Tester de tensiune statică. Măsurarea sarcinii statice. Estimarea sarcinii statice a diferitelor materiale
Instrumente pentru măsurarea parametrilor statici
electricitate
Măsurătorile electrice sunt necesare pentru studierea cauzelor și condițiilor de electrificare și monitorizarea constantă a mărimilor electrostatice: diferențe de potențial U între un corp încărcat și pământ sau obiecte legate la pământ; densitatea suprafeței sarcinilor electrice s și intensitatea câmpului electric E .
Diferite electrometre mecanice (petale, săgeți, șir, cadran) și electronice servesc drept indicatori ai potențialelor electrice. În electrometrele mecanice, sarcina măsurată este aplicată unuia dintr-o pereche de electrozi, a căror interacțiune Coulomb este înregistrată prin diferite metode. De exemplu, principiul de funcționare al electrometrelor de cadran este baza voltmetrelor electrostatice. O sarcină electrostatică acționează asupra unui electrod sector mobil, care se mișcă sub influența forțelor Coulomb. Unghiul de rotație este utilizat pentru a aprecia mărimea tensiunii măsurate
Conform condițiilor de siguranță la incendiu și explozie, instrumentele pentru măsurători electrostatice în zone explozive trebuie să aibă nivelul și tipul adecvat de protecție împotriva exploziilor, iar senzorii acestora (în special instrumentele portabile) trebuie să îndeplinească cerințele de siguranță intrinsecă electrostatică. Se ia în considerare senzorul dispozitivului intrinsec sigur pentru un amestec exploziv dat, dacă o descărcare de scânteie asupra acestuia de la un electrod metalic cu un potențial de 50 kV și o capacitate de 60-100 pF provoacă aprinderea acestui amestec cu o probabilitate de cel mult 10 -3 (sau energia de aceste sarcini este de cel puțin 2,5 ori mai mică decât energia de aprindere a amestecului).Astfel, senzorul dispozitivului ISPI-4 cu devierea fluxului de electroni în vid este acoperit cu un strat gros de dielectric (fluoroplastic), care asigură siguranţă electrostatică intrinsecă. În dispozitivul SM-2/S-59, protecția împotriva exploziilor se realizează prin închiderea voltmetrului electrostatic S-53 într-o carcasă antiexplozie, iar un strat special al senzorului (de exemplu, fluoroplastic) asigură siguranța electrostatică a acestuia. Siguranța la explozie a procesului de măsurare este atinsă atunci când un senzor intrinsec sigur este utilizat într-o zonă explozivă, iar dispozitivul în sine (de exemplu, un voltmetru static de orice tip) este instalat într-o zonă neexplozivă.
Dispozitive de împământare și control
circuite de împământare pentru mijloacele de transport și depozitare a lichidelor inflamabile
și gaze inflamabile lichefiate
Procese tehnologice de încărcare sau descărcare a produselor petroliere și a altor substanțe explozive și periculoase de incendiu la fabrici chimice, petrochimice și de rafinare a petrolului, întreprinderi de furnizare a produselor petroliere, depozite de petrol, depozite de combustibili și lubrifianți, benzinării (benzinării), complexe de alimentare cu gaz (complexe de umplere). ) și stațiile de alimentare cu gaze auto (NGS) sunt însoțite de formarea și acumularea de încărcări electrice statice. Capacitatea de aprindere a descărcărilor de electricitate statică este adesea o sursă probabilă de aprindere a incendiului și a atmosferelor explozive, ceea ce duce la incendii și explozii, însoțite de pierderi materiale și răni mortale.
Studiile experimentale și analitice arată că vara, în zona de umplere cu benzină a benzinăriilor pentru mașini și camioane, se poate forma un amestec exploziv de vapori inflamabili cu aer în volume de până la 2,5, respectiv până la 8 m 3. La scurgerea benzinei din cisterne (AT), un amestec exploziv de vapori-aer care iese din supapa de respirație se poate forma într-un volum de până la 105 m 3 .
