Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Совершенствование диагностирования увлажнения изоляции асинхронных двигателей в сельском хозяйстве за счет контроля ее емкостного сопротивления Худяков Денис Александрович

Совершенствование диагностирования увлажнения изоляции асинхронных двигателей в сельском хозяйстве за счет контроля ее емкостного сопротивления
<
Совершенствование диагностирования увлажнения изоляции асинхронных двигателей в сельском хозяйстве за счет контроля ее емкостного сопротивления Совершенствование диагностирования увлажнения изоляции асинхронных двигателей в сельском хозяйстве за счет контроля ее емкостного сопротивления Совершенствование диагностирования увлажнения изоляции асинхронных двигателей в сельском хозяйстве за счет контроля ее емкостного сопротивления Совершенствование диагностирования увлажнения изоляции асинхронных двигателей в сельском хозяйстве за счет контроля ее емкостного сопротивления Совершенствование диагностирования увлажнения изоляции асинхронных двигателей в сельском хозяйстве за счет контроля ее емкостного сопротивления
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Худяков Денис Александрович. Совершенствование диагностирования увлажнения изоляции асинхронных двигателей в сельском хозяйстве за счет контроля ее емкостного сопротивления : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.02 / Худяков Денис Александрович; [Место защиты: Сарат. гос. аграр. ун-т им. Н.И. Вавилова].- Саратов, 2008.- 139 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/835

Содержание к диссертации

Введение

1.Постановка задач исследования 8

1.1. Краткий обзор условий эксплуатации и структуры парка асинхронных двигателей 8

1.2. Причины отказов асинхронных двигателей 12

1.3. Обзор способов диагностирования изоляции асинхронных двигателей 15

1.4. Требования к устройствам диагностирования 28

1.5. Постановка задач исследования 33

2. Теоретическое обоснование диагностического параметра степени увлажнения изоляции 35

2.1. Методика исследования 35

2.2. Качественный анализ поведения изоляции при её увлажнении 36

2.3. Выбор главного диагностического параметра и схемы его измерения 40

2.4. Количественная связь диагностического параметра со степенью увлажнения изоляции 44

2.5. Теоретическое обоснование нормативных значений диагностического параметра 52

2.5.1.Постановка задачи 52

2.5.2.Вывод уравнения диагностического параметра 53

2.5.3,Обоснование контрольного значения диагностического параметра 67

2.6. Выбор допусков на диагностический параметр с помощью векторного анализа 69

2.7. Выводы 76

3. Экспериментальные исследования 78

3.1. Методика исследования 78

3.2. Краткое описание экспериментальных установок 78

3.2.1. Описание стационарной установки

3.2.2. Разработка переносного прибора контроля влажности изоляции электродвигателей 82

3.3. Инструкция по эксплуатации прибора контроля влажности изоляции электродвигателей 96

3.4. Лабораторные исследования 97

3.4.1. Экспериментальное исследование изменения сопротивления изоляции электродвигателя в зависимости от её увлажненности 97

3.4.2. Экспериментальное исследование работы разработанного прибора контроля влажности изоляции 103

3.5. Производственные испытания 106

3.6. Выводы

4. Оценка экономической эффективности применения разработанного способа контроля степени увлажнения изоляции 110

5. Общие выводы 117

Библиографический список использованной литературы

Введение к работе

Актуальность темы

Электрификация сельского хозяйства привела к прогрессивным структурным изменениям орудий и средств труда. Основой эффективного использования новой техники является высокая надежность ее элементов и в первую очередь электрооборудования. В случае его выхода из строя действие электрифицированных машин нельзя равноэффективно заменить ни за счет применения другой техники, ни за счет ручного труда. Это сопровождается значительным технологическим ущербом.

Среди мер по поддержанию высокой надежности важную роль имеет организация системы технического обслуживания. Для некоторых объектов применима система планово – предупредительного обслуживания, а для большинства электроустановок, отказы которых приводят к громадному ущербу, необходимо диагностическое обслуживание. Однако внедрение такого обслуживания сдерживается недостаточной изученностью закономерностей появления отказов электрооборудования из – за его сложности. Поэтому электротехнические службы не обеспечены средствами диагностирования.

