Повышение точности измерения напряженности низкочастотных электрических полей техногенной природы электроиндукционными датчиками

• Автор: Тимонина, Евгения Викторовна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 194 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ФИЗИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ, МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

1.1 Состояние проблемы измерения и контроля напряженности электрических полей

1.2 Обзор физических эффектов, принципиально возможных для построения датчиков напряженности ЭП
1.3 Обзор существующих методов измерения напряженности переменных электрических полей
1.4 Обзор существующих средств измерения напряженности переменных электрических полей

1.5 Выводы по главе

1.6 Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРОВОДЯЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ СФЕРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПОЛЯМИ РАЗЛИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ
2.1 Вводные замечания
2.2 Обоснование выбора формы проводящего
корпуса датчика
2.3 Проводящий сферический датчик в однородном
электрическом поле
2.4 Проводящий сферический датчик в электрическом поле
точечного заряда
2.5 Проводящий сферический датчик в электрическом поле бесконечно тонкой проводящей линии конечной длины
2.6 Проводящий сферический датчик в поле электрического диполя
2.7 Выводы по главе

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА, ОБОСНОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ЭЛЕКТРОИНДУКЦИОННЫМИ
СФЕРИЧЕСКИМИ ДАТЧИКАМИ
3 Л Общие замечания
3.2 Физические основы построения электроиндукционных сферических датчиков напряженности ЭП
3.3 Конструктивная и математическая модель ТЭСД
3.4 Определение пространственных положений датчика, соответствующих предельным значениям погрешности
3.5 Метод измерения напряженности ЭП путем выравниваниях двух
составляющих при третьей равной нулю
3.6 Доказательство применимости метода МВДС
3.7 Развитие метода трехкоординатных измерений напряженности ЭП
3.8 Сравнительный анализ работы ТЭСД напряженности
в электрических полях различной неоднородности
3.9 Сравнительный анализ методов измерения напряженности ЭП, основанных на взаимодействии ТЭСД с полем
3.10 Выводы по главе
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ
НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ЭЛЕКТРОИНДУКЦИОННЫМИ СФЕРИЧЕСКИМИ ДАТЧИКАМИ
4.1 Вводные замечания к разработке средств измерения» напряженности ЭП
4.2 Общие вопросы построения средств измерения
напряженности ЭП
4.3 Средства измерения напряженности низкочастотных ЭП
4.3.1 Средства измерений напряженности ЭП, реализующие метод МВДС
4.3.2 Расчет погрешности от неточности ориентации датчика в пространстве исследуемого электрического поля
4.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В современных условиях научно-технического прогресса с развитием энергетики и энергопотребления возникают повышенные требования к качеству и экологической безопасности электрических сетей. Существенное внимание уделяется развитию соответствующих систем изоляции средств передачи электроэнергии и различным факторам влияния линий электропередач (ЛЭП), электрических подстанций и электроустановок на человека и окружающую среду, что связано как с вхождением высоковольтных ЛЭП в инфраструктуру городов при их развитии, так и с проектированием ЛЭП сверхвысокого напряжения для передачи энергии на дальние расстояния.
В настоящее время проблема негативного влияния низкочастотных электрических полей (ЭП) занимает одно из ведущих мест по своей экологической и производственной значимости среди других факторов окружающей среды. ЛЭП, электрические подстанции, электроустановки высокого напряжения являются источниками биологически активного ЭП, способного вызвать ухудшение состояния здоровья персонала, развитие ряда патологий и серьезных функциональных расстройств. Эффект от непосредственного воздействия, проявляющегося при пребывании в ЭП, усиливается с увеличением напряженности поля и временем нахождения в нем. Значимой проблемой является накапливание биологического эффекта в условиях многолетнего производственного влияния ЭП. При систематическом воздействии на организм человека уровнями,- превышающими предельно допустимые, ЭП может вызвать изменения функционального состояния нервной; сердечно-сосудистой и эндокринной систем, а также некоторых обменных процессов и иммунологической реактивности организма. Это выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, болях в области сердца, изменении кровяного давления и пульса. Для персонала нормы на предельно допустимые уровни напряженности

1.4 Обзор существующих средств измерения напряженности переменных электрических полей
На основании предыдущих разделов был сделан вывод, что для построения автономных высокоточных средств измерения напряженности низкочастотных ЭП целесообразно использовать электроиндукционные датчики (ЭД).
В [119] С.В. Бирюковым предложена возможная классификация средств измерений напряженности переменных ЭП. В качестве основных классификационных признаков рассматриваемых средств измерений он выделяет:
1 ) число координат датчика (одна-, две-, три координаты);
2) форма чувствительных элементов датчика (цилиндрическая, плоская, сферическая);
3) вид выходной величины датчика (электрическое напряжение, сила электрического тока, электрический заряд);
4) структурное построение датчика (одинарное, двойное);
5) вид связи датчика с измерительной цепью приборов (ИЦП) (проводная, беспроводная).
Рассмотрим основные достоинства и недостатки средств измерений, согласно приведенной классификации [119].
1) Число координат датчиков.
Достоинством средств измерений с однокоординатными электроиндукционными датчиками (ОЭД) является простота конструктивного исполнения ОЭД и схем обработки их сигналов. В общем случае средства измерения с ОЭД состоят из датчика, канала связи датчика с ИЦП, ИЦП и указателя. В некоторых приборах канал связи- датчика с ИЦП может отсутствовать. В этом случае ИЦП и указатель располагаются внутри корпуса датчика.