Pentru a confirma realitatea acestui tip de risc de incendiu, trebuie remarcat faptul că, în diferite regiuni ale Rusiei, incendiile apar la manipularea produselor petroliere și a gazelor inflamabile reduse (RLG). De exemplu, la 2 noiembrie 1997, la Moscova a izbucnit un incendiu mare de gradul 5 de complexitate.
Strada 1 din Yamskoye Polya când combustibilul este scurs într-un rezervor subteran.
Prin urmare, la aceste instalații, mijloacele de protecție împotriva manifestărilor periculoase ale electricității statice ar trebui folosite ca una dintre măsurile de reducere a riscului de incendiu. Conectorele de încărcare ale suporturilor, rezervoarele feroviare aflate sub încărcare și șinele din frontul de încărcare trebuie să fie împământate și conectate electric în mod fiabil între ele. Inaintea si in timpul operatiunilor de descarcare sunt supuse de asemenea la impamantare: cisternele, tancurile, aeronavele si alte vehicule, precum si mijloacele de transport si depozitare a produselor petroliere sau SGG.
Conexiunile electrice de contact și alte dispozitive pentru conectarea conductoarelor de împământare care nu îndeplinesc cerințele pentru echipamentele electrice antiexplozive trebuie să fie amplasate în afara zonelor periculoase (la cel puțin 9 m de punctele de umplere sau de scurgere). În acest caz, firele de împământare sunt mai întâi conectate la corpul obiectului împământat și apoi la dispozitivul de împământare. Deconectarea acestora, care este și mai importantă pentru a preveni scânteile atunci când circuitul de împământare este deschis cu un curent de origine aleatorie (galvanic, rătăcit, cauzat de o furtună electromagnetică sau de expunerea la un câmp electromagnetic de radiofrecvență), ar trebui să se facă în ordine inversă. .
Este important de reținut că există diferențe de proiectare între dispozitivele de împământare AC utilizate la depozitele de petrol și depozitele de combustibil și lubrifianți și stațiile de alimentare față de dispozitivele lor de împământare din benzinăriile publice și punctele de alimentare cu combustibil departamentale. Diferențe similare există atunci când AC-urile sunt echipate cu conductori de împământare, care sunt nepotriviți din punct de vedere structural pentru utilizare la încărcarea combustibilului într-un depozit de petrol (sau benzinărie) sau la descărcarea acestuia la o benzinărie. Astfel, adesea dispozitivele de împământare nu asigură nivelul necesar de siguranță la incendiu și explozie al tehnologiei pentru operațiunile de descărcare a combustibilului, lichidelor inflamabile și gazelor inflamabile.
Pentru a îndeplini cerințele de siguranță la incendiu, au fost dezvoltate și produse dispozitive de împământare a camioanelor cisterne (UZA) de următoarele tipuri: UZA-2MK02, UZA-2MK03, UZA-2MK04, UZA-2MK05, UZA-2MK06. Aceste dispozitive UZA îndeplinesc simultan funcțiile de monitorizare a stării de împământare a obiectelor de protecție. Alimentarea pentru dispozitivele de comutare (la cererea clientului) este asigurată fie dintr-un circuit industrial de curent alternativ cu o tensiune de 220 V (de exemplu, UZA-2MK04), fie dintr-un circuit de curent continuu cu o tensiune de 12 V (UZA-2MK05) , sau dintr-o baterie de baterii cu o tensiune de 6. 3 V, servind ca sursă de alimentare autonomă (UZA-2MK03 și UZA-2MK06).
UZA îndeplinește cerințele: GOST 12.4.124-83, GOST R 5250.0-2005 (IEC 60079-0:2005), etc.
O vedere generală a dispozitivelor de împământare pentru camioanele cisterne este prezentată în Fig. 9.3 și principalele caracteristici tehnice ale acestora sunt date în tabel. 9.3.
Orez. 9.3. Vedere generală a UZA
Pentru dezvoltarea și utilizarea UZA-2MK au fost acordate licențe și autorizații de la Autoritatea de Stat pentru Supraveghere Tehnică și Mineră și un certificat de protecție împotriva exploziilor de la Centrul de Certificare pentru Echipamente Electrice Antiexplozive (TSSVE). Luând în considerare cerințele documentelor de reglementare, domeniul de aplicare al UZA-2MK este zonele explozive 1, 2, 2n. Utilizarea uneia sau alteia modificări este determinată de dotarea tehnică a rafturilor de descărcare a depozitelor de petrol și punctelor de încărcare, benzinării, benzinăriilor și stațiilor de alimentare.