Известно, что самым ответственным и малонадежным элементом электрических двигателей является их изоляция. Среди причин отказов на первом месте находится ее увлажнение. Попытки защиты от увлажнения дополнительными средствами не нашли положительного эффекта. Решение этой проблемы возможно за счет своевременного диагностирования степени увлажнения изоляции. Для этого разработано несколько способов, но они реализованы на основе устаревших элементов, громоздки и требуют больших трудозатрат на проведение измерений. Кроме того выпуск таких приборов прекращен, хотя потребность в них составляет около 25000 шт. для сельского хозяйства Российской Федерации.

Теоретические вопросы, посвященные увлажнению изоляции и ее защиты рассматривали в своих работах российские ученые: Прищеп Л. Г., Бородин И. Ф., Ерошенко Г. П., Пястолов А. А., Сырых Н. Н., Таранов М. А., Оськин С. В., Немировский А. А., Казимир А. П. и др.; и зарубежные ученые Мартыненко И. И., Калыков Б. Р., Грундулис А. О и др.

Изучение особенностей процесса увлажнения изоляции с целью создания нового портативного прибора на основе цифровой техники является актуальной научно – технической задачей. Работа входит в координационный план Саратовского ГАУ им. Н. И. Вавилова по теме № 6 «Повышение эффективности энергетического обеспечения систем АПК».

Цель работы: снижение интенсивности отказов из – за увлажнения изоляции асинхронных двигателей в сельском хозяйстве за счет совершенствования ее диагностирования.

Объектом исследования служит изоляция асинхронного двигателя и портативный прибор контроля влажности изоляции асинхронных двигателей.

Предмет исследования: закономерности изменения диагностического параметра степени увлажнения изоляции асинхронных двигателей от характера электрического воздействия, вида оборудования и окружающей среды.

Задачи исследования:

  1. Провести анализ условий эксплуатации и причин отказов асинхронных двигателей. Выполнить обзор существующих способов диагностирования увлажнения изоляции;

  2. теоретически обосновать выбор главного диагностического параметра степени увлажнения изоляции (ОПНИ) и схемы его измерения;

  3. обосновать контрольное значение диагностического параметра, позволяющее достоверно определить потребность асинхронного двигателя в сушке;

  4. разработать техническое обеспечение способа диагностирования увлажнения изоляции по контролю ее емкостного сопротивления;

  5. выполнить лабораторные и производственные исследования для проверки достоверности теоретических результатов и определения экономической эффективности разработанного способа диагностирования степени увлажнения изоляции.

Методика исследования. В работе использованы аналитические и экспериментальные методы исследования. Основой базы исследования приняты процессы, происходящие в диэлектрике под воздействием переменного электрического поля. В экспериментальных исследованиях использовались современные средства измерительной техники.

Научную новизну составляют:

- закономерность изменения главного диагностического параметра в зависимости от степени увлажнения изоляции с учетом сопротивления сквозному току утечки;

- способ диагностирования степени увлажнения изоляции основанный на определении отношения падений напряжений на изоляции асинхронного двигателя при частотах 2 и 50 Гц;

- схема измерения диагностического параметра, состоящая из последовательно включенных балластной емкости, изоляции асинхронного двигателя и портативного прибора;

- контрольное значение диагностического параметра, позволяющее достоверно определять состояние увлажнения изоляции асинхронного двигателя, в условиях эксплуатации.

Практическая ценность работы: разработан портативный прибор контроля влажности изоляции асинхронных двигателей для энергетических служб сельскохозяйственных предприятий позволяющий оперативно и достоверно оценить степень увлажнения изоляции на месте установки оборудования с помощью отношения падения напряжения на изоляции (ОПНИ). Трудозатраты на диагностирование сокращаются в 5 раз.

Публикация результатов исследования: По материалам диссертации опубликовано 6 работ, в том числе одна работа в периодических научных и научно – технических изданиях рекомендованных ВАК. Общий объем публикаций составил 1,1 п.л, из них 0,64 п.л. принадлежит соискателю.

