автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Повышение качества электронагревательных установок за счет бесконтактного контроля характеристик проводов типа ПОСХВ

Саратовский ордена «Знак Почета»- институт р Г Б ОАеханизацин сельского хозяйства имени М. И. Калинина

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК »А СЧЕТ БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОВОДОВ ТИПА

ПОСХВ

УД/С 621.365:621.315.322.4.

Специальность: 05.2002. — Электрификация

сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата техничесьих наук

Саратов 1994 г.

САРАТОВСКИ/ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" ИНСТИТУТ МЕХШЗАШ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ИМ. П. И. КАЛИНИНА

На правах рукописи КАРУЕВ Николай Холстантинояич

УЛХ 621.365:621.315.322.4

ПСШШИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕМ УСТАНОВОК ЗА СЧЕГ БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОВОДОВ ТИПА ПООХВ

Специальность 05.20.02- электрификация сельскохозяйственного производства

АВТОРВвВРАТ

диссертации на соискание учено! степевн кандидата технических наук

Саратов 1994

Работа выполнена в Саратовском ордена "Знак Почета" институте механизация сельского хозяйства иы. М.И. Калинина

Научные руководители - доктор технических наук, профессор Г.П. Ероиенко

кандидат технических наук, доцент С.Н. Л.обайкйн

Официальные оппоненты- доктор технических ьаук, С.Н.С. А.П. Казимир

кандидат технических наук, доцент Ю.Н. Глубокий

Ведущее предприятие - отдел механизации сельского хозяйства Саратовского областного управления сельского хозяйства и переработки

Зашита диссертации состоится " 26 " октября 1994г. в 12 часов на заседании специализированного совета К I20.04.C2 в Саратовском ордена "Знак Почета" институте механизации сельского хозяйства им. И.И.Калинина по адресу: 410740, г.СаратоЕ.ул. Советская, 60.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан ",£/ " 1994 года

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук,

Профессор <5^3aJ^ H.H. Волосегич

ОБИАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность те 1/11. Электронагревательные установка (.ЭКУ) местного обогрева (иолы, панели, коврики и т.п.) имея гысокую технологическую эффективность, не обладаю? достаточной надежностью. Она имеют малую долговечность, причем от 30 до 60$ отказов происходит из-за нагревательных проводов типа ПССХВ. Система планово-предупредительных работ и технического обслуживания не решет в полной мере проблемы повышения эксплуатациснноЗ надежности такого оборудования ввиду его неремонтноспособности.

Известные установки по производству нагревательных проводов и укладки ЭНУ не обеспечивают необходимого качества, так как они не оснащены устройствами определения дефектности нагревательных проводов. Промышленные устройства контроля изоляции эмалевых проводов дороги и не способны работать в условиях изготовления ЭНУ. Применение более простых в надежных емкостных измерителей сдерживается из-за отсутствия теоретического обоснования связи их показаний с характеристика® нагревательннх проводов.

Решение этой задачи актуально для сельской электрификации в связи с тем, что в настоящее время на средства -местного обогрева приходится 60-70? общего потребления электроэнергии, используемой в электронагревательных установках, а протяженность нагревательных проводов в них достигает в среднем типовом хозяйстве до 30-60 км.

Работа выполнена е развитие научно-технической проблемы 0.51.21 ГКНТ СССР "Разработать и внедрить . новые методы и технологические средства электрификации сельского хозяйства". Исследования, отраженные в диссертации, выполнялись в соответствии с пла-

вон научно-исследовательской работы СИМСХ по тема "Разработать и внедрить прибор бесконтактного контроля параметров нагревательных проводов" от 01.05. 1993 г.

Цель работы. Повысить качество электронагревательных установок за счет бесконтактного контроля изготовления и укладки нагревательных проводов типа йССХВ.

Методика исследования. На первом этап9 проведено исследование идеализированных емкостннх измерителей, что позволило выбрать рациональное направление поиска репеяия. На втором этапе проведено численное исследование всех перспективных измерителей и установлены закономерности достижения максимального эффекта.