Tabelul 9.3
Caracteristicile tehnice ale dispozitivelor UZA
Sfârșitul mesei. 9.3
UZA-2MK04 și UZA-2MK05 sunt concepute pentru împământarea autocisternelor sau a altor vehicule, pentru blocarea și pornirea drenajului, excluzând (la cererea clientului) posibilitatea tehnică de a efectua operația de drenaj fără a le conecta mai întâi la dispozitivele de împământare și asigurând echipotențialitatea unitatile conductoare electric ale obiectului de protectie si echipamentele de drenaj . Aceste dispozitive asigură, de asemenea, monitorizarea continuă a integrității circuitului electric de împământare și a valorii rezistenței acestuia în Ohmi în secțiunea „container împământat – dispozitiv de împământare” și oferă semnalizare luminoasă despre starea acestei secțiuni a circuitului electric. Dispozitivele sunt echipate cu un fir de împământare universal cu o clemă specială pentru conectarea UZA la cisternă. Acest fir este un accesoriu al UZA, iar conectarea lui la AC este permisă numai atunci când circuitul de comutare al UZA este deschis folosind un buton special din carcasa acestuia (Fig. 9.3a și 9.3b).
Indicatoarele de câmp electric pot fi utilizate pentru protecția individuală a electricienilor atunci când caută defecțiuni în rețelele electrice. Cu ajutorul lor, se determină prezența sarcinilor electrostatice în semiconductori, producția de textile și depozitarea lichidelor inflamabile. Când se caută surse de câmpuri magnetice, se determină configurația acestora și se studiază câmpurile parazite ale transformatoarelor, bobinelor și motoarelor electrice, nu se poate face fără indicatori de câmp magnetic.
Circuitul indicatorului de radiații de înaltă frecvență este prezentat în Fig. 20.1. Semnalul de la antenă ajunge la un detector format dintr-o diodă cu germaniu. Apoi, printr-un filtru LC în formă de L, semnalul intră în baza tranzistorului, în circuitul colector al căruia este conectat un microampermetru. Este folosit pentru a determina puterea radiațiilor de înaltă frecvență.
Pentru a indica câmpurile electrice de joasă frecvență, se folosesc indicatori cu o etapă de intrare a tranzistorului cu efect de câmp (Fig. 20.2 - 20.7). Prima dintre ele (Fig. 20.2) este realizată pe baza unui multivibrator [VRYA 80-28, R 8/91-76]. Canalul tranzistorului cu efect de câmp este un element controlat, a cărui rezistență depinde de mărimea câmpului electric controlat. O antenă este conectată la poarta tranzistorului. Când indicatorul este introdus în câmpul electric, rezistența sursă-scurgere a tranzistorului cu efect de câmp crește și multivibratorul pornește.
În capsula telefonului se aude un semnal sonor, a cărui frecvență depinde de intensitatea câmpului electric.
Următoarele două modele conform schemelor lui D. Bolotnik și D. Priymak (Fig. 20.3 și 20.4) sunt destinate depanării ghirlandelor electrice de Anul Nou [R 11/88-56]. Indicatorul (Fig. 20.3) este în general un rezistor cu rezistență controlată. Rolul unei astfel de rezistențe este din nou jucat de canalul de scurgere - sursa tranzistorului cu efect de câmp, completat de un amplificator DC în două trepte. Indicatorul (Fig. 20.4) este realizat după circuitul unui generator de joasă frecvență controlat. Conține un dispozitiv de prag, un amplificator și un detector de semnal indus în antenă de un câmp electric alternativ. Toate aceste funcții sunt îndeplinite de un singur tranzistor - VT1. Tranzistoarele VT2 și VT3 sunt utilizate pentru a asambla un generator de joasă frecvență care funcționează în modul de așteptare. De îndată ce antena dispozitivului este adusă mai aproape de sursa câmpului electric, tranzistorul VT1 pornește generatorul de sunet.
