Сборник авторских инженерно-технических идей и решений в области систем технической диагностики и мониторинга - страница 18

Введение

Силовые электрические шинопроводы – это критически важный элемент высокотоковых электрических установок. В условиях высокой токовой нагрузки и контактов с множеством коммутационных и сборных шин особую значимость приобретают вопросы профилактики перегрева, вызванного нарушением контакта, ослаблением стяжек, загрязнением, локальной коррозией и повышением переходного сопротивления.

Классические контактные методы температурного мониторинга (ИК-датчики, платиновые терморезисторы, термостикеры) имеют целый ряд недостатков:

– необходимость изоляции электрически активного участка;

– невысокая точность или чувствительность;

– повышенные требования по стойкости к электромагнитным помехам.

Предлагаемый способ на базе термопары реализует надёжное замер напряжения, возникающего на границе двух металлов разной природы, напрямую приваренных к токопроводящей шине.

Физическая основа метода

Метод основан на эффекте Зеебека: при наличии термического градиента между двумя различными проводниками, соединёнными в замкнутый электрический контур, возникает электродвижущая сила, определяемая:

Uтп = S * DT

где:

– Uтп – напряжение термопары (мкВ);

– S – термоэлектрическая сила (чувствительность) в мкВ/ С (для Cu-Constantan 40 мкВ/ С);

– DT – разность температур между холодным и горячим спаем.

Если “холодный спай” размещён в контролируемом температурном отсеке или компенсируется электронным способом (через электронную “холодную точку”), то значение Uтп напрямую указывает температуру точки “горячего” соединения (т.е. медного шинопровода в месте приварки).

Конструкция системы

Схема реализации представлена на следующем рисунке.

Рис. № 10. Термопарный способ непрерывного контроля температуры силовых медных электрических шинопроводов под нагрузкой

Термочувствительный узел

– Медная шина – основной токопроводящий элемент;

– Константановая проволока (или другой термоэлектрически активный сплав, например, хромель, нихром и т. д.);

– Точка сварки или пайки – электрический контакт двух металлов, формирующий термопару.

Снятие сигнала

– Проволока термопары соединена с усилителем высокой чувствительности (микровольтовый усилитель);

– В цепи установлен опторазвязанный буфер. Гальваническая развязка обеспечивает безопасность сигналов и исключает влияние высоковольтного фона или наводок от основного тока шины.