В процессе решения использовались методы: средних потенциалов, аналитического расчета поля в рабочей зоне, скругления краев елек-тродов по линиям равного потенциала, математического моделирога-ния.

Экспериментальные исследования вхлючаля лабораторные и производственные испытания. Расчет теоретических зависимостей и обработка результатов эксперимента производились с помощью ЭВМ.

'Научная „деизна состоит в обосновании способа бесконтактного контроля характеристик нагревательных проводов.

Цри етом:

- выявлены факторы, наруюэюте однозначную связь между характеристиками провода в показаниями емкостных измерителей;

- доказана возможность и выявлены услогкя выбора таких параметров измерительного устройства, которые комлеясируЬт мешающие влияния до допустимых пределов;

- установлена соразмерность геометрические парамэтроь измерителей, обеспечивающих заданную точность иоказзний;

- обоснованы места установки из: юрмтелей па эксгругконной линии;

- на основе аналитической оценка погрешности изменения характеристик препода определены ограничительные интервалы на допустимые значения других влияющих факторов.

Практическая значимость и реализация результатов исследования.

Разработанное устройство бесконтактного контроля характеристик нагревательных проводов имеет встроенные емкостные измерители в экструзиопную установку в процессе изготовления проводов и аналогичное устройство гтрл входном контроле проводов в процессе их укладки в ЗКУ. Это позволяет снизить брак проводниковой продукции на 16?, повысить производительность труда на 11,5^, увеличить срок службы ЭКГ.

Суммарный годовой экономический эффект от внедрения на Саратовском производственном межховяйственном объединении "Агропромэнерго" составил 20991,6 тыс.рублей в ценах на ноябрь 1993 года, экономический ущерб из-за отказов ОНУ снижается от 2 до 40 тыс.руб./кВт-год в зависимости от конструкции ЭНУ„

Апробация работы. Основные положения работы долохены и одобрены на 1У научно-технической конференции по электронным датчикам "Сенсор-91и (г.Ленинград,1991г.), на научно-технических конференциях Саратовского института механизации сельского хозяйства в 1992...1994г.г., на 40-3 юбилейной научно-технической конференция Саратовского научно-исследовательского института машиностроения (г.Саратов,1991г.).

Публикация. По результатам исследований опубликовано 10 работ, е том числе патент РФ 2006788 от 30.01.94 года,

Объем и структура работ. Диссертация состоит из Еведения, четырех глав, выводое, списда литературы и приложений. Обьем-178 страниц, из них 129 страниц текста, 41 рис.,14 табл. и 4 приложения. Список лите ратуры составляет 95 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана краткая характеристика работы: актуальность проблемы, цель и задачи исследований, научная новизна и практическая ценност:», сведения о яиедреяи'а и апробация работы.

Ь первой главе приведены обзор-и анализ сояремелного электронагревательного оборудования в сельскохозяйственном производстве,' в том числе рассмотрено устройство, эксплуатационные параметры к причины отказов электрообогреваемых бетонных пслор, ианялей и ковриков.

Вопросам устройстра, технической эксплуатации и эффективности применения средств электрообогрега е зшзотчоводстве и растениеводстве пооЕящены исследования В.Н. Растригсна, Г.П.Ерошекко, У.У.Уте-шева, А.П.Казигара, Ф.Я.Иэакова, С.А.Растимешина, В.П.Стспанцова и др.

Проведенный анализ показал высокую долю брака электронагревательных установок из-за нарушения изоляционных характеристик наг-* ревателышх проводов и отсутствие надежных методов контроля этих параметров. ,

Известны работы С.Д.Холодиого, В.Ы.Архипова, В.А.Петрова,

A.Ю.Мельииковского, М.Г.Струнского, М.Ы.Горбога, А.Л.Грохольского,

B.К.Седотова, Е.К.Чостковского, Л-А.Уклейна, Б.Г.Смирнова, Г.В.Но-вккова и др., а такхе цолого ряда зарубежных авторов, посвященные различным методам контроля проводниковой продукции.

Из аналитического сбзора литературы ведяо, что наиболеэ перспективным следует считать неконтактные методы контроля, среди которых наиболее приемлемым для данных целей является емкостный метод измерения характеристик преьодоэ.