Indicatorul de câmp electric (Fig. 20.5) este conceput pentru a căuta cablaje ascunse, circuite electrice sub tensiune, pentru a indica apropierea de zona firelor de înaltă tensiune, prezența câmpurilor electrice alternative sau constante [RaE 8/00-15] .
Dispozitivul folosește un generator inhibat de impulsuri de lumină-sunet, realizat pe un analog al unui tranzistor de injecție cu câmp stâng (VT2, VT3). În absența unui câmp electric de mare intensitate, rezistența sursei de scurgere a tranzistorului cu efect de câmp VT1 este mică, tranzistorul VT3 este închis și nu există generare. Curentul consumat de dispozitiv este de unități sau zeci de μA. În prezența unui câmp electric constant sau alternant de mare intensitate, rezistența dren-sursă a tranzistorului cu efect de câmp VT1 crește, iar dispozitivul începe să producă semnale luminoase și sonore. Deci, dacă terminalul de poartă al tranzistorului VT1 este folosit ca antenă, indicatorul reacționează la apropierea firului de rețea la o distanță de aproximativ 25 mm.
Potențiometrul R3 reglează sensibilitatea, rezistorul R1 stabilește durata mesajului luminos-sunet, condensatorul C1 stabilește frecvența repetării acestora, iar C2 determină timbrul semnalului sonor.
Pentru a crește sensibilitatea, o bucată de sârmă izolată sau o antenă telescopică poate fi folosită ca antenă. Pentru a proteja tranzistorul VT1 de defectare, o diodă Zener sau un rezistor de înaltă rezistență trebuie conectat paralel la joncțiunea poartă-sursă.
Indicatorul câmpurilor electrice și magnetice (Fig. 20.6) conține un generator de impulsuri de relaxare. Este realizat pe un tranzistor de avalanșă bipolar (tranzistorul microcircuitului K101KT1A, controlat de un comutator electronic pe un tranzistor cu efect de câmp de tip KP103G), la poarta căruia este conectată o antenă. Pentru a seta punctul de funcționare al generatorului (defecțiunea generației în absența câmpurilor electrice indicate), se folosesc rezistențele R1 și R2. Generatorul de impulsuri este încărcat prin condensatorul C1 pe căști de înaltă impedanță. În prezența unui câmp electric alternativ (sau a mișcării obiectelor purtătoare de sarcini electrostatice), pe antenă apare un semnal de curent alternativ și, în consecință, poarta tranzistorului cu efect de câmp, ceea ce duce la o modificare a rezistenței electrice a joncțiunea dren-sursă cu o frecvență de modulație. În conformitate cu aceasta, generatorul de relaxare începe să genereze pachete de impulsuri modulate și un semnal sonor se va auzi în căști.
Sensibilitatea dispozitivului (raza de detecție a unui fir purtător de curent dintr-o rețea de 220 V 50 Hz) este de 15...20 cm.Ca antenă se folosește un știft de oțel de 300x3 mm. Cu o tensiune de alimentare de 9 V, curentul consumat de indicator în modul silențios este de 100 μA, în regim de funcționare - 20 μA.
Indicatorul de câmp magnetic (Fig. 20.6) este realizat pe al doilea tranzistor al microcircuitului. Sarcina celui de-al doilea generator este un set cu cască cu impedanță mare. Semnalul de curent alternativ, preluat de la senzorul de câmp magnetic inductiv L1, este alimentat prin condensatorul de tranziție C1 la baza tranzistorului de avalanșă, care nu este conectat prin curent continuu la alte elemente ale circuitului (punct de funcționare „plutitor”). În modul de indicare a câmpului magnetic alternant, tensiunea de pe electrodul de comandă (bază) al tranzistorului de avalanșă se modifică periodic, iar tensiunea de rupere a avalanșei a joncțiunii colectorului și, în legătură cu aceasta, se modifică și frecvența și durata generării.