На защиту выносятся:

- обоснование рациональной методики контроля степени увлажнения изоляции асинхронных двигателей;

- выбор главного диагностического параметра степени увлажнения изоляции асинхронных двигателей;

- разработка способа диагностирования степени увлажнения изоляции асинхронных двигателей;

- обоснование контрольных значений диагностического параметра степени увлажнения изоляции;

- результаты экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях;

- оценка экономической эффективности внедрения способа.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Диссертационная работа изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 35 рисунка, 7 приложений. Список использованной литературы включает 137 наименований, из них 11 на иностранных языках.

Требования к устройствам диагностирования

Среди причин отказов асинхронных двигателей первое место занимают перегрузки и заклинивание рабочих органов (40 %); увлажнение изоляции - 38 %, неполнофазное питание 22 %, прочие причины - 8 %. Ремонтный фонд асинхронных двигателей имеют образцы со следующими неисправностями: повреждение обмотки - 80 %; повреждение подшипников - 9 %; поломки станины — 8 %; другие неисправности - 3 %. В общем числе двигателей поступающих в ремонт лишь 6-8 % не подлежат ремонту или требуют высоких технологий по восстановлению деталей или узлов. К таким повреждениям относятся: сдвиг пакетов стали статора и ротора из-за их задевания, искривление или поломка выходного конца вала и т.д. В различных отраслях сельскохозяйственного производства режимы работы асинхронных двигателей не одинаковы. Они наиболее легкие в мастерских и подсобных предприятиях, более тяжелые в растениеводстве и животноводстве. Наблюдения показали, что в животноводстве электродвигатели, как правило, работают с недогрузкой. Это приводит к снижению КПД и cos ф.

Сельскохозяйственное производство отличается сезонностью и, в основном, односменной работой. Суточная и годовая цикличность технологических процессов, обусловленная биологическими ритмами развития растений и животных, ограничивает время фактической работы. Время работы асинхронного двигателя зависит от объема производства, технологии, числа работающих машин и их производительности. Так, в хозяйствах зерно-скотоводческого направления 30 % асинхронных двигателей используется менее 500 ч/год, 50 % - до 1000 ч/год и только 20 % - более 1000 ч/год. В животноводстве среднее годовое использование — 600 ч, в растениеводстве - около 800 ч и только в отдельных процессах может достигать 1500 ч. [29, 33, 45]. Распространены случаи, когда электродвигатели работают не более 3...5 месяцев по 0,5...2 часа в сутки. Эти показатели далеки от тех, которые принимаются при проектировании асинхронных двигателей, так как на всех кратковременных процессах, как правило, установлены двигатели общепромышленного назначения, рассчитанные на длительную работу при номинальной нагрузке. Малая продолжительность использования асинхронных двигателей позволяет допускать их перегрузки без ущерба для срока службы [59]. Однако длительность использования асинхронных двигателей тесно связана с явлениями тепло - и влагообмена между изоляцией двигателя и окружающей средой. Электрические установки, работающие на открытом воздухе, подвергаются действию атмосферных осадков и больших суточных и сезонных перепадов температур. Суточные колебания температуры и влажности могут привести к образованию конденсата внутри установки и к увлажнению изоляции. Такие установки обычно используют сравнительно редко, включают в работу с большими перерывами. За время перерывов в работе может произойти увлажнение изоляции и при очередном включении — электрический пробой в ослабленном мест.

При повышенной влажности воздуха на поверхности изоляционного материала образуется пленка влаги. Поверхностное сопротивление изоляции при этом резко понижается. Образованию пленки воды в большой мере способствуют местные загрязнения. Через трещины и поры влага проникает внутрь изоляции, снижая ее электрическое сопротивление.