Исходя из результатов анализа сфоредлироганы следующие задачи исследования:

1. Разработать структурную схему установки для бзсконтактного измерения характеристик нагревательных проводов ьлектрообогреЕае-мых полов, панелей и ковриков.

2. Разработать теорию измерения характеристик нагревательных проводов.

3. Обосвовать параметры устройства измерения характеристик нагревательных проводов и рациональные режимы ее работы.

4. Изготоеить экспериментальную установку и проверить достоверность теоретических положений.

5. Провести производственные испытания н оценить эффективность предложенных решений.

Во второй главе "Теоретическое обоснование параметров устройства бесконтактного контроля характеристик проводов емкостным методом" дается методика исследований и теория измерения характеристик нагревательных проводов емкостными измерителями.

Теоретические исследования выполнены на основе обойденной схемы объекта исследования (рис.1).

Вначале описан принцип работы экструзионной-установки изготовления нагревательных проводов, в которую предложено встроить четыре бесконтактных измерителя характеристик провода: дьаметра токо-ведущей жилы (ГШ), качества электроязоляции (ЭИ), смещения TBE и толщины ЭИ. По показаниям первых двух измерителей оператор оценивает пригодность исходных материалов и настраивает установку в соответствии с техническими требованиями. По показаниям измерителя смещения TBE оператор центрирует головку вкструдера.

Сигналы перечисленных измерителей позволяю? оператору контролировать качество изоляции провода и при необходимости изменять ско-

Учитывценые срикторы

Г Пор а метры . измерип1еп<!й(И)

Результаты измерений

Конструиггийные

Амплитуда к частота ,напряжения

Смещение про&ода

Заземление проЬода

ДиаметрТВЖ

Температура изоляции

Влияние окружающей среды (С):Т,ъУ,у

8м«остные измерители

Толщина ОН

Характеристики пробода (П)

Г Порогами | контроль I

-1-(ЛияметрТВ)К

СмещениеТВЖ

-р] 8и изоляции 11 -1-] Яи изоляции

- Чу6стбительно(ть\

4 Погрешность

Рис.1. Структурная схема объекта исследования

рость иротяжки ила температурный регшм, поддерживая нормируемые характеристики прогодоз.

Аналогичным образе..! работает установка контроля качества провода при его укладке в ЭНУ. Но в этом случае при появлении сигнала оператор выбраковывает неисправный участок провода.

Совокупное действие двух установок позволяет изготавливать ЭНУ высокого качества.

Далее в диссертации на примере идеального емкостного измерителя показывается возможность использования емкостного метода измерения изоляционных характеристик прокедмз.

Б идеальном случае шкостныЛ измеритель кокет быть представлгп как цилиндрический конденсатор, одна ;;з г.бъпздок которого есть

тсковедущля шыа , а другая копирует наружную яоЕерхлость изоляции.

Если ото так, то для провода, охваченного снаружи алектродом, точно копирующем поверхность электрической нзолясш и длиной Р много болывз телгалш изоляции tк = 0,5 (¡59 -сО, электрическая емкость ( С ид ) будет равна „

_ gir&ui

Lu$ АьЯ/d ' < и

где: Su - диэлектрическая проницаемость материала ОИ; ¿д - наружный диаметр изоляции провода; ci - ди&чэтр TBE.

Отсэда легко получать искомое значение абсолютной и относительней толщины SH.

о)

Токам образом, толидаа Э'А прохода одяозяачло определяется значением емкости длины провода.

Смеаение ТВЖ относительно геометрического центра сечения провода можно определить, если на наружную пояерхность изоляции ао-груг провода наложены четыре симметричные обкдздш а еккость язмерязтея мзаду ТВЖ и каадой из них по отдельности. Величину этой емкости ( Ci ) а первом приближении мозло рассчитать по формуле содержащей однозначную связь со смешением ТВЖ относительно оса провода на величину ß .

