого імпульсу на вимірювальний двополюсник 6 ведеться циклічний вимір напруги на ньому через аналоговий вхід аналого-цифрового перетворювача 7 та реєструється мікроконтролером 10. Процес заряду триває до появи негативного фронту імпульсу, після якого формується пауза і відбувається відключення низькочастотного генератора 1 нормально розімкненим каналом аналогового електронного перемикача 2 від схеми та одночасне паралельне підключення нормально замкненим каналом аналогового електронного перемикача 4 до резистора 5. При цьому починається процес розряду вимірювального двополюсника 6 через резистор 5, для якого також ведеться циклічний вимір напруги на двополюснику 6. Цей процес триває до появи позитивного фронту імпульсу низькочастотного генератора 1. Потім усе циклічно повторюється. Оскільки конструкція вимірювального двополюсника 6 виконана у вигляді коаксіального проточного конденсатора, то напруга на вимірювальному двополюснику 6 з неосушеним маслом змінюватиметься по кривій А, як показано на фіг. 2. При цьому аналого-цифровий перетворювач 7 та мікроконтролер 10 повинні вимірювати поточну напругу на вимірювальному двополюснику 6 з частотою, набагато вищою за частоту низькочастотного генератора 1, щоб отримати ступінчасту криву Б, яка максимально близько повторювала б криву А. 1 UA 84145 U 5 10 15 Резистор 3 має бути підібраний так, щоб максимальне значення на кривій заряду складало 90-95 % від вихідної напруги низькочастотного генератора 1, а резистор 5 має бути підібраний так, щоб мінімальне значення на кривій розряду складало 5-10 % від вихідної напруги низькочастотного генератора 1. Це необхідно для підвищення точності контролю. При наявності вологи у маслі достатньо сильно змінюється ємкісна і активна провідність вимірювального двополюсника 6 порівняно з маслом без наявності вологи. Таким чином, площі під кривими А та Б, які можна прийняти однаковими, залежать від співвідношення активної та ємкісної складової провідності вимірювального двополюсника 6, що пов'язана з вологістю трансформаторного масла. Мікроконтролер 10 керує процесом вимірювання вологості трансформаторного масла згідно записаної у нього програми, а саме, вираховує площу під ступінчатою кривою Б і за цією площею вираховує вологість трансформаторного масла по результатах вимірювання співвідношення активної та реактивної складових провідності для процесу зарядки та розряду ємкості вимірювального двополюсника 6, і видає результат на рідкокристалічний індикатор 11. Крім цього мікроконтролер 10 зберігає градуювальні характеристики. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Низькочастотний пристрій для вимірювання ємкісної та активної провідності для визначення кількості вологи у трансформаторному маслі, що містить низькочастотний генератор, стабільне джерело напруги, аналогові електронні перемикачі та резистори, через які відбувається розряд та заряд ємкості вимірювального двополюсника, центральний електрод якого під'єднано до аналого-цифрового перетворювача, цифровий вихід якого під'єднано до мікроконтролера, який з'єднано з рідкокристалічним індикатором, де відображається кількість вологи у трансформаторному маслі за активною та ємнісною провідністю вимірювального двополюсника з трансформаторним маслом, що залежать від площі під кривими заряду та розряду ємкості, які обраховує мікроконтролер. 2 UA 84145 U Комп’ютерна верстка С. Чулій 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