Индикаторы электрических полей могут быть использованы для индивидуальной защиты электромонтеров, при поиске мест повреждений электрических сетей. С их помощью определяется наличие электростатических зарядов в полупроводниковом, текстильном производствах, хранилищах легковоспламеняющихся жидкостей. При поиске источников магнитных полей, определении их конфигурации и исследовании полей рассеяния трансформаторов, дросселей и электродвигателей не обойтись без индикаторов магнитных полей.

Схема индикатора высокочастотных излучений показана на рис. 20.1. Сигнал с антенны попадает на детектор, выполненный на германиевом диоде. Далее через Г-образный LC-фильтр сигнал поступает на базу транзистора, в коллекторную цепь которого включен микроамперметр. По нему и определяется мощность высокочастотных излучений.

Для индикации низкочастотных электрических полей используют индикаторы с входным каскадом на полевом транзисторе (рис. 20.2 — 20.7). Первый из них (рис. 20.2) выполнен на основе мультивибратора [ВРЯ 80-28, Р 8/91-76]. Канал полевого транзистора является управляемым элементом, сопротивление которого зависит от величины контролируемого электрического поля. К затвору транзистора подключена антенна. При внесении индикатора в электрическое поле, сопротивление исток — сток полевого транзистора возрастает, и мультивибратор включается.

В телефонном капсюле раздается звуковой сигнал, частота которого зависит от напряженности электрического поля.

Следующие две конструкции по схемам Д. Болотника и Д. Приймака (рис. 20.3 и 20.4) предназначены для поиска неисправностей в новогодних электрических гирляндах [Р 11/88-56]. Индикатор (рис. 20.3) в целом представляет собой резистор с управляемым сопротивлением. Роль такого сопротивления опять же играет канал сток — исток полевого транзистора, дополненного двухкаскадным усилителем постоянного тока. Индикатор (рис. 20.4) выполнен по схеме управляемого низкочастотного генератора. Он содержит пороговое устройство, усилитель и детектор сигнала, наведенного в антенне переменным электрическим полем. Все эти функции выполняет один транзистор — VT1. На транзисторах VT2 и VT3 собран генератор низкой частоты, работающий в ждущем режиме. Как только антенну устройства приближают к источнику электрического поля, транзистор VT1 включает звуковой генератор.

Индикатор электрического поля (рис. 20.5) предназначен для поиска скрытой проводки, электрических цепей, находящихся под напряжением, индикации приближения к зоне высоковольтных проводов, наличия переменных или постоянных электрических полей [РаЭ 8/00-15].

В устройстве использован заторможенный генератор светозвуковых импульсов, выполненный на аналоге инжекционно-по-левого транзистора (VT2, VT3). При отсутствии электрического поля высокой напряженности сопротивление сток — исток полевого транзистора VT1 невелико, транзистор VT3 закрыт, генерация отсутствует. Ток, потребляемый устройством, составляет единицы, десятки мкА. При наличии постоянного или переменного электрического поля высокой напряженности сопротивление сток — исток полевого транзистора VT1 возрастает, и устройство начинает вырабатывать светозвуковые сигналы. Так, если в качестве антенны использован вывод затвора транзистора VT1, индикатор реагирует на приближение сетевого провода на расстояние около 25 мм.

Потенциометром R3 регулируется чувствительность, резистор R1 задает длительность светозвуковой посылки, конденсатор С1 — частоту их следования, а С2 определяет тембр звукового сигнала.

Для повышения чувствительности в качестве антенны может быть использован отрезок изолированного провода или телескопическая антенна. Для защиты транзистора VT1 от пробоя параллельно переходу затвор — исток стоит подключить стабилитрон или высокоомный резистор.

Индикатор электрических и магнитных полей (рис. 20.6) содержит релаксационный генератор импульсов. Он выполнен на биполярном лавинном транзисторе (транзистор микросхемы К101КТ1А, управляемый электронным ключом на полевом транзисторе типа КП103Г), к затвору которого подключена антенна. Для задания рабочей точки генератора (срыв генерации в отсутствии индицируемых электрических полей) используют резисторы R1 и R2. Генератор импульсов через конденсатор С1 нагружен на высокоомные головные телефоны. При наличии переменного электрического поля (или перемещении предметов, несущих электростатические заряды) на антенне и, соответственно, затворе полевого транзистора появляется сигнал переменного тока, что приводит к изменению электрического сопротивления перехода сток — исток с частотой модуляции. В соответствии с этим релаксационный генератор начинает генерировать пачки модулированных импульсов, а в головных телефонах будет прослушиваться звуковой сигнал.