(S>-d±Zß) (4)

откуда искомое смещение Ji равно:

Ji~ 2 Ci

Анализ проведенных зависимостей показал (рис.2), что для нагревательных проводов типа ПОСХВ с диачетраш ТВЕ от 1,1 до 1,4мл, толщиной ЭИ от 0,5 до 0,83 мм изменение емкостей идеальных измерителей укладывается в интервал от 2Л до 3,04 п$., а диапазоны изменения емкости для каждого провода перекрываются и достаточно близки по величине друг к другу. Зто дает хороша предпосылки к использования емкостного метода "змеренга. Причем, зависимости I, 2,3 и 4 достаточно линейны в указанных диапазонах измерений, и чувствительность таких измерителей существенно возрастает при увеличении диаметра провода, когда относительная толщина изоляции близка к I.

В общем случае емкость конденсатора зависит от параметров провода (П), измерителя (И) и окружающей среды (С), указанных на схеме обобщенного объекта исследования (рис.1).

Сг=/07ДС). (S)

Если для номиналы, jro рржима принять'

Сш-$(П»,Чи>Сн), (7)

то для К-ro произвольного случая

С<к= /бЧкА С*У (в)

Поотому основной изучаемой величиной должно служить лрирапеияе-показаний измерителя

Не теряя обаности рассувдепий, для удобства дальнейшего анали-

лср/сМ

Рис.2. Зависимость относительной толщины изоляции нагревательного провода от его емкости на единицу длины

за, перепишем формулу 9 в следующем виде:

Н2,... 2?,... zí), • «о)

где ^ - прираиениэ емкости» X - измеряемая входная аелачана

J5¿ _ меиаадие влияния, индекс И0В соответствуем номинально?^ значению кезаадж влияний, а и i " - ее номеру«,

Для реальных измерителей зависимость (10) неоднозначно саязаза с измеряемым значение?.« X . Зто следует из того, что са величину емкости конденсатор будут оказывать влияние неизбежные колебания температуры и влагшости воздуха, напряжения питаадзй сети.

Кроме того, конечность длены измеряемого утастаа провода • обязывает учитывать проявление краэЕых эффектов при распределен!»*

электрических линий в измерителе. В своп очередь конструктивные параметры самого измерительного конденсатора несомненно окажут воздействие на нелинейность зависимости (10).

Все это привело к необходимости провести исследования влияния геометрии элементов измерительного кокдэнсатора на точность измерения в выбрать такие параметры измерителя, которые компенсировали бы мешающие влияния до допустимых пределов.

Количественная оценка мешающих влияний производилась по обобщенной методике на основании фортун для расчета ъсгреаности:

где относитчельное изменение измеряемой входной величины,

или относительная погрешность преобразования, приведенная ко входу, при отклонении значения влияющей величины от номинального 2; на малую величину дИ/^В, —2* • Я- - относительное изменение выходной величины преобразователя, вызванное отклонением ;

£ - относительная чувствительность преобразователя к изменению входной величины, найденное при ном-нальных значениях влияющих величия.

В результате обобщенная задача исследований сводилась к снижению кешаюшх влияний каждого из факторов таким образом, чтобы

*~0 до тех пор, ыжа сугмарная погрешность не будет меньше допустаки* вначений, где п- количество учитыгае-мых «екающих влияний.

В качестве реального ьзшзритяля диаметра ТВ! у, толщину ЭИ был выбран конденсатор Ламларда, .'ккггадЛ целый ряд преимущества, главное рз которых стабильность показаний п производственных усл;г*-ях (рис.За).

Чтобы выполнить поставленные требования об измерзни*, на малой отрезяэ, в работ» предложен вариант конденсатора Лампарда. изойра-хенпнй на рио.Зб. В нем яизнопотенциалышй <НП) электрод I шееу малую длину € , и размещается в пазу охранного электрода с зазором £ Общая дл.на охранного электрода равняется длине изгэрателя

+ (12)

где Ь - расчетная длина охранной зоны.

При такой конструкция изадрптеля ; лияние краевых эффектов су-иествэнно снижается, а измзрвние производится ьа участке ирсрода длиной. В . .