Indicatorul (Fig. 20.7) este realizat pe baza unui divizor de tensiune, unul dintre elementele căruia este un tranzistor cu efect de câmp VT1, a cărui rezistență joncțiunea dren-sursă este determinată de potențialul electrodului de control. (poarta) cu antena conectată la aceasta [Rk 6/00-19]. Un generator de impulsuri de relaxare bazat pe tranzistorul de avalanșă VT2, care funcționează în modul de așteptare, este conectat la divizorul de tensiune rezistiv. Nivelul inițial de tensiune (pragul de funcționare) furnizat generatorului de impulsuri de relaxare este setat de potențiometrul R1.
Pentru a preveni defectarea tranziției de control a tranzistorului cu efect de câmp, protecția este introdusă în circuit (când sursa de alimentare este oprită, circuitul poartă-sursă este scurtcircuitat). O creștere a nivelului de volum al semnalului sonor se realizează prin introducerea unui amplificator folosind un tranzistor bipolar VT3. O capsulă telefonică cu rezistență scăzută poate fi utilizată ca sarcină pentru tranzistorul de ieșire VT3.
Pentru a simplifica circuitul, în locul rezistenței R3 poate fi inclusă o capsulă telefonică de înaltă rezistență, de exemplu, TON-1, TON-2 (sau „rezistență medie” - TK-67, TM-2). În acest caz, nu este necesară utilizarea elementelor VT3, R4, C2. Conectorul la care este conectat telefonul poate servi simultan ca comutator de alimentare pentru a reduce dimensiunea dispozitivului.
În absența unui semnal de intrare, rezistența tranziției dren-sursă a tranzistorului cu efect de câmp este de câteva sute de ohmi, iar tensiunea îndepărtată de pe glisa potențiometrului pentru a alimenta generatorul de impulsuri de relaxare este mică. Când apare un semnal la electrodul de control al tranzistorului cu efect de câmp, rezistența joncțiunii dren-sursă a acestuia din urmă crește proporțional cu nivelul semnalului de intrare la unități sau sute de kOhmi. Aceasta conduce la o creștere a tensiunii furnizate generatorului de impulsuri de relaxare până la o valoare suficientă pentru a produce oscilații, a căror frecvență este determinată de produsul R4C1. Curentul consumat de aparat în absența unui semnal este de 0,6 mA, în modul de indicare - 0,2...0,3 mA. Raza de detecție a unui fir purtător de curent dintr-o rețea de 220 V 50 Hz cu o lungime a antenei bici de 10 cm este de 10...100 cm.
Indicatorul de câmp electric de înaltă frecvență (Fig. 20.8) [MK 2/86-13] diferă de analogul său (Fig. 20.1) prin faptul că partea de ieșire este realizată conform unui circuit de punte, care are o sensibilitate crescută. Rezistorul R1 este proiectat pentru a echilibra circuitul (setați acul instrumentului la zero).
Multivibratorul de așteptare (Fig. 20.9) este utilizat pentru a indica tensiunea rețelei [MK 7/88-12]. Indicatorul funcționează atunci când antena sa se apropie de firul de rețea (220 V) la o distanță de 2...3 cm.Frecvența de generare pentru ratingurile prezentate în diagramă este apropiată de 1 Hz.
Indicatori ai câmpurilor magnetice conform diagramelor prezentate în Fig. 20.10 - 20.13, au senzori inductivi, care pot fi o capsulă telefonică fără membrană, sau un inductor multi-turn cu miez de fier.
Indicatorul (Fig. 20.10) este realizat conform circuitului receptor radio 2-V-0. Conține un senzor, un amplificator în două trepte, un detector de dublare a tensiunii și un dispozitiv indicator.
Indicatoarele (Fig. 20.11, 20.12) au indicație LED și sunt proiectate pentru indicarea de înaltă calitate a câmpurilor magnetice [R 8/91-83; R 3/85-49].
Indicatorul conform schemei I.P. are un design mai complex. Shelestov, prezentat în fig. 20.13. Senzorul de câmp magnetic este conectat la joncțiunea de control a unui tranzistor cu efect de câmp, al cărui circuit sursă include rezistența de sarcină R1. Semnalul de la această rezistență este amplificat de o cascadă pe tranzistorul VT2. În plus, circuitul folosește un comparator pe un cip DA1 de tip K554СAZ. Comparatorul compară nivelurile a două semnale: tensiunea preluată de la divizorul rezistiv reglabil R4, R5 (regulator de sensibilitate) și tensiunea preluată de la colectorul tranzistorului VT2. Indicatorul LED este aprins la ieșirea comparatorului.