Чувствительность прибора (дальность обнаружения токонесущего провода сети 220 В 50 Гц) составляет 15...20 см. В качестве антенны использован стальной штырь 300x3 мм. При напряжении питания 9 В ток, потребляемый индикатором в режиме молчания, составляет 100 мкА, в рабочем режиме — 20 мкА.

Индикатор магнитных полей (рис. 20.6) выполнен на втором транзисторе микросхемы. Нагрузкой второго генератора является высокоомный головной телефон. Сигнал переменного тока, снимаемый с индуктивного датчика магнитного поля L1, через переходной конденсатор С1 подается на базу лавинного транзистора, не связанную по постоянному току с другими элементами схемы («плавающая» рабочая точка). В режиме индикации переменного магнитного поля напряжение на управляющем электроде (базе) лавинного транзистора периодически изменяется, изменяется также и напряжение лавинного пробоя коллекторного перехода и, в связи с этим, частота и продолжительность генерации.

Индикатор (рис. 20.7) изготовлен на основе делителя напряжения, одним из элементов которого является полевой транзистор VT1, сопротивление перехода сток — исток которого определяется потенциалом управляющего электрода (затвора) с подключенной к нему антенной [Рк 6/00-19]. К резистивному делителю напряжения подключен релаксационный генератор импульсов на лавинном транзисторе VT2, работающий в ждущем режиме. Уровень начального напряжения (порог срабатывания), подаваемого на релаксационный генератор импульсов, устанавливается потенциометром R1.

Для предотвращения пробоя управляющего перехода полевого транзистора в схему введена защита (при отключении источника питания цепь затвор — исток закорочена). Повышение уровня громкости звукового сигнала достигается введением усилителя на биполярном транзисторе VT3. В качестве нагрузки выходного транзистора VT3 можно использовать низкоомный телефонный капсюль.

Для упрощения схемы высокоомный телефонный капсюль, например, ТОН-1, ТОН-2 (либо «среднеомный» — ТК-67, ТМ-2) может быть включен вместо резистора R3. В этом случае надобность в использовании элементов VT3, R4, С2 отпадает. Разъем, в который включается телефон, для снижения габаритов устройства, может одновременно служить выключателем питания.

При отсутствии входного сигнала сопротивление перехода сток — исток полевого транзистора составляет несколько сотен Ом, и напряжение, снимаемое с движка потенциометра на питание релаксационного генератора импульсов, мало. При появлении сигнала на управляющем электроде полевого транзистора сопротивление перехода сток — исток последнего возрастает пропорционально уровню входного сигнала до единиц, сотен кОм. Это приводит к увеличению напряжения, подаваемого на релаксационный генератор импульсов до величины, достаточной для возникновения колебаний, частота которых определяется произведением R4C1. Потребляемый устройством ток при отсутствии сигнала — 0,6 мА, в режиме индикации — 0,2...0,3 мА. Дальность обнаружения токонесущего провода сети 220 В 50 Гц при длине штыревой антенны 10 см составляет 10...100 см.

Индикатор высокочастотного электрического поля (рис. 20.8) [МК 2/86-13] отличается от аналога (рис. 20.1) тем, что его выходная часть выполнена по мостовой схеме, имеющей повышенную чувствительность. Резистор R1 предназначен для балансировки схемы (установки стрелки прибора на ноль).

Ждущий мультивибратор (рис. 20.9) использован для индикации сетевого напряжения [МК 7/88-12]. Индикатор работает при приближении его антенны к сетевому проводу (220 В) на расстояние 2...3 см. Частота генерации для приведенных на схеме номиналов близка к 1 Гц.

Индикаторы магнитных полей по схемам, представленным на рис. 20.10 — 20.13, имеют индуктивные датчики, в качестве которых может быть использован телефонный капсюль без мембраны, либо многовитковая катушка индуктивности с железным сердечником.