Установлено, чю размеры конденсатора <2>э, £ , Л а $ и соотношение мекду ниш не однозначно влияют га характер лота а . измеритальвоной зояз, а, следовательно, и на точность измерения.

Для выяснения зависимости мегду конетруктавны&и параметрами измерителей и погрешностью измерения характеристик провода 6 ч л произведен расчет аоля конденсатора и подучено ураввэдге напрда.ь;1ясс-ти в произвольной тоске с координатами п,т :

где и^-Ыг^г- разность потенциалов на пластинах конденсатора;

(л„ - рели чина потока при Щ, 1п «0+10;

ЗЬ> ~ расстояние между пластинам. Анализ произведенных вычислений позволил оценить влияния орошения . ш равномерность поля е центре рабочей зоны конденсатора,, а„ следовательно^ на точность измерения и погрешность от смещения контролируемого провода» При $>/и - 0,6, 1,0, 1,3 неравномерность поля составляет соответственно 1,0 0,1 и 0,01?.

Чтобы упростить процесс поиска оптимальной конструкции устройства в работе предложено, производить расчет равномерности поля методом математического моделирования, который но требует составления математических уравнений с учетом краевых условий, универсален для конденсаторов о произвольной формой электродов.

Вначале вычислялось количество электронов на электродах конденсатора

//=д/е= с&и/е > (14)

где С - емкость конденсатора,<р, 0, -- величина зарядов электродах, йИ - разность потенциалов на электродах, В, е=1,6«10~13Кл -величина элаьшнтарного заряда.

Подученное количество электронов гексогоиальяо распределялось по поверхностям электродов» и на основании закона Кулока рассчитывались силы воздействия на каждый заряд. Затем заряды смекались на величину пгопорциональнуо модулю силы в направлении действия вектора ьтой силы, Перераспределение зарядов делалось посла каждого перерасчета сил до состояния уравновешивания. Затем рассчитывалась напряженность ноля в рабочей зоне конденсатора в каждой текущей «очке Хы > Ум, 1т по формуле

_ 2л/2 =

Е = Е.-

Составляющие вектора В по координатным осям находились через направляющие косинуса

г а/2

¿7 У*

(16)

м Уг

Равномерность ноля рассчитывалась относительно напряженности а центральной точка конденсатора Ец по формула

ЛЕ = №(Еч.-£{)/Еч ,'/*. Результаты расчетов сведены в таблицу I.

Таблица I

Зависимость относительных отклонений напряженности поля , %, от относительного размера кояденс .тора (¡8/4)-10 на расстояние 0,1, 0,2, 0,3 3 от центра конденсатора

(17)

(Ъ/1) 10 ! Лг. Л при 0,3®! Л е прп 0,2 Я ! Ле »% прл 0,1 'Л

0,8 0,031389 0,01027 0,003427

1,0 0,042774 0,019209 0,00-1367

1.5 0,144726 0,064171 0,015509

1.6 0,175738 - 0,078696 0,629454

2,0 0,345269 0,155133 0,039553

2,5 0,672831 0,303707 0,076 »05

4,0 2,59227 1,193547 0,304504

5,0 4,688121 2,193053 0,555881

8,0 13,73227 6,74001 1,794029

10,0 20,564668- 10,368549 2,808174

20,0 45,609343 24,62521 6,95052

На основании проиааеденних исследований равномерности пшш в рабочей гоне по формулам (13.(.17) была разработана методика оптимального конструирования измерителей диаметра ТЛЕ, толщшн ЭИ, смещения TEE я качества ЭИ:

- исходи но требуемой точности измерения и величины возможного сиеггенЕЯ кснгрояяруемого объекта во время его нротяаки через измеритель, по таблице I выбирается основной размер конденсатора -расстояние мзад рабочими элгх^тродамн й и их длина в поперечном оесзяяв • J8/ . 3 частном случае, для конденсатора Лампарда,

■- по формулам (13), исходя из требуемой неравнсмерностн ноля э рабочей sone, определяется длина охранного элактрсда L ;

- размер -С вычисляется исходя из максимального допустимой длины измерителя Lc по 'формуле (12);

