УДК 621.317.39

А.И. Новик, докт. техн. наук

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ЕМКОСТНЫМИ ДАТЧИКАМИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ЭНЕРГОМАШИНАХ

        Анализ существующих методов диагностики мощного электроэнергетического оборудования, получения, обработки и передачи измерительной информации показал, что для полноценной и достоверной диагностики необходимо контролировать большой набор величин. Состояние этой области в настоящее время еще далеко от совершенства. Ощущается дефицит контрольно-измерительной аппаратуры для неэлектрических величин (микро- и макроперемещения; взаимное смещение деталей; зазоры между подвижными узлами; состояние «прессовки»; усилия стяжки шихтованных узлов; биения и вибрации и т.п.). Детальное рассмотрение показало, что большинство перечисленных параметров может быть проконтролировано с помощью малогабаритных емкостных датчиков в совокупности с электронными вторичными преобразователями с линейной передаточной характеристикой «параметр – унифицированный выходной сигнал».
        На базе разработанных ранее в отделе электрических и магнитных измерений компенсационно-мостовых структур с прецизионным коммутационным преобразованием сигналов [1] создано несколько функциональных схем измерительных каналов. Каждый канал содержит датчик, линию соединительную (обычно два экранированных провода, коаксиальных кабеля либо один кабель триаксиальный), вторичный измерительный преобразователь (ВИП), канал передачи унифицированного сигнала и устройства обработки и/или использования информации. Одноемкостные датчики могут иметь различную конструкцию, однако все они могут быть разделены на две группы: а) с двумя изолированными; б) с одним изолированным и одним заземленным электродами. Для каждой из этих групп ВИП строится по своей схеме [3, 4]. Кроме того, схемы ВИП различаются в зависимости от реализуемой ими функции.
        Наибольшее внимание уделено разработке измерительного канала для определения актуального для больших гидрогенераторов параметра – величины воздушного зазора между статором и ротором машины. Из возможных вариантов выбрана структура на основе емкостного датчика с переменным зазором, в котором роль одного из электродов выполняет тело ротора, а второй электрод изолирован от корпуса, окружен эквипотенциальным экраном и закреплен на статоре. ВИП помещается на достаточном удалении от датчика и соединяется с ним триаксиальным кабелем длиной до 10 м. При этом паразитная емкость кабеля, во много раз превышающая емкость датчика, не должна влиять на результат измерения. Техническое решение этой задачи неочевидно, однако возможно на основе наработок, полученных в отделе электрических и магнитных измерений [2, 4]. В идеале получается линейная зависимость значения выходного параметра от размера зазора; в реальной конструкции имеются некоторые отклонения за счет ограниченных размеров электродов и экранов, за счет неидеальной эквипотенциальной защиты рабочего электрода и его соединительного провода, технологических отклонений. Как показали исследования на макете, возникающие погрешности невелики, точность измерения зазора вполне приемлема для диагностических целей. Разработаны структурная и принципиальная схемы емкостного измерителя зазора, проведен теоретический анализ влияния неидеальностей датчика, соединительного кабеля и ВИП. Опубликованы три статьи, подана заявка на патент Украины.

        1. Гриневич Ф.Б., Новик А.И. Измерительные компенсационно-мостовые устройства с емкостными датчиками. – К. : Наук. думка. – 1987. – 112 с.
        2. Левицкий А.С., Новик А.И. Емкостный датчик измерителя величины воздушного зазора в гидрогенераторах // Техн. електродинаміка. – 2008. –№ 2. –С. 68–71.
        3. Новик А.И. Исследования по созданию измерительной аппаратуры для импедансных объектов измерения // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України: Зб. наук. пр. – К.: ІЕД НАНУ, 2007. № 1 (16). Ч. 2.¬ –С. 111-116.
        4. Новик А.И., Неболюбов Е.Ю. Построение самокомпенсированных уровнемеров для взрывоопасных сред // Техн. електродинаміка. – 2007. – № 4. – С. 69–74.
        5. Заявка 12431 на патент Украины МПК G01B7/14, G01R27/26. Способ измерения воздушного зазора между статором и ротором в гидрогенераторе и устройство, его реализующее / А.С. Левицкий, А.И. Новик, С.И. Поташник и др., приоритет 9 ноября 2007 г.