Способ определения объемного заряда и постоянной времени релаксации в диэлектрической жидкости и устройство для его реализации

Способ определения объемного заряда и постоянной времени релаксации в диэлектрической жидкости и устройство для его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соеетскмк

Соцмалмстммеооа

Респубпин (и) 655989 (6l} Дополнительное к авт. свиа-ву(22) Заявлено09.06.76 (21) 2373892/18-25

3 (51) М. Кл.

G 01 12 27/22 с присоединением заявки № (23} Приоритет

Гввудврственнмй квинтет

СССР па делам нзобретеннй и вткрьтнк

Опубликовано05.04.79.Бюллетень Ю 13

Дата опубликования описания 10.04.79 (53) УДК 543.25 (088.8) (72) Авторы изобретения

В . С. Аксельрод, К, Б. Шигловский и Б. Q. Подольский

ФЮ

Ф (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ЗАРЯДА И ПОСТОЯННОЙ

ВРЕМЕНИ РЕЛАКСАЦИИ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к области определения объемного заряда и постоянной

Времени релаксации заряда в потоке диэлектрической жидкости.

Известен способ определения объемно» 5

ro заряда в потоке диэлектрических жидкостей, основанный на измерении тоха релаксации определяемого заряда и последующем вычислении объемного заряда как произведения измеренного тока на постоянную времени релаксации заряда исследуемой жидкости (11.

Недостатком этого способа является его низкая точность из-за неподдаюшегося учету изменения постоянной времени релаксации в зависимости от условий измерения.

Известно также устройство для осуше» ствления указанного способа в виде элек ® троизолированного электропроводящего участка трубопровода, соединенного с землей через измеритель тока (1).

Однако, известное устройство дает низкую точность из-за влияния на результат изменяющейся постоянной времени релаксации зарядае

Известен способ определения постоянной времени релаксации заряда путем из мерения .. злектропроводности жидкости и Последующего вычисления постоянной времени как частного от деления диэлектрической проницаемости жидкости на ее зле ктропроводность. з

Недостатком этого способа является трудоемкость измереттия, низкая точность из-за влияния на результат измерения длительности измерений.

Известно также устройство для изме» ренин злектропроводности в процессе определения постоянной времени релаксации. представляющее собой два коаксиальных металлических цилиндра, пространство между которыми заполнено исследуемой жидкостью, а сами цилиндры подключены к тераомметоу (23

655989 р(1) =Р exp(4/ю),,где Я вЂ” начальная плотность объемного заряда, Считая распределение заряда по поперечному сечению потока равномерным, 10 можнр записать погонную плотность за-, ряда в потоке как

G=p )о „, (2) 1-ехр -ку е / асс

Pa — плотность объемного заряда

-в начале первого . участка;

Iq u I 2 токи релаксации на первом и второМ по направлению потока участках; (е» скорость перекачки; (— длина первого участка;

6 - расстояние от начала первого участка до начала второго; с .8 - расстояние от начала первого участка до конца второго;

Э - внутренний диаметр трубопровода; - постоянная времени релаксации. (g)

cf y ( ()Пгр 1( (4) 1-1

Кроме того, участки трубопровода снаб- 4О жены электропроводящими сетками, ограничивающими эти участки, и в устройство введен переключатель, участки через переключатель соединены с измерителями е

TO Âå 45

Способ заключается в том, что при помощи измерителей токов производят измерения токов релаксации на двух участках потока исследуемой жидкости, произввдят скорости перекачки и затем опреAeJIsrroT aapsll H постоянную времени релаксации по соотношениям измеренных величин и размеров указанных участков.

Яа чертеже изображено устройство для реализации способа.

Предлагаемый способ основывается на следующих математических предпосылках, Недостатком этого устройства является низкая точность определения электропроводности из за влияния на показания прибора длительности измерений. Кроме того, оно не дает возможности измерений в потоке, где свойства жидкости мо гут меняться в зависимости от внешних условий.

Цель предлагаемого изобретения — повышение точности измерения объемного заряда и постоянной времени релаксации в потоке жидкости.

Для этого измеряют токи релаксации определяемого заряда на двух участках, а обьемный заряд и постоянную времени релаксации определяют по формулам

1„ аэ (— е хр(ею е, /4 и е)) ехР(- Э2e, leuux)-ехр(ХЭ p,ç(4lrrr) В соответствии с законом релаксации заряда зависимость плотности объемного заряда от времени имеет вид где 0 - погонная плотность заряда; - плошадь поперечного сечения трубопровода;

1) - внутренний диаметр трубопровода4

Время пребывания заряженной жидкости в участке трубопровода зависит от скорости перекачки (расхода) и длины этого участка где 8 - длина рассматриваемого участка трубопровода. Тогда величины зарядов в объемах жидкости, ограниченных .участками трубопровода, могут быть получены интегрированием вдоль этих участков выражения (1) с учетом выражений (2) и где <ф - обьемный заряд жидкости, orpa f ниченной 1-тым участком;

Й; „и K„. Элины отрезка трубопровода до начала и конца 1 — того участка.

