Устройство для контроля электрических свойств жидких электролитов и диэлектриков

Номер патента: U 9111

Опубликовано: 30.04.2013

Авторы: Зубко Василий Иванович, Зубко Денис Васильевич

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКИХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ И ДИЭЛЕКТРИКОВ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Зубко Денис Васильевич Зубко Василий Иванович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Устройство для контроля электрических свойств жидких электролитов и диэлектриков, состоящее из двух пластинчатых электродов, отличающееся тем, что дополнительно содержит фторопластовую измерительную ячейку, симметрично установленную в центре между электродами, поперечное сечение которой в 20-25 раз меньше площади электродов,рукоятку, ярмо и съемные контакты. Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к электрическим измерениям, и может быть использована для автоматического контроля электрических свойств жидких электролитов и диэлектриков в различных областях промышленности. Известно устройство для контроля электрических свойств электроизоляционных жидкостей 1, содержащее измерительную ячейку из диэлектрического материала, пластинчатый и игольчатый электроды. Диагностика электроизоляционных жидкостей 91112013.04.30 заключается в том, что исследуемая жидкость помещается в измерительную ячейку из диэлектрического материала, установленного на проводящем основании. В электроизоляционную жидкость помещается электрод игольчатой формы, на который подается высокое постоянное напряжение относительно проводящего основания для обеспечения в жидкости поляризации высокого напряжения, затем проводят регистрацию и анализ электрических сигналов высоковольтной деполяризации, появляющихся на электроде после снятия испытательного напряжения. При этом для чистых электроизоляционных жидкостей характерно плавное изменение кривой напряжения деполяризации, а для жидкостей, содержащих примеси, характерно появление скачков напряжения деполяризации, обусловленных внутренними разрядами зон высоковольтной поляризации. Известно также устройство для контроля электрических свойств жидких и плоских твердых диэлектриков 2, содержащее плоский воздушный конденсатор, образованный измерительными электродами. Измерение относительной диэлектрической проницаемости состоит в том, что переменный ток, протекающий через воздушный конденсатор, преобразуют в эффективное напряжение, например, операционного усилителя, регулируя при этом его значение численно равным или кратным диэлектрической проницаемости воздуха. В конденсатор помещают диэлектрик и по измеренному напряжению с помощью вольтметра определяют значение относительной диэлектрической проницаемости. Основным недостатком этих устройств является низкая точность измерения электрических свойств электроизоляционных жидкостей, связанная с необеспечением однородного электрического поля в объеме контролируемой электроизоляционной жидкости и неучетом краевого эффекта электродов. Наиболее близким по конструкции и принципу действия к заявляемому устройству является микроконтроллерное устройство 3 для исследования диэлектрических свойств биологических объектов и изоляционных материалов, содержащее конденсатор, образованный двумя пластинчатыми электродами. С помощью данного устройства измеряют электроемкость и электрическое сопротивление биологических объектов и изоляционных материалов. Однако предлагаемое микроконтроллерное устройство не позволяет определять такие важные показатели, как относительная диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь биологических объектов и изоляционных материалов. Основным недостатком данного устройства является низкая точность измерения электрических свойств жидкостей, обусловленная необеспечением однородного электрического поля в объеме контролируемой жидкости и неучетом краевого эффекта электродов. Погрешности, связанные с указанными факторами, никак не учитываются и, таким образом, вносят существенный вклад в точность измерения электрических свойств контролируемых жидких электролитов и диэлектриков. