Индукционный прибор для определения мест повреждения изоляции кабелей в шахтах, опасных по взрыву газа или пыли

Юо 123613Класс 21 е, 291 вСССРЮГ 1 ЮЗЮ Па 1 ь 111 пО" 161,135 О 1011 ЛЬ 111 И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУВ, А, Подольский ИНДУКЦИОННЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЕЙЗаявлено 28 апреля 1955 г. за Ма 298 - 55/575763/24 в Министерство угольной промышленности СССР Опубликовано в Бюллетене изобретений Мв 21 за 1959 гСуществующие приборы для определения места повреждения в силовых кабелях шахт, опасных по взрыву газа и пыли, обычно основыва. ются на индукционном принципе, Этот принцип заключается в том, что кабель, отключенный от сети и потребителей, питается через место повреждения и "пытательным током от специального портативного, обычно электронного генератора звуковой частоты, Возникающее при этом вокруг кабеля переменное магнитное поле наводит в наложенной на кабель рамке э.д.с которая затем усиливается электронным усилителем до уровня, достаточного для приведения в действие индикатора,Чаще всего индикатором является электромагнитный 11 лч пьезоэлектрический телефон. В случае глухого короткого замыкания, например, между жилями кабеля, ток в кяосле существует только ца участке между пунктом питания его испытательным током ц местом повреждения. Исчезновение звука в телефоне при переносе рамки через место повреждения позволяет весьма точно определить это место. Однако чаще всего сопротивление в месте повреждения отлично от нуля и измеряется тысячами ол. Прожигание кабеля, с целью уменьшить это сопротивление, во взрывоопасной атмосфере газовой шахты запрещено Правилами безопасности. Кроме того, эта операция нежелательна еще и потому, что она усложняет метод, удорожает и деласт более громоздкой аппаратуру, увеличивает время, необходимое для отыскания места повреж. дения,Органическим недостатком известных приборов этого типа является совершенно недостаточная для современных шахт длина кабеля, доступная обследованию. Так как кабель обладает довольно значительной емкостью, распределенной по всей его длине, то при отсут,-.твци повреж123 б 13дения в нем величина тока (емкостпого) является наибольшей в начале кабеля (в пункте присоединения испытательного генератора) и равна нулю в конце его. Если емкость кабеля равномерно распределена по его длине, то также равномерно убывает величина тока в кабеле от начала к концу его по закону прямой линии, В поврежденном кабеле на емкостный ток 1, накладывается не зависящий от длины кабеля ток утечки 1,.Так как величина магнитного поля вокруг кабеля прямо-пропорциональна величине тока в данной точке, то место повреждения можно обнаружить прибором, способным отметить разницу между 1, и 1, вблизи места повреждения. Эта разница тем меньше, чем больше длина обследуемого каоеля и чем ближе к пункту питания находится место повреждения, Эта разница становится еше меныпей потому, что общин ток, посылаемый генератором, ни при каких условиях пе должен превышать допу=тимой по условиям искробезопасности величины 1 10 ол 1, Следовательно, увеличсние тока 1, с увеличением длины кабеля уменьшает долю тока 1 в общем токе,При этих условиях обнаружить на слух величину 1==11, невозможно уже при длине кабеля в 250 л 1.Для того, чтобы прибор четко реагировал на разность токов 1 - 1, в месте повреждения кабеля, в качестве приемного органа, накладываем 0 Г О 11 а кабель, и р е дл 11 Г а е т с Я и р и м е 11 11 т ь д Рл с 1 р ф е р е 1 л ц и а л ь и у 1 О рамку, состоящую из двух одинаковых катушек, соединенных последовательно и навстречу друг другу. Г 1 ри наложении рамки на питаемый испытательным током кабель вдали от места повреждения э.д.с. на концах равно Ер= О.Когда рамка находится своей серединой над местом повреждения, и обеих ее катушках создаются неравные эд.с. При этом в катушке, лежащей перед местом повреждения (считая от пункта питания), наводится э.д.с равная Е, =Л 111 1, где Л 1 - взаимоиндуктивность между катушкой и каослем, св -- угловая частота и"пытательного тока;1= - 1/1+1, - оощий ток кабеля на участке, занятом первой катушкой.В то же время э,д.с., наводимая во второй катушке (при идентичности изготовления и расположения катушек), определяется из следующе- ГО выражения: У,=.М 11 Где 1, - емкостный ток кабеля на участке, за 11 ятом второй атушой. Общая э.д.с. всей рамки, находящейся над местом повреждения, равна Е ==Е, Е., -ЛХ о (1- 1,)=.Л со 1Таким Образом, дифференциальная рРмка устраняет мешающее влияние емкостных токов кабеля.