Индикатор (рис. 20.10) выполнен по схеме радиоприемника 2-V-0. Он содержит датчик, двухкаскадный усилитель, детектор с удвоением напряжения и показывающий прибор.

Индикаторы (рис. 20.11, 20.12) имеют светодиодную индикацию и предназначены для качественной индикации магнитных полей [Р 8/91-83; Р 3/85-49].

Более сложную конструкцию имеет индикатор по схеме И.П. Шелестова, изображенный на рис. 20.13. Датчик магнитного поля подключен к управляющему переходу полевого транзистора, в цепь истока которого включено сопротивление нагрузки R1. Сигнал с этого сопротивления усиливается каскадом на транзисторе VT2. Далее в схеме использован компаратор на микросхеме DA1 типа К554САЗ. Компаратор сравнивает уровни двух сигналов: напряжения, снимаемого с регулируемого резистивного делителя R4, R5 (регулятора чувствительности) и напряжения, снимаемого с коллектора транзистора VT2. На выходе компаратора включен светодиодный индикатор.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

Приборы для измерения параметров статического
электричества

Электрические измерения необходимы для изучения причин и условий электризации и постоянного контроля электростатических величин: разности потенциалов U между заряженным телом и землей или заземленными предметами; поверхностной плотности электрических зарядов s и напряженности электрического поля Е .

Указателями электрических потенциалов служат различные механические (лепестковые, стрелочные, струнные, квадрантные) и электронные электрометры. В механических электрометрах измеряемый заряд подается на один из пары электродов, кулоновское взаимодействие которых фиксируется различными методами. Например, принцип действия квадрантных электрометров положен в основу электростатических вольтметров. Электростатический заряд воздействует на подвижный секторный электрод, который под воздействием кулоновских сил перемещается. По углу поворота судят о величине измеряемого напряжения

По условиям пожаро- и взрывобезопасности приборы для электростатических измерений во взрывоопасных зонах должны иметь соответствующий уровень и вид взрывозащиты, а их датчики (в частности, у переносных приборов) должны соответствовать требованиям электростатической искробезопасности. Датчик прибора считают искробезопасным для данной взрывоопасной смеси, если искровой разряд на него с металлического электрода, имеющего потенциал 50 кВ и емкость 60-100 пФ, вызывает воспламенение этой смеси с вероятностью не более 10 -3 (либо энергия этих зарядов, по крайней мере, в 2,5 раза меньше энергии воспламенения смеси).Так, датчик прибора ИСПИ-4 с отклонением электронного потока в вакууме покрыт толстым слоем диэлектрика (фторопластом), что обеспечивает электростатическую искробезопасность. В приборе СМ-2/С-59 взрывозащита достигнута путем заключения электростатического вольтметра С-53 во взрывонепроницаемый корпус, а специальное покрытие датчика (например, фторопласт) обеспечивает его электростатическую безопасность. Взрывобезопасность процесса измерения достигается в том случае, когда во взрывоопасной зоне применяется искробезопасный датчик, а сам прибор (например, статический вольтметр любого типа) устанавливается в невзрывоопасной зоне.

Устройства для заземления и контроля
цепи заземления средств транспорта и хранения ЛВЖ
и сжиженных горючих газов

Технологические процессы налива или слива нефтепродуктов и других взрывопожароопасных веществ химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств, предприятий снабжения нефтепродуктами, нефтебаз, складов ГСМ, автозаправочных станций (АЗС), автозаправочных комплексов (АЗК) и авто-газозаправочных станций (АГЗС) сопровождаются образованием и накоплением зарядов статического электричества. Зажигающая способность разрядов статического электричества нередко является вероятным источником зажигания пожаровзрывоопасной среды, что приводит к пожарам и взрывам, сопровождающимся материальными потерями и летальным травматизмом.

Экспериментальные и аналитические исследования показывают, что в летнее время в зоне заправки бензином на АЗС легковых и грузовых автомобилей взрывоопасная смесь горючих паров с воздухом может образоваться в объемах до 2,5 и до 8 м 3 соответственно. При сливе бензина из автоцистерн (АЦ) выходящая из дыхательной арматуры взрывоопасная паро-воздушная смесь может образоваться в объеме до 105 м 3 .