Отсюда ток релаксации на 1 -том участке будет

I = . = ) аз ехР 4 " ехр (5)

Таким образом, токи первого и второго участков выражаются

r,-p м (4-еер(1i2 å, i4не));

4 екР(-1В Е /4МГС)1. (6) 655989

Отношение этих токов вэаимнооднозначно связано с величиной постоянной времени релаксации Г при определенной скорости перекачки

exp(-KD ez/4ñþ с)-схр(-ув е,/4 g)

3„ 1 — с р (-7ГР 6„ /4(em ) (7) а по найденной иэ выражения (7) вели!

О чине может быть определена иэ формулы (6) плотность объемного заряда в на« чале первого участка, т, е. на входе в измерительное устройство

9о

Уравнения (7) и (8) могут быть решены при помощи электронно-вычислительной, машины, а для удобства исследования решения табулируют.

Однако, при определенных соотношениях длин этих участков и их взаимном расположении уравнения (7) и (8) имеют аналитические решения относительно определяемых параметров Г и Я, .

Так, если длины участков равны и участки расположены последовательно, то в выражениях (7) и {8) e„= e2= eи e =2e. 30

Тогда выражение (7) имеет вид

1 / 11 = t->P (7L33 6/4(ю ;), (9) откуда =mdÐ øÅï т„(1г, (0) и подстановкой в выражение (8), получим

Яо / (1 2! 1).

Устройство для реализации предлагаемого способа состоит иэ электропроводя- . щих участков 1-10, электрически изолированных друг от друга и остального трубопровода 11 при помощи изоляции 12.

Эти участки подключены к измерителям

13 и 14 токов, через переключатель 15, объединяющий их в две последовательные одинаковые группы для изменения длин измерительных отрезков трубопровода.

Каждый из участков 1-10 ограничен элек- тропроводяшими сетками 16 для того, чтобы весь ток релаксации заряда, заключенного в участке трубопровода, стекал на этот участок. Устройство снабжено иэмерителем 17 скорости перекачки, выполненным в виде расходометра.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При прохождении по трубопроводу заряженной диэлектрической жидкости, последняя приводит в действие расходомер 17.

Одновременно происходит разряжение жидкости в каждом из последующих участков

1-10 трубопровода, создавая токи релаксации заряда, причем за счет. сеток 16, ограничивающих эти участки, весь ток релаксации заряда, заключенного в каждом участке, стекает на этот участок, Величины токов релаксации уменьшаются от участка к участку за счет того, что уменьшается объемный заряд по мере продвижения жидкости вдоль устройства. Участки

1-10 объединены в две последовательные одинаковые группы йри помощи переключателя 15, и эти группы соединены с землей через измерители 13 и 14 токов. Токи участков, обьединенных в группы, протекают через измерители 13 и 14 на землю. Таким образом, измеряются токи двух последовательных одинаковых отрезков трубопровода и скорости перекачки. При этом длины отрезков изменяются путем изменения количества участков в каждой абруцце при помощи переключателя 15.

При проведении измерений производят замер токов первого и второго участков

1 и 2 и при помощи переключателя 15 выбирают длины участков таким образом, чтобы величина тока второго участка отличалась DT тока первого участка не более, чем на величину допустимой погрешности определения с, На то время, когда участки не подключены к измерителям

13 и 14, они соединены с землей через переключатель 15. Благодаря электропроводяшим сеткам, ограничивающим участки

1-10, весь ток релаксации заряда, заклю ченный в обьеме, ограниченном каждым участком трубопровода и его поперечными сечениями на концах, замыкается на границах этого участка.

Способ с помощью устройства для его осуществления позволяет с высокой точ« ностью одновременно определять объемный заряд и постоянную времени релаксации в потоке диэлектрической жидкости.

Формула изо бретения

1, Способ определения объемного заряда и постоянной времени релаксации в ди

655989 вода;

0НИИПИ Зак

Тираж 1089

Филиал ППП г. Ужгород, ул электрической жидкости по величине тока релаксации определяемого заряда, о т— л. и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, измеряют токи релаксации на двух участках, а объемный заряд и постоянную времени релаксации определяют по формулам

11

Ро= АР-ехр(-хв2е„(4 x) 3

2 2

30 I )

11 Р 7П:) 1l uue) где фс - плотность обьемного заряда в начале первого участка; и I — токи релаксации на первом

И BTOPOM CTKQX ) - скорость перекачки;

61 - длина первого участка;

6 - расстояние от начала перво2 го участка до начала второго;

8 - расстояние от начала перво

3 го участка до конца второго;

Х) — внутренний диаметр трубопро Г «постоянная времени релаксации.

2. Устройство для реализации способа по и. 1, содержащее электроизолированные электропроводящие участки трубопровода измерители токов и скорости перекачки жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что участки снабжены электропроводяшими сетками, ограничивающими эти участки, и в устройство введен переклю чатель, участки через переключатель соед йены с измерителями токов.

Источники информацииа принятые ВО внимание при экспертизе

1, Ма ксимов Б. К. и др. Универсальный стенд для исследования электризации авиационных топлив, "Электричество", 1974а N- 12а с. 73-76.

2. ГОСТ 6581-75, раздел 3.