- в измерителе качества 5И, в котором

0,2, необходимо делать скругление краев низкопотенциалыюго влектрода по линиям рапного потенциала;

- зазор ^ необходимо выполнять как можно меньше с учетом допустимой величины шунтирующей вход электрической схема емкости;

-в расчетных формулах измерителей учет влияния геометрических параметров на точность измерения оценивается к о аЗфщи е н г им /}

Оценка других влияющих аеянчгш учтена путем ввьдения в расчетные формулы измерителей соответствующих зависимостей. Например, температура, влажность а давление воздуха окружающей среды учитывались . через зависимости диэлектрической проницаемости воздувного пространства конденсатора =6, (Т, Р ) и т.п.

Тогда для расчетной модели конденсатора (рис.36), соответствующей измерьгьдзо диаметра ТВ£, аналитическая зависимость будет иметь следумций вид:

Cd=g.cwm)K(*bLM)(-^- B&Jioss>,M))>се)

Вывод расчетной формулы для измерителя толщины изоляции произведен с использованием метода средних потенциалов, основанный на допущении того, что наружная поверхность изоляции провода эквипотенциальна. Тогда, при помещении провода в конденсатор Лампарда, зго емкость Спр будет иметь вид:

Cfif>=C$)Cug/'(Cug.~Cj)), (19)

гдэ Cg> - емкость, рассчитанная со формуле (18) при замене в ней Ct на £> .

Аналитическая зависимость, соответствующая измерителю толщины изоляции определяется полуразностью показаний измерителя, который устанавливается на экструзионной установке за Банной охлаждения - Спр и измерителя диаметра TBS-Cd , устанавливаемого перед экс-трудером и имеет следующий еид:

_ фг- - < У,

(МША*?...., tr. до*я,/М— ^U*- 0)

SM-^cssh^* г

Полученная фор:лула была использована для расчета изглэрителей толщины или дефзктов ЭИ, в зависимости от длены контролируемого участка провода i с учетом реальных зависимостей: 8.

Оценка погрешностей полученных измерителей согласно педлохен-нсй обобщенной методике доказала, что их величина для нагревательного провода типа ПОСХП составила: 1,15« - при измерении диачгтра TBE, 3,25« - при измерении тодпиляк 31.

На основании полученных формул 11 рекомендаций по оптяуд;.ьчвд<у конструярования, а такнэ с учетом влияния- язо/лгхионных y-i:.v-jc?ep-,:c-

тик провода и требований на технологические процессы экструзии и укладки проводов в ЭКУ били обоснованы параметры устройства бесконтактного контроля характеристик проводов.

В третьей главе приведена методика к р езультаты эксперимен- • тальных исследований в лабораторных условиях. Они предусматривали следующее

- проверку подученных основных теоретических положений для емкостных измзрателей параметров нагревательных проводов на их соответствие реальным конструкциям измерителей и их электрических схем;

- проЕэрку полученных результатов англитическс£ оценки основных влияющих факторов на погрешность измерения промышленных макетов, изготовленных на основе проведенных исследований;

- проверку адьктрическиж схем устройства;

- зкеизркмантальную отработку в лабораторных условиях блок-схемы установки в целом.

Лабораторные исследования выполнялись на изготовленных промышленных макетах измерителей и разработанных для них электрических схемах„

Для оценки размеров рабочей зоны измерения были изготовлены специальные оправки для крепления контролируемых проводов, которые обеспечивали же перемещение в поперечных направлениях рабочей зоны. Перемещение оправок производилось двумя микрометрическими столиками о ценой деления овалы S шш,

Для проверки других влияющих факторов использовались оправки, выполненные в виде двух планок о зажимами, обеспечивающими фиксацию контролируемого провода в центре рабочее зоны о точностью не хуже + С, 5 ми. Оли предназначались для настройки устройства на другой размер контролируемого провода.

Контролировались провода типа 110СХЛ с диаметром TBS 1,1мм, тол-

щиной ЗИ 0,6мм н AFB о диаметром ТВ£ 3,6мл и толщиной Sil 0,8мм.