Режимы работы асинхронных двигателей влияют на изоляцию обмоток и, как следствие, на их надежность. При малом времени использования асинхронных двигателей особую значимость приобретают режимы пуска. Пуск асинхронных двигателей в сельскохозяйственном производстве из-за большой протяженности ВЛ и относительно малой мощности трансформаторов может оказаться затяжным. Кроме того, ряд технологических машин имеют значительный статический момент сопротивления при пуске. Следует учитывать и тяжелые условия эксплуатации асинхронных двигателей, используемых в сельскохозяйственном производстве. Низкие температуры окружающей среды, при которых работают навозоуборочные транспортеры, приводят к примерзанию транспортера к лотку, по которому он перемещается, и двигатель при пуске оказывается заклиненным. Заклинивание ротора также наблюдается при пуске двигателя, рабочие машины, которых остались загруженными от предыдущей технологической операции. Остановка рабочей машины может произойти не только по технологическим причинам, но и в результате перерывов в электроснабжении.

Перечисленные выше режимы работы асинхронных двигателей сопровождаются опасными для обмотки динамическими и тепловыми воздействиями от значительных пусковых и аварийных токов. Если такие режимы работы возникают у оборудования с увлажненной изоляцией, это вполне может привести к пробою изоляции и выходу асинхронного двигателя из строя.

Теоретическое обоснование нормативных значений диагностического параметра

В зависимости от характера связей между заряженными частицами диэлектрика и механизмом смещения этих частиц различают два класса диэлектриков: 1. диэлектрики, молекулы которых построены из электрических зарядов столь симметрично, что в отсутствие внешнего электрического поля их электрический дипольный момент равен нулю; 2. диэлектрики, молекулы которых в отсутствии внешнего поля обладают некоторым определенным моментом.

Молекулы диэлектриков первого класса носят название квазиупругие. Таким диэлектрикам присуща упругая поляризация. В этом виде поляризации участвуют сильно связанные частицы вещества, смещающиеся на относительно небольшие расстояния. Смещение происходит практически мгновенно, без потерь энергии. К упругим видам поляризации относятся электронная, атомная, ионная, упругая дипольная поляризация [106].

Электронная поляризация наблюдается во всех диэлектриках и представляет собой упругое смещение центра масс электронных облаков атомов под действием электрического поля. При этом образуются разделенные в пространстве пары электрических зарядов. Влияние температуры на электронную поляризацию несущественно и проявляется за счет уменьшения числа частиц в единице объема вещества вследствие его расширения при повышении температуры.

Атомная поляризация возникает вследствие смещения в электрическом поле друг относительно друга разнородных атомов, имеющих общие электронные оболочки. Ионная поляризация, частный случай атомной, возникает при" смещении относительно центров упруго связанных ионов, образующих кристалли 38 ческую решетку. Время установления ионной поляризации на 1...2 порядка больше чем у электронной. Упругая дипольная поляризация наблюдается в кристаллах, в которых молекулы - диполи не изменяют своей равновесной ориентации под влиянием тепловых колебаний, но поворачиваются на некоторый угол под действием электрического поля.

Перечисленные виды поляризации при скачкообразном изменении напряженности поля устанавливаются за время 10" "— 10" с.

Молекулы диэлектриков второго класса носят название — твердые. Таким диэлектрикам присуща релаксационная поляризация. Главным отличием релаксационной поляризации от упругой является то, что в релаксационном процессе участвуют частицы, которые могут изменять свои равновесные состояния при тепловых колебаниях. При поляризации этих диэлектриков силы электрического поля стремятся повернуть оси молекул по направлению этого поля, т.е. стремятся упорядочить ориентацию электрических моментов молекул. Однако поляризация диэлектрика не сразу достигает максимума, соответствующего установке всех молекул по направлению поля, а возрастает пропорционально напряженности электрического поля, т.к. беспорядочное тепловое движение молекул и их взаимное столкновение стремится нарушить упорядоченность ориентации их осей, т.е. стремятся деполяризовать диэлектрик. Очевидно, что поляризация диэлектриков этого класса будет резко падать с повышением температуры. Дипольная поляризация связана с потерями энергии, т.к. поворот диполей требует преодоления сопротивления соседних, что приводит к необратимому преобразованию энергии. Данный вид поляризации относится к числу медленных. Время установления диполь-ной поляризации на несколько порядков превышает время установления электронной поляризации [106, 9].

