Способ определения заряда и электропроводности заряженной диэлектрической жидкости

СОюз Соеетских Социалистических Республик(22) Заявлено 21.07.76 (21) 2387952/18 присоединением заявки23) Приоритет -43) Опубликовано 28.02.45) Дата опубликования Государстееннын камите СССР по делам изобретений9. Бюллетень ЛЪ описания 15.05.79 ткрытии, С. Аксельро 71) Заявитель мент, чувствительный к электростатическому полю, расчетным путем находят соотношение между измеряемым полем и объс.,: ным зарядом и по измеренному полю определяют заряд.Эти способы обладают следующими недостатками; при использовании чувствительного элемента статического типа (без подвижных элементов) возможны только кратковременные измерения поля, для каждого следующего измерения необходимо выводить чувствительный элемент из поля определяемого заряда, что приводит к длительности измерений и связаны с технологическими трудностями. Последние очень сложны в изготовлении и не выпускаются промышленностью. Кроме того, для каждого типа системы, содержащей исследуемую жидкость, требуется индивидуальная конструкция прибора.Наиболее близким техническим решением можно признать способ, по которому измеряют электрические параметры жидкости в цепи электрода, связанного через резистор с землей. Заряд определяют по известному соотношению тока релаксации и заряда ее(54) СПОСОБ ОПИ ЭЛЕКТРОПРОВОД ДИЭЛЕКТРИЧЕ Изобретение относится к области измерительной техники, в частности, к определению объемного заряда и электропровод- ности заряженных диэлектрических жидкостей, и может быть использовано при исследовании и контроле процессов электростатического заряжения диэлектрических жидкостей, например нефтепродуктов, в нефтяной и химической промышленностях.Объемный заряд и электропроводность заряженных диэлектрических жидкостей являются основными электрическими параметрами, позволяющими контролировать процессы электростатического заряжения при технологических операциях.Известен способ, основанный на непосредственном измерении заряда при помощи ячейки Фарадея. Такие измерения легко реализуемы и обладают высокой точностью, однако не позволяют осуществлять непрерывный контроль и требуют разгерметизации системы, содержащей исследуемую жидкость на время отбора пробы. Эти два недостатка ограничивают возможность использования указанных способов.Известны способы определения объемного заряда, основанные на измерении электрического поля, создаваемого зарядо. в жидкости. При реализации этих способов в объем исследуемой жидкости вводят элеДЕЛЕНИЯ ЗАРЯДАОСТИ ЗАРЯЖЕННОЙКОЙ ЖИДКОСТИ(2) где Недостатками способа является низкаяточность определения объемного заряда,так как ток релаксации зависит от электропроводности у жидкости. Электропроводность согласно этим способам определяютметодом отбора проб и измерений по принятым методикам в специальных ячейках. И,хотя измерения электропроводности стараются, производить в условиях, близких кусловиям определения заряда, однако с течением времени она может меняться в исследуемом объеме и сильно отличаться отизмеренной, что вызывает большую погрешность определения заряда.Цель предлагаемого изобретения - повышение точности определения заряда иэлектропроводности,Она достигается тем, что измеряют значение тока и напряжения,при двух различных значениях сопротивления резистора, а 20заряд и электропроводность определяют поформуле На чертеже изображена схема измере 30 ний.Объем 1 жидкости с электропроводностью у и диэлектрической проницаемостью е, содержащей объемный заряд 11, имеет заземленные электр опроводящие границы 2.В объем 1 помещен проводящий зонд 8, соединенный с землей через сопротивления 4 и 5 нагрузки в зависимости от положения 40 переключателя б. В цепь зонда включены измеритель 7 тока и измеритель 8 напряжения зонда.Для определения объемного заряда с 1 и электропроводности у при помощи переклю чателя 7 изменяют величину сопротивления нагрузки, подключая одно из сопротивлений 4 и Б, измеряют токи и напряжения в цепи зонда при каждом из сопротивлений нагрузки и определяют объемный заряд и электропроводность исследуемой жидкости по следующим соотношениям: 11(11, - У 2) 1552 1 2т=К, ц,1д - определяемый заряд;р - определяемая электропроводность,У 1 и У 2 - измеренные напряжениязонда при сопротивленияхнагрузки Р 1 и Я 2 соответственно; 65 1, и 12 - измеренные токи в цепизонда при тех же сопротлвлениях нагрузки;К и К 2 - конструктивные коэффициенты, зависящие от конфигураций зонда и объема расположения зонда в объеме,При помещении соединенного с землей зонда 3 в объем 1 с заряженной диэлектрической жидкостью ток релаксации с, заряда жидкости распределяется между границами объема и зонда. Отношение части тока релаксации, текущей на зонд, к полному току релаксации исследуемого объема зависит от конфигураций зонда и границ объема,и их взаимного расположения, а также от характера распределения заряда. Можно считать жидкость заряженной равномерно по всему объему, что соответствует большинству реальных ситуаций, Тогда, например, коэффициент отношения токов 121 = ".