В результате исследований рабочей зоны измерителей было установлено, что в измерителях диаметра и толщины ЭИ неравномерность поля Ле» полученная методом математического моделирования, тлеет наилучшую сходимосто с результатами практических измерений. Различия составили + 35$.

В измерителе качества ЗИ наличие фаски размером 1,0км X 45° на Ш электроде увеличило размер рабочей зоны прютрно б 1,3 раза. Что подтвердило правильность вывода о необходимости с?руглоняя краев электродов по льниям равного потенциала при ii/L < 0,2.

Результаты исследований выходных характеристик, представлезных на рпс. 4, показали высокую линейность измерителен л диапазоне изменений дкш/етров TBE от 1,1 до 1,4 мл и толщины ЗИ от 0,5 до 0,93ым, характерных для проводов типа ПОСХВ. Нел/яейнсють- заметна лииь при d > Змм.

Чувствительность з изменении диаметра TBS составила I Д5г;В/гасм, а к изменении толщины ЗИ 0,846 vB/ккм, что хорошо сходится с рззу-льтатами теоретических расчетов. При этом погрешность не превысила допустимых нормативных значений: 2#-для диаметра ТБН, для толщины ЭИ.

Анализ лабораторных исследований показал, что основные результаты со разработке теории измерения характеристик яагревазэльных проводов и оценка характеристик выбранных измэрителоных устройств подтверждаются и они могут быть положены в основу прогалхлелнш устройств бесконтактного контроля изготовления и ухладйя нагревательных проводов типа П&ХВ,

Рис. 4. Выходные характеристики измерителей диаметра ТВ! и

толщины ЭИ: / - экспериментальные кривые, ! - теоретические.

В четвертой глага приведены итоги производственных испытаний разработанного устройства бесконтактного контроля характеристик нагревательных проводов на вкструзионной установке.

Знкостные измерители устройства не нарушили конструктввно-астетического расположения установки и позволили оперативно получать информацию о текущих значениях, изоляционных характеристик

изготавливаемых проводов, корректировать технологический процесс экструзии, уокорить выход установки на рабочий режим.

Применение разработанного устройства контроля на Саратовском ШО "Агропромэнерго" позволило снизить брак проводниковой продукция на 162, повысить производительность труда на И, 5?» При этом годовой экономический эффект составил 20991,6 тнс.рублей/год.

Снижение экономического ycepda за счет применения ргзработаачо-го устройства на входном контроле нагревательных проводов при изготовлении ЭНУ составляет от 2 до 40 тыо.руб./кВт.год в гависимсс-ти от конструкции ЭНУ.

ОВДЗ ВЫВОДЫ

1. На основе проведенных исследований доказана необходимость выделения двух наиболее важных в точки зрения повышения качества ЭНУ объектов действия: устройства бесконтактного контроля изготовления нагревательна проводов яа экструзионной установке и входного контроля таких проводов прл изготовлении ЭНУ! В устройство входят измерители диаметра 123£, толщины ЭИ, смешения и качества ЭИ. Поддержание этих характеристик » пределах допусков обеспечивает повышение качества ¿НУ.

2, Получена аналитическая зависимость связи клияоиах величин

с измеряемыми харазстеркстакаки проводов. Цри этом выявлена закономерность компенсации мешагоих влияний и доказано, что требуемая точность измерения характеристик нагревательных проводов достигается за счет снижения мешзшвх влияний, которые распределяется по важности следуюиасл образом: неравномерность напряженности поля и рабочей зоне, смещение контролируемого объекта, емкостная связь (■ t/.еяду проводом и экраном, качество исходных материалов, парахегря

окружавшей среды, параметры питающей сет::.

3, Произведена оценка неравномерности поля в рабочей зоне с помощью подученных математических выражений, а также методом математического моделирования, в результате чего разработана методика оптимального конструирования измерительных конденсаторов. Сто дало возможность саизить погрешность от смещения контролируемого провода*

4„ На основе аналитической оценки погрешности измерения характеристик провода и требований на технологические процессы изготовления проводов на экструзионной установке и укладки проводов в ШУ при ее изготовлении были выбраны ограничительные интервалы на допустимые значения других влиявши:: величин, обоснованы места расположения измерителей на экструзионной установке.