Медленнее всего происходит процесс установления поверхностной поляризации. Этот вид поляризации появляется в случае, когда диэлектрик составлен из двух материалов с различными удельными проводимостями. Поскольку зарядам легче продвигаться через один составляющий материал, чем через другой, на пограничной поверхности возникают свободные заряды; их накопление повышает общий заряд в системе, что равноценно увеличению диэлектрической проницаемости[9].

Как видно из рисунка 2.2. изоляция электрической машины представляет собой сложную систему, состоящую из разнородных электроизоляционных материалов имеющих разные диэлектрические свойства. Помимо приведенных на рисунке 2.2. крупных элементов изоляции в систему входят также изоляция проводника, изоляция витка, прокладка между витками, прокладка между рядами проводников. Так как каждый элемент изоляции является диэлектриком, то при приложении электрического поля в изоляции возникает явление поляризации. Элементы изоляции сделаны из разных электроизоляционных материалов, поэтому процесс поляризации для каждого из них проходит по-разному. При приложении электрического поля одновременно подвергаются поляризации все элементы изоляции, соответственно имеют место разные виды поляризации: электронная, ионная, дипольная. Время установления этих видов поляризации отличаются друг от друга на 2...3 порядка, и не превышает 10"5с.

Краткое описание экспериментальных установок

Изменение значения падения напряжения на изоляции при изменении степени увлажнения изоляции на разных частотах будет равно: при Сб = 2ССМ U2 изменится на 11,3%, U5o - на 1,2%, ОПНИ - на 11,6%; при CG= Ссм U2 изменится на 15,8%, U50 - на 1,8%, ОПНИ - на 14,2%; при Сб= 0,5ССМ U2 изменится на 19,7%, U50- на 2,3%, ОПНИ- на 17,7%.

Из представленных данных видно, что при разных значения балластного конденсатора чувствительность схемы остается примерно одинаковой и достаточно высокой по сравнению со схемой, в которой используется балластный резистор. Кроме того, характер кривых U,,3(f) также сохраняется одинаковым, а ОПНИ при любых значениях балластного конденсатора стремится к 1, если а— 1. Следовательно, возможно определение одного единственного предельного значения диагностического параметра для любой балластной емкости, а значит, степень увлажнения изоляции можно определить с достаточной достоверностью. Таким образом, исходя из всего выше изложенного, можно прийти к выводу о целесообразности использования измерительной схемы, балластным элементом которой является емкость.

Для подтверждения правильности выбора измерительной схемы проведем векторный анализ представленных измерительных схем, но с учетом что Ry co. Диаграммы приведены для случаев: Ry= 500 МОм, степень увлажнения изоляции С2 /C50-I; Ry 9,7 Мом, степень увлажнения изоляции С2 /С5о 1,3- При этом значение балластного резистора R6=16 МОм, а балластный конденсатор принимается равным значению геометрической емкости Сб= 1000 пФ. Диаграммы построены в масштабе 1:1.

Из анализа векторных диаграAмм видно, что при измерении по схеме с балластным резистором соотношение векторов UH3 50 и Пиз 2 мало отличаются друг от друга при изменении степени увлажнения изоляции. ОПНИ изменится на 1,3% при изменении С2 /С50 от 1 до 1,3.

При измерении падения напряжения по схеме с балластным конденсатором вектора и„3 so и инз 2 находятся на границе окружности с радиусом, который определяется значением балластной емкости. При разной степени увлажненности вектор UH3 50 практически не изменяется, в то время как вектор ииз 2 изменяется от значения равного вектору UH3 50 и стремится к 0. Таким образом, отношение падений напряжений на изоляции (ОПНИ) изменяется от 0 до 1, при любых значениях балластного конденсатора.

Таким образом, при измерении ОПНИ схема (б) обладает наибольшей чувствительностью и стабильностью и позволяет наиболее достоверно оценивать степень увлажнения изоляции.

Векторные диаграммы напряжений: а и б для схем измерения с балластным резистором; виг для схем с балластным конденсатором Учет влияния сопротивления утечки на напряжение на изоляции.