Легко можно показать, что применение дифференциальной рамки открывает возможность значительного увеличения частоты испытательного тока.Требования искробезопасности внешних (вне взрывобезопасных оболочек, в которые заключены приборы) цепей ограничивает, как уже упоминалось, испытательный ток величиной 1, =10 ма. В то же время токи помех от соседних работающих кабелей, аппаратов и машин могут в ть 1- сячи раз превышать величину испытательного тока, что исключает возможность применения для борьбы с помехами методов, основанных па разости амлуд око помех, и пзог аа в пользу последнего.Наиболее эффективным средством борьбы является в данном случае применение резонансного усилителя, на вход которого подается э.д.с. Ер от рамки, также настроеш 1 ой в резонанс.Нетрудно видеть, что чем больше разница между частотами нспытдтельного тока и помехи, тем оолее просто осуществляется подавлениеПОМЕХ.В качестве индикатора в предлагаемом приборе предлагается применить сигнальную неоновую лампу, обладающую рядом преимуществперед телефоном. В частности, она не нуждается в выходном трансформаторе; пока приемная рамка не находится над местом повреждения,лампа не горит и потому не ухудшает добротности колеоательного контура, к которому она присоединена; усилитель с неоновым индик 1 торомсообщается внешней атмосферой (электрически) только через входныецепи, где можно создать весьма высокую степень искробезопасностц последовательным включением конденсаторов.На чертеже представлена при 1 щипиальная электрическая схехдпредлагаемого прибора. Трехкаскадный усилитель имеет автономное питание от сухих батарей для анодных цепей и для цепей накала и заключен во взрывонепроницаемую оболочку. Первые два каскада усилителя - емкостно-реостатные, оконечный каскад - -резонансный. Сопротивление Л и конденсатор С систавляОт развязываюций фильтр для устраненя саОвозбукдения 0 т связи через цепи и 1 дния. СОП 1 эотнв,ения Ли Яз образуют потенциометр, служащий для подачи на индикатор - неонов) ю,1 амг 1 у - постоянного напряженя Около 388 меньшего, чем напряжение зажигания неоновой лампы , Такая схема включения индикатора позволяет значительно уменьшить напряжение на выходе усн,штеля, необходимое для зажигания лампы, когда рамка окажетс 51 надместом повреждения.Напряжение на вход усилителя подается от дифференциальной рамки ДР, со"тоящей из двух одинаковых прямоугольных катушек, Обебескаркасные катушки изогнуты под углом 90 посередине ширины поплоскости катушки. Такой изгиб нужен для того, чтобы смонтированнаяв неметаллическом каркасе рамка, перемещаемая по кабелю, не изменяла своего положения относительно кабеля.Примечение вместо простой одинарной рамки (одиночной катушки)дифференциальной рамки, э.д.с. которои 1 е равна нулю только ддместом повреждения, исключает влияние емкостных токов кабеля иобеспечивает получение наводимой в рамке э.д.с., пропорционд,п нойтолько току утечки.Таким образом, разность магнитных полей слева и справа от местаповреждения определяется не по субъективному оц 1 ущению человека, дпо прибору, объективно реагирующему только нд эту разность. Поэгомуприбор пригоден для определения места повреждения в кабелях большой длины (3 - 5 км),Применение вместо емкостно-рсостатного усилите,я усилителя с рсзонднсн 1.м аскадо позволяет, вследствие Острой резонансной криво 1такого усилителя, полностью подавить промышленные и радиопомехи исильно уменьшить микрофонный эффект в усилителе.Применение вместо телефо 1 ьд Оптеского индикатора (неоновойлампы) повышает взрывООезопдсОсть гр 1 бора Ооеспечив 11 ет объетвность измерения и упрощает пользование прибором.П р едм ет изобретенияИндукционный прибор для определения мест повреждения изоляциикабелей в шахтах, опасных по взрыву газа и пыли, имеющий перемещаемую Вдоль питаемого испытательным переменным токо. кабе;51 рамку, соединенную через усилитель с индикатором, о т л и ч а ю щ и й с я тем,М 123 б 13 что, с целью повышения точности измерения, возможности увеличения измеряемой длины кабеля, а также защиты от влияния производственных шумов и радиопомех, указанная рамка выполнена дифференциальной, усилитель имеет резонансный выходной каскад, а в качестве индикатора применена газоразрядная лампа. Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Редактор Е. Г. Гончар Гр. 951 иформациопно-издательский отдсл.Объем 0,84 п. л. Зак. 8450 Типографии Комитета по делам изобретений и открьпий при Совете Министров СССР Москва, Петровка, 14.