5. Основным критерием Еыбора типа измерительных конденсаторов и электрических схем измерзния их емкостей является точность измерения изоляционных характеристик нагревательных проводов. С этих позиций были произведены расчеты каждого из конкретных измерителей с учетом всех влияющих факторов и режимов работы исследуемых устройств,

6„ По выполненным расчетам были изготовлены промышленные макеты и дополнительные устройства для проверки достоверности теоретических положений в лабораторных условиях.

7. Теоретическая зависимость неравномерности поля £ рабочей зоне измерителей диаметра TBS н толшины ЗИ, полученная методом математического моделирования, отклоняется от экспериментальной на величину не более + 352, тогда как отличие,, полученное по формулам из литературных источников, оказалось около-80^. Введение в измерителе качества ЭИ фаски размеров 1,0мм Х45° на низкопотен-цаальном электроде позволило увеличить рабочую зону по сравнению

с измерителем без фаски примерно в 1,3 раза.

8. 3 результате производственных испытаний устройства бесконтактного контроля характеристик нагревательных проводов на зкетру-зионной установке Саратовского областного ШО "Агропрскэнерго" был снижвн брак гроводниковой продукции на 16$, производительность труда повысилась на II,При этом годовой экономический ?сЕфеят составил 20991.6 тнс.рублей. Примзнение устройства нч входном контроле изготовления 3117 приводит к снижению экояомччегаогз уаер-ба из-за отказов ЭНУ о? 2 до 40 ть'0.{,,6./кВт.год я зависвкэств от конструкции ЭНУ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ерошенко Г.Л.» Лобайкин С.Н., Шаруев Н.К. Прибор бесконтактного контроля параметров проводов.-Информ.листок .'£55-34.-Саратов, ШЛИ, 1994.-2с.

2. Ерошенко Г.П., ЛюбаЙкин С.Н., Шаруев Н.К. Прибор контроль смещения токовздуиеЯ гллы.-Информ.листок ß55-94.-Саратов, ЦКТИ, 1994.-2с.

3. Недранец Ю.И., Голоалев A.B., Сучков К.Я., Сатаев II.Г-., ФедулееЕ Б.В., Еаруев U.K. Устройство измерения линейных размеров на основе метода теневого лазерного сканирования. Сборник решзра-тов НИОКР, обзор, переводов и депонированных рукописей, 'Сбр."Ш", lb 06, 1287Г

4. Алексенко Е.В., Филимонова Т.А. ,Шаруев Н.К. Формпрогадае сигналов лазернгас измдрктелей.- Измерительная тег.ахка.'г

5. Алексенко Е.В., Ка*э?а Л.Е., Филимонова Т.А., ¡¡¿руев К. К. Расчет и конструирование измерительных койденсатороЕ с ра?.чи.:е;л!к:/; полем.-Известия Р.ыгаих учебных заведений. Рэдлоэлектр знкяз 1590

6. Лт)эксея:<о З.В., Очлгаэнова' 'i.A. .Шаруев Н.К. й-т-состсс:'. гг-Х—

ритзль.- Иемерительиая техника, №4, 1990.

7. Алекоенко Е.В., вилимонова Т. А., Шару ев Н„К„ йиостной измеритель диаметра стекловолокна.- Измерительная техника, .76, 1990.

6. Шаруев Е.К., Коданцев В.И., Кадета Л.Е. Емкостиоо устройство измерения диаметра оптического волокна.- Тезисы докладов научно-технической конференция по электронным датчикам" Сеноос-ЭГ', Ленинград, ишь 1991.

9. Шаруев Н.К. Бесконтактное устройство разбраковка стеклянных трубок.- Измерительная техника, *1„ 1993г.

10. Шаруев H.H.,, Алексенко Е.В.е Хал та I.E., Архипов А.И,, йлссстное устройство для измерения диаметра диэлектрического волокна. Патент РФ * 2006788, 30.01.64.

Tis. N( U /¿¿/Tip. ffffi.