В подтверждение реальности пожарного риска такого рода следует отметить, что в разных регионах России происходят пожары при обращении с нефтепродуктами и сниженными горючими газами (СГГ). Например, 02.11.1997 г. крупный пожар 5-й степени сложности возник в Москве на
1-й улице Ямского Поля при сливе топлива в подземный резервуар.

Поэтому, на этих объектах средства защиты от опасных проявлений статического электричества должны применяться как одна из мер снижения пожарного риска. Заземляться и надежно электрически соединяться между собой должны наливные стояки эстакад, находящиеся под наливом железнодорожные цистерны и рельсы в пределах сливоналивного фронта. Перед проведением и в процессе сливоналивных операций заземлению также подлежат: автоцистерны, танкеры, самолеты и другие транспортные средства, а также средства транспорта и хранения нефтепродуктов или СГГ.

Несоответствующие требованиям, предъявляемым к электрооборудованию во взрывозащищенном исполнении, электрические контактные соединения и другие устройства для присоединения заземляющих проводников должны располагаться вне взрывоопасных зон (не менее 9 м от мест налива или слива) . При этом провода заземления сначала присоединяют к корпусу заземляемого объекта, а затем к заземляющему устройству. Отсоединение же их, что еще более важно для предупреждения искрообразования при размыкании цепи заземления с током случайного происхождения (гальваническим, блуждающим, обусловленным электромагнитной бурей или воздействием электромагнитного радиочастотного поля), следует осуществлять в обратном порядке.

Важно отметить, что существуют конструктивные различия устройств заземления АЦ, применяемых на нефтебазах и складах ГСМ и АЗК, от устройств их заземления на АЗС общего пользования и ведомственных пунктов заправки топливом. Подобные различия существуют и при оснащении АЦ заземляющими проводниками, конструктивно непригодными для применения при наливе топлива на нефтебазе (или на АЗК) или при сливе его на АЗС. Таким образом, нередко заземляющие устройства не обеспечивают требуемого уровня пожаровзрывобезопасности технологии сливоналивных операций топлива, ЛВЖ и СГГ.

В целях обеспечения требований пожарной безопасности разработаны и выпускаются устройства заземления автоцистерн (УЗА) типов: УЗА-2МК02, УЗА-2МК03, УЗА-2МК04, УЗА-2МК05, УЗА-2МК06. Данные устройства УЗА осуществляют одновременно и функции контроля заземленного состояния объектов защиты. Питание коммутационных устройств (по желанию заказчика) предусмотрено либо от промышленной цепи переменного тока с напряжением 220 В (например, УЗА-2МК04), либо от цепи постоянного тока с напряжением 12 В (УЗА-2МК05), либо от батареи аккумуляторов с напряжением 6,3 В, служащей автономным источником питания (УЗА-2МК03 и УЗА-2МК06).

УЗА соответствуют требованиям: ГОСТ 12.4.124-83 , ГОСТ Р 5250.0-2005 (МЭК 60079-0:2005) и др.

Общий вид устройств заземления автоцистерн представлен на рис. 9.3 а их основные технические характеристики приведены в табл. 9.3.

Рис. 9.3. Общий вид УЗА

На разработку и применение УЗА-2МК даны лицензии и разрешения Госгортехнадзора и сертификат о взрывозащищеннности Центра сертификации взрывозащищенного электрооборудования (ЦСВЭ). С учетом требований нормативных документов область применения УЗА-2МК – взрывоопасные зоны 1, 2, 2н. Применение той или иной модификации определяется технической оснащенностью сливоналивных эстакад нефтебаз и наливных пунктов, АЗС, АГЗС и АЗК.

Таблица 9.3

Технические характеристики устройств УЗА

Окончание табл. 9.3

УЗА-2МК04 и УЗА-2МК05 предназначены для заземления автоцистерн или других транспортных средств, для блокировки и запуска слива, исключающего (по желанию заказчика) техническую возможность проведения операции слива без предварительного подключения их к устройствам заземления и обеспечения эквипотенциальности электропроводящих узлов объекта защиты и сливного оборудования. Данные устройства обеспечивают также непрерывный контроль целостности электрической цепи заземления и ее величины сопротивления в Ом на участке «заземляемая емкость – заземляющее устройство» и осуществляют световую сигнализацию о состоянии данного участка электрической цепи. Устройства комплектуются универсальным проводом заземления со специальным зажимом для подключения УЗА к автоцистерне. Этот провод является принадлежностью УЗА, а его подключение к АЦ допускается только при разомкнутой коммутационной цепи УЗА специальной кнопкой в ее корпусе (рис. 9.3а и 9.3б).