Literatură: Shustov M.A. Proiectare de circuite practice (Cartea 1), 2003
Compania Yuman oferă o gamă largă de instrumente pentru măsurarea electricității statice produs de ELTEX (Germania).
Capacitatea de a măsura cu precizie sarcinile electrostatice (inclusiv tensiuni înalte, câmpuri electrice și rezistențe mari asociate cu materialele purtătoare de sarcină) oferă baza de informații pentru distrugerea energiei electrostatice distructive nedorite. Măsurarea rezistenței ridicate este, de asemenea, un instrument important în aplicațiile de monitorizare a siguranței. Măsurarea precisă a rezistenței la scurgeri contribuie la controlul și asigurarea calității, menținând proprietățile standardizate ale materialelor.
Dată fiind instabilitatea fenomenelor electrostatice, măsurarea electricității statice trebuie să țină cont și de diverse surse de eroare. Aceasta înseamnă că procesul de măsurare în sine trebuie să îndeplinească cerințe precise. Echipamentul de măsurare Eltex se distinge prin precizia ridicată și gama largă de aplicații posibile.
Oferim aparate pentru măsurarea electricității statice ELTEX (Germania):
Contor de câmp electric EMF58
Dispozitiv portabil foarte sensibil. EMF58 poate măsura creșterea sarcinii, nivelul și polaritatea și poate evalua eficacitatea oricăror contramăsuri. Disponibil patru intervale de măsurare de la ±0 kV/m până la ±2 mV/m.
Contor de câmp electric EM02
Dispozitiv de mână pentru măsurarea în siguranță a sarcinilor statice. Domeniu de măsurare: ±0 până la ±2 mV/m.
Contor de câmp electric EM03
Aparat de mână, convenabil pentru măsurarea sarcinilor statice, cu o distanță de măsurare selectabilă între 2 și 20 cm.Conversie automată și afișare a intensității câmpului în volți. Domeniu de măsurare: ±0 până la ±200 kV.
Compania Yuman oferă o gamă largă de instrumente pentru măsurarea electricității statice produs de ELTEX (Germania).
Capacitatea de a măsura cu precizie sarcinile electrostatice (inclusiv tensiuni înalte, câmpuri electrice și rezistențe mari asociate cu materialele purtătoare de sarcină) oferă baza de informații pentru distrugerea energiei electrostatice distructive nedorite. Măsurarea rezistenței ridicate este, de asemenea, un instrument important în aplicațiile de monitorizare a siguranței. Măsurarea precisă a rezistenței la scurgeri contribuie la controlul și asigurarea calității, menținând proprietățile standardizate ale materialelor.
Dată fiind instabilitatea fenomenelor electrostatice, măsurarea electricității statice trebuie să țină cont și de diverse surse de eroare. Aceasta înseamnă că procesul de măsurare în sine trebuie să îndeplinească cerințe precise. Echipamentul de măsurare Eltex se distinge prin precizia ridicată și gama largă de aplicații posibile.
Oferim aparate pentru măsurarea electricității statice ELTEX (Germania):
Contor de câmp electric EMF58
Dispozitiv portabil foarte sensibil. EMF58 poate măsura creșterea sarcinii, nivelul și polaritatea și poate evalua eficacitatea oricăror contramăsuri. Disponibil patru intervale de măsurare de la ±0 kV/m până la ±2 mV/m.
Contor de câmp electric EM02
Dispozitiv de mână pentru măsurarea în siguranță a sarcinilor statice. Domeniu de măsurare: ±0 până la ±2 mV/m.
Contor de câmp electric EM03
Aparat de mână, convenabil pentru măsurarea sarcinilor statice, cu o distanță de măsurare selectabilă între 2 și 20 cm.Conversie automată și afișare a intensității câmpului în volți. Domeniu de măsurare: ±0 până la ±200 kV.