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности измерения электрических свойств жидких электролитов и диэлектриков за счет обеспечения однородного электрического поля в объеме контролируемой жидкости и учета краевого эффекта электродов. Поставленная задача решается тем, что устройство для контроля электрических свойств жидких электролитов и диэлектриков, состоящее из двух пластинчатых электродов, дополнительно содержит фторопластовую измерительную ячейку, симметрично установленную в центре между электродами, поперечное сечение которой в 20-25 раз меньше площади электродов, рукоятку, ярмо и съемные контакты. Технический результат достигается за счет того, что фторопластовую измерительную ячейку симметрично устанавливают в центре между пластинчатыми электродами, поперечное сечение которой в 20-25 раз меньше площади электродов, что обеспечивает однородное электрическое поле в объеме контролируемого жидкого электролита либо диэлектрика. При увеличении площади поперечного сечения фторопластовой измерительной ячейки либо уменьшении площади электродов не обеспечивается однородное 2 91112013.04.30 электрическое поле в объеме контролируемого жидкого электролита либо диэлектрика вследствие влияния краевого эффекта электродов. В результате применения предлагаемого устройства становится возможным повысить точность измерения электрических свойств жидкого электролита либо диэлектрика за счет обеспечения однородного электрического поля в объеме жидкого электролита либо диэлектрика и учета краевого эффекта электродов. Сущность полезной модели поясняется фигурой. Устройство включает в себя два квадратных пластинчатых электрода 1 из нержавеющей стали, измерительную ячейку из фторопласта 2, симметрично установленную в центре между пластинчатыми электродами, поверхности которых отшлифованы, отполированы, хромированы и притерты друг к другу, съемные контакты 3, рукоятку 4 и ярмо 5. Устройство работает следующим образом. Измерительную ячейку подключают к прибору 7-20 и измеряют электроемкость 1 и активную электрическую проводимость 1 конденсатора без жидкого диэлектрика. Измеряют электроемкость 2 и активную электропроводимость 2 конденсатора с жидким диэлектриком. Рабочую электроемкость 0 измерительной ячейки конденсатора с учетом краевого эффекта электродов рассчитывают по формуле 2 01,(1) 12 где 1 и 2 - измеренные электроемкости конденсатора без жидкого диэлектрика и с жидким диэлектриком, соответственно 1 и 2 - известные диэлектрические проницаемости двух эталонных жидкостей. Относительную диэлектрическую проницаемость жидкого диэлектрика вычисляют по формуле 1 1,2(2) 0 Тангенс угла диэлектрических потерь жидкого диэлектрика вычисляют по формуле,(3)0 где 2 - 1 - электропроводимость жидкого диэлектрика- круговая (циклическая) частота. Примеры реализации устройства для измерения электрических свойств жидких диэлектриков. Пример 1. Дистиллированная вода. Рабочая электроемкость ячейки конденсатора 00,088510-12 Ф. Электроемкость ячейки конденсатора с дистиллированной водой 222,2810-12 Ф электроемкость ячейки конденсатора без дистиллированной воды 115,3310-12 Ф электропроводимость ячейки конденсатора с дистиллированной водой 21,2010-5 См, электропроводимость ячейки конденсатора без дистиллированной воды 10,610-6 См. Электроемкость и электропроводимость ячейки конденсатора с дистиллированной водой и без нее измерены прибором 7-12 на частоте 1 МГц Относительная диэлектрическая проницаемость 79,5 тангенс угла диэлектрических потерь 2,5410-1. Вычисленная погрешность рабочей электроемкости конденсатора 0, относительной диэлектрической проницаемостии тангенса угла диэлектрических потерьсоставляет примерно 0,5 . Пример 2. Магнитная жидкость на основе керосина. Рабочая электроемкость ячейки конденсатора 00,17710-12 Ф. Электроемкость ячейки конденсатора, заполненной магнитной 3 91112013.04.30 жидкостью, 27,2110-12 Ф электроемкость ячейки конденсатора без магнитной жидкости 16,4110-12 Ф электропроводимость ячейки конденсатора, заполненной магнитной жидкостью 23,2010-7 См электропроводимость ячейки конденсатора без магнитной жидкости 12,510-7 См. Электроемкость и электропроводимость магнитной жидкости на основе керосина измерены прибором 7-12 на частоте 1 МГц. Относительная диэлектрическая проницаемость магнитной жидкости 5,52 тангенс угла диэлектрических потерь 1,1410-2. Вычисленная погрешность рабочей электроемкости конденсатора 0, относительной диэлектрической проницаемостии тангенса угла диэлектрических потерьмагнитной жидкости на основе керосина составляет примерно 0,85 . Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет существенно повысит точность измерения электрических свойств жидких электролитов и диэлектриков за счет обеспечения однородного электрического поля в объеме контролируемого жидкого электролита либо диэлектрика и учета краевого эффекта электродов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: G01R 27/26

Метки: диэлектриков, контроля, устройство, свойств, жидких, электролитов, электрических

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-u9111-ustrojjstvo-dlya-kontrolya-elektricheskih-svojjstv-zhidkih-elektrolitov-i-dielektrikov.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Устройство для контроля электрических свойств жидких электролитов и диэлектриков</a>

Похожие патенты