Статическое электричество появляется при неравенстве положительного и отрицательного зарядов на поверхности предметов. Его легко обнаружить - например, при прикосновении к металлической дверной ручке между ней и рукой может проскочить искра. Однако измерение статического электричества является намного более сложным процессом. Узнайте, как измерять статическое электричество, и вы сможете определять электрический заряд на поверхности различных предметов.

Шаги

Оценка статического заряда различных материалов

Подготовьте все необходимое. Для данного эксперимента вам понадобятся: небольшая медная пластинка, заземление, электрические провода с зажимами “крокодил”, белая бумага, ножницы, линейка, воздушный шарик, волосы, хлопчатобумажная футболка, футболка из полиэстера, ковер и керамическая плитка. Этот метод позволяет определить относительное количество статического заряда.

• Небольшую медную пластинку можно довольно дешево приобрести в магазине хозяйственных товаров или заказать через интернет.
• Заземление и провода с зажимами “крокодил” можно приобрести в магазине хозяйственных или электротехнических товаров.

1. Подсоедините медную пластинку к заземлению с помощью провода. Один зажим провода прикрепите к заземлению, а второй - к медной пластинке. Не имеет значения, куда подсоединять провод, просто прикрепите его к проводу заземления.

   • Когда предмет касается медной пластинки, с него стекает скопившийся статический заряд.

2. Разрежьте лист бумаги на 100 квадратных кусочков размером 5 мм x 5 мм. Линейкой разделите лист на 5-миллиметровые квадратики и вырежьте их. Постарайтесь как можно точнее выдержать размеры. Это проще сделать с помощью бумагорезальной машины.

   Надуйте воздушный шарик. Надуйте шарик до средних или больших размеров. Размеры шарика не важны, если для всех материалов использовать один и тот же шарик. Если во время опыта шарик лопнет, придется надуть новый шарик и начать сначала, чтобы сохранить неизменными условия эксперимента.

   Пять раз проведите шариком по поверхности исследуемого материала. Для начала выберите материал, на котором вы хотите измерить статический заряд. Для данных целей хорошо подойдут волосы, ковер, хлопчатобумажная футболка, футболка из полиэстера, ковер или керамическая плитка.

   • Поводите шариком по материалу в одном и том же направлении.

3. Положите шарик поверх кусочков бумаги. После трения об исследуемый материал шарик зарядится определенным количеством статического электричества (это количество будет разным для различных материалов). Когда вы положите шарик на кусочки бумаги, они пристанут к нему, причем их количество будет зависеть от величины статического заряда на шарике.

   • Не перекатывайте шарик по бумаге. Просто положите его поверх кусочков бумаги и посмотрите, сколько их пристанет к шарику.

4. Посчитайте число приставших к шарику клочков бумаги. Соберите клочки бумаги с шарика и посчитайте их. После трения о различные материалы к шарику пристанет разное число кусочков бумаги. Повторите эксперимент с разными материалами и посмотрите, как они различаются.

   • Перед каждым новым экспериментом разряжайте бумагу и шарик.

5. Сравните результаты для разных материалов. Посмотрите на полученные данные и сравните, сколько кусочков бумаги пристало к шарику после того, как вы потерли его о различные материалы. Чем больше клочков бумаги пристало к шарику, тем выше его статический заряд.

   С помощью самодельного электроскопа

   1. Подготовьте все необходимое. Электроскоп - это прибор, позволяющий выявить статическое электричество с помощью тонких металлических пластинок, которые разделяются в присутствии статического заряда. Простейший электроскоп можно сделать из нескольких бытовых предметов. Для этого понадобятся стеклянная банка с пластиковой крышкой, алюминиевая фольга и дрель.