Уравнение 2.13 характеризует изменение напряжения на диагностируемом объекте, имеющем идеальную изоляцию при изменении частоты измерительной сети. Рассмотрим, как будет изменяться напряжение на реальной изоляции при изменении частоты измерительной сети. Если в схеме измерительной цепи (рис. 2.8) Ry co то полная проводимость изоляции не будет иметь чисто емкостный характер и будет являться комплексной величиной. Y = J— jcoCm, (2.14) КУ где Ry — сопротивление утечки, характеризующее активную составляющую комплексной проводимости изоляции. Учитывая уравнение 2.10 выражение комплексной проводимости изоляции примет вид: (2.15) Y = ——jco Rv Cci,+Ccw(a-1)- , 2 \+CO T где T = Ra6Ca6 - постоянная времени поляризации показывающее в течении какого времени после мгновенного снятия внешнего поля поляризация уменьшается до величины первоначального значения.

Абсолютное значение полной проводимости схемы замещения изоляции выражается следующим образом: Выражение 2.18 характеризует зависимость Ux(co) при постоянных т, СБ, Сем, Ry- Как уже говорилось ранее постоянная времени поляризации т= RACA характеризует скорость поляризации диэлектрика и определяется особенностями его строения. Балластная емкость СБ определяется параметрами измерительной цепи и выбирается в зависимости от геометрической емкости изоляции. Сем определяется геометрическими размерами и особенностями устройства тестируемого оборудования. По определению емкость смещения не зависит ни от температуры окружающей среды ни от частоты измерительной цепи ни от увлажненности изоляции.

В отличии от вышеперечисленных параметров сопротивление утечки не может оставаться постоянной при изменении влажности изоляции электрооборудования. Соответственно при увеличении влагосодержания в изоляции ее сопротивление будет резко снижаться. Зависимость сопротивления утечки от влагосодержания и в общем виде может быть выражена степенной функцией: Ху=ф, (2-20) где А и К - положительные постоянные, зависящие от исследуемого материала и условий измерения [9]. График функции 2.20 изображен на рисунке 2.12 и представляет собой кривую, асимптотически приближающуюся к оси U. Функция Ry(U) имеет два характерных участка: а) начальный участок, соответствующий низкой и средней влажности, характеризуется очень высокой крутизной; б) участок повышенной влажности, характеризуется значительным снижением крутизны характеристики.

Экспериментальное исследование работы разработанного прибора контроля влажности изоляции

Для питания генератора необходим двуполярный источник, обеспечивающий при напряжении ±12 В ток не менее 2 мА. При монтаже между выводами питания ОУ Al, А5 и общим проводом необходимо включить керамические конденсаторы ёмкостью 0,1, 0,15 мкФ.

Повышение входного сопротивления измерителя. Как было отмечено ранее, в конструкции необходимо предусмотреть узел, повышающий входное сопротивление измерителя рисунок 3.5.

В данном случае поможет простой буферный усилитель с высокоомным делителем на входе [4]. Естественно, что для такого делителя потребуется и усилитель с очень низким входным током, например, ОУ серии КР1409УД1 с МОП транзисторами на входе (входной ток КР1409УД1Б не более 10 пА). Малый входной ток и у импортных ОУ серии САЗ 140, также выполненных по технологии BiFET.

Применение ОУ СА3140Е позволило собрать высокоточный усилитель, достаточно стабильный при изменении температуры, с входным делителем сопротивлением 1 ГОм. Он позволяет измерять напряжения от нескольких милливольт до 10 В с неизменным входным сопротивлением. Для измерения более высокого напряжения можно еще больше увеличить сопротивление резистора R.4. Использование других серий ОУ может повлечь за собой проблемы, в частности с установкой нуля на выходе [4].

Буферный каскад собран по схеме неинвертирующего усилителя с коэффициентом передачи около 20, практически равным коэффициенту деления входного делителя напряжения. Настройка устройства заключается в установке «нуля» на выходе ОУ при замкнутых входных щупах. Применение микросхемы СА3140Е позволило сбалансировать выход усилителя с точностью до 1 мВ. Построечным резистором R3 можно в незначительной степени изменять коэффициент усиления и установить на выходе ОУ точно такое же напряжение, как и на входе резистивного делителя.