для концентрических сфеСррических зонда и границ объема равен для коаксиальных цилиндров где 1 и Е - длины рабочего участка зонда и цилиндра границ объема соответственно.т для обоих случаев отношение диаметра зонда к диаметру границ объема. Итак, на зонд течет часть тока релаксации, равная ГДЕ Ср.зонда ЧаСТЬ ТОКа рЕЛаКСаЦИИ ЗаРЯДа,текущая на зонд; К 1 - конструктивный коэффициент; Ср - полный ток Релаксации заРЯда в исследуемом объеме.При прохождении этого тока по цепи зонда возникает напряжение на зонде, благодаря которому возникает ток проводимости 1; между зондом и границами объема. При этом полный ток зонда будет равен алгебраической сумме (арифметической раЗНОСТИ) ТОКОВ 1 р зонд И 11 ПрИ раЗЛИЧНЫХ величинах сопротивлений нагрузки величины напряжений от тока релаксации различным и, следовательно, различны токи проводимости. Отсюда можно выписать систему равенств(7) что дает возможность судить об электро 1 проводности жидкости по измеренным при различных сопротивлениях нагрузки токам и напряжениям цепи зонда.По одному из равенств в выражении (3) с учетом сказанного о токах проводи мости и выражений (2) и (6) можно написать выражение для тока релаксации д =К - . - ." г -1- У У - У, . 1(8) 55 К 1-=1 1,50 Ч/Ср=К,=ю 65 где 11 и 1, - токи зонда при различныхвеличинах сопротивленийнагрузки;и г - токи и проводимости притех же условиях. Вычитая одно из другого равенства (3),получим 11 12 -ь (4) Учитывая, что токи проводимости зависят от разности потенциалов между зондом и границами объема и сопротивления растекания между ними, выражение (4) можно переписать 1где Ь и Уг - измеренные напряжениязонда при различных величинах сопротивлений нагрузки;Р р - сопротивление растеканиямежду зондом и границами объема.В свою очередь, сопротивление растекания есть функция геометрии зонда, его расположения в объеме и электропроводности жидкости Из формул (5) и (6) можно написатьвыражение для электропроводности Из выракения (8) с учетом формулы (1)получим 5Подставляя в формулу (10) выражение(7) для 11, получим выражение, связывающее измеренные значения токов и напряжений с зарядом 10Ю, - ю К У 1 Известно, что величина е для неполяр ных диэлектрических жидкостей, в частности для углеводородов, меняется в зависимости от внешних условий незначительно.Поэтому для данной жидкости она может быть принята постоянной, а коэффициенты 20 в выражении (11) могут быть замененыпостоянной Величина - ;"- может быть получена изКгопределения сопротивления растекания и ЗО постоянной времени релаксации где Сг,з - электрическая емкость междузондом и границами объема, которая может быть измерена непосредственно.Таким образом, выражение (11) может быть переписано в виде дающем возможность судить об объемном заряде по измеренным значениям токов и напряжений при различных сопротивлениях нагрузки в цепи зонда.Предлагаемый способ дает возможность непрерывного определения объемного заряда с повышенной точностью благодаря независимости результата от электропровод- ности жидкости, а также возможность одновременного непрерывного контроля электропроводности жидкости. формула изобретения Способ определения заряда и электропроводности заряженной диэлектрическойа к аз 37/169 НПО Гос Изд.186 Тираж 705рственного комитета СССР по делам изобретений 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5 Подписткрытий ип. Харви. фнл, пред, Патент жидкости путем измерения тока и напряжений в цепи электрода, связанного через резистор с землей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют значение тока и напряжения при двух различных значениях сопротивления резистора, а заряд и электропроводность определяют по формуле ток и напряжение зонда при одном значении сопротивления;ток и напрякение зонда при другом значении сопротивления нагрузки;конструктивные коэффициенты.