      Сделайте шар из фольги. Вырежьте из фольги квадрат примерно 25 см x 25 см. Точные размеры не важны. Скомкайте вырезанный лист фольги, так чтобы получился шар. Постарайтесь, чтобы шар имел как можно более правильную форму.

      • Должен получиться шар диаметром около 5 сантиметров. И в этом случае точные размеры не важны - главное, чтобы шар не был слишком большим или маленьким.

   2. Скрутите стержень из алюминиевой фольги. Вырежьте из фольги еще один лист и скрутите его в виде стержня. Стержень должен быть немного короче, чем стеклянная банка. Этот алюминиевый стержень должен располагаться в 7–8 сантиметрах выше дна банки и выступать примерно на 10 сантиметров над ее верхним краем.

      Прикрепите шар к стержню. Возьмите для этого еще один лист фольги. Приставьте шар к концу стержня, наденьте на них лист фольги и скрутите его. Плотно обмотайте фольгой шар и стержень, чтобы она удерживала их вместе.

Что такое электростатическое поле? Приборы для измерения электростатического поля. Какой прибор для электростатики лучше будет купить?

Приборы для измерения электростатического поля - какой прибор лучше купить?

Электростатическое поле - это поле, созданное неподвижными в пространстве и неизменяемыми во времени электрическими зарядами (в отсутствии электрических токов). Если в пространстве имеется система заряженных тел, то в каждой точке этого пространства существует силовое электрическое поле. Оно определяется через силу, действующую на пробный точечный заряд, помещённый в это поле. Этой силой и выражается величина электростатического поля, которая определяется средствами измерения электростатического поля. Единицей измерения в данном случае является вольт (В), киловольт (кВ) и т.д.

К типовым источникам электростатического поля относятся:

Установки с высоким напряжением;

Линии постоянного тока;

Экраны дисплеев, ТНП;

Синтетические материалы (ткани, покрытия).

В зависимости от поставленных задач измерители электростатического поля выделяют следующих типов:

Измерительные приборы электростатического поля в пространстве;

Средства измерения электростатического потенциала.

Ниже приведена сводная таблица приборов для измерения электростатического поля, которая способствует в определении оптимального комплекта под Ваши измерительные задачи и позволит ответить на вопрос какой именно купить измеритель электростатического поля с поверкой. Не мало важно и то, что там приведены цены на измерители электростатического поля - наглядно видно, во сколько Вам обойдется то или иное средство измерения и каким функционалом оно обладает.

Модель средства измерения электростатического поля:	Область применения средства измерения электростатики:			Диапазон измерения:	Цена, руб. (с первичной поверкой)
	Измерение эл.статичекого потенциала:	Измерение эл.статического поля в свободном пространстве:	Измерение электризуемости тканей:
Измеритель электростатического поля СТ-01	да		(при наличии доп. опции)	от 0,3 до 180 кВ/м	48 000
Измеритель напряженности электростатического поля П3-80 с первичной поверкой	нет	да	нет	от 0,3 кВ/м до 200 кВ/м	53 000
Прибор для измерения электростатики ЭСПИ-301А	да			от 0,3 до 180 кВ/м	53 700
Измеритель электростатического потенциала экранов дисплеев ИЭСП-01(А)	да	нет		от 0,1 кВ до 18 кВ	39 766
Прибор для измерения электростатического поля в свободном пространстве ИЭСП-01(Б)	нет	да		от 1 кВ/м до 180 кВ/м	51 035
Универсальный измеритель электростатических полей ИЭСП-01(В)	да			от 0,1 кВ до 18 кВ от 1 кВ/м до 180 кВ/м	55 165
Измеритель напряженности электростатического поля ИЭСП-5Ц с первичной поверкой	нет	да		от 1 до 1000 кВ/м	Снят с производства
Измеритель электростатического поля ИЭСП-6	да	нет		от 0,1 до 10 кВ
Измеритель напряженности электростатического поля ИЭСП-7	нет	да		от 2 до 199,9
Измеритель электрических зарядов ПК2-3А	да	нет		Похожие статьи Зона отдыха в саду и на даче 2024-05-09 13:23:07 Муха свекловичная минирующая Свекловичная муха меры борьбы 2024-05-08 13:24:21 Уход в домашних условиях за цветком Хамедорея: пересадка, размножение 2024-05-08 13:24:21