Если коэффициент передачи каскада после делителя установить равным единице (ОУ в режиме повторителя), то на такой высокоомным буферный каскад допустимо подавать напряжение до 250 В, при этом напряжение на входе микросхемы не превысит максимально допустимого значения.

Сопротивление резистора R4 набирается последовательным соединением трёх высокоомным резисторов сопротивлением 330 МОм (например, КИМ, СЗ-14-0, 125 и т. п.). Эти высокоомным резисторы желательно монтировать на опорных контактах с фторопластовой изоляцией.

В делителе цепи отрицательной обратной связи (ООС) ОУ можно применить обычные резисторы - С2-23 или аналогичные. Построечный резистор R6 — СП5-2 (многооборотный), R3 - СГТ5-16. Конденсаторы можно использовать любые желательно малогабаритные.

Буферный усилитель и делитель чувствительны к наводкам, поэтому их необходимо поместить в металлический экран, который соединяют с общим проводом. Конструкция и материалы щупа делителя должны обеспечивать высокое сопротивление изоляции для минимизации тока утечки в этой цепи [4].

Индикация данных. Для удобства считывания результата в разрабатываемом приборе осуществим цифровую индикацию данных. Для цифровой индикации данных используем относительно недорогие сегментные индикаторы. Сегментные индикаторы предназначены для отображения информации состоящей из сегментов (7-сегментные — для отображения цифр, 14/16-сегментные - для отображения текста, шкальные — для отображения шкалы). Так как отображать текст и шкалу не потребуется, то будем использовать семисегментный жидкокристаллический индикатор для отображения цифр марки WH1602B, выпускаемого фирмой Winstar [16].

Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) принципиально отличаются от всех других тем, что не излучают собственный свет, а преломляют падающий или проходящий сквозь них свет. Поэтому для использования ЖКИ необходим внешний источник света, а следовательно, они отличаются очень малым расходом электрической энергии.. Основой этого вида индикаторов служат жидкокристаллические вещества, обладающие свойствами жидкости и имеющие кристаллическую молекулярную структуру. При этом структура такого вещества легко изменяется под воздействием электрического поля, ультразвука. В ЖКИ используется изменение структуры вещества под воздействием электрического поля, сопровождаемого изменением коэффициента преломления света.

По своей конструкции ЖКИ подобен конденсатору, в котором между двумя стеклянными пластинами, внутренняя поверхность которых покрыта электропроводящим слоем (электродами), находится слой жидкокристаллического вещества толщиной 10-20 мкм. Один электрод обычно делают прозрачным, а другой — хорошо отражающим свет. Вся конструкция герметизируется. Под воздействием переменного напряжения 10 - 20 В, приложенного между электродами, изменяются преломляющие свойства жидкокристаллического вещества, уменьшается его прозрачность. Если прозрачные электроды выполнить в виде сегментов, то, подавая напряжение между отражающим электродом и соответствующим сегментом, можно получить темные знаки на светлом фоне. Промежуток между электродами, заполненный жидкими кристаллами, делают очень малым, что позволяет уменьшить управляющее напряжение до единиц вольт. Их достоинства - малая мощность потребления (5 - 50 мкВт/см") и большой срок службы. Мощность потребления — наименьшая из всех видов индикаторов [7].

Питание жидкокристаллического дисплея осуществляется от блока питания напряжением +5 В. Управление индикатором осуществляется от микроконтроллера. Принципиальная схема измерителя приведена на рисунке 3.4.

Микроконтроллер. Использование микроконтроллеров в изделиях не только приводит к повышению технико-экономических показателей (стоимости, надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров), но и позволяет сократить время разработки изделий и делает их модифицируемыми, адаптивными. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение высоких показателей эффективности при низкой стоимости.

Похожие диссертации на Совершенствование диагностирования увлажнения изоляции асинхронных двигателей в сельском хозяйстве за счет контроля ее емкостного сопротивления