一種真空絕緣子表面電荷三維測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于在真空環境下的絕緣測量和電荷測量技術領域,特別涉及一種真空絕緣子表面電荷三維測量裝置。
【背景技術】
[0002]絕緣子表面電荷的測量屬于靜電測量的范疇,不能用傳統的電工儀表進行測量。目前,表面電荷的測量方法主要包括粉塵圖法,基于Pockels效應的光學測量方法和靜電探頭法。粉塵圖法最初由Lichtenberg于1778年提出,其原理是利用某些帶電的有色固體(如帶正電的紅色的Pb304,帶負電的白黃色的S),會與絕緣子表面的電荷發生吸附效應,比如負電荷會吸附帶正電的Pb304,正電荷會吸附帶負電的S。當將這些特殊的固體粉末噴灑在介質表面時,可以根據介質表面的這些固體粉末的顏色分布來判斷介質表面的電荷極性及電荷分布。其優點是方便、直觀,缺點是不能定量表征表面電荷,且在噴灑粉塵過程中,可能改變介質表面的電荷分布。Pockels效應光學測量方法即線性電光效應法,對于不具有對稱中心的晶體來說,當其處在電場中時,其折射率的變化與所加的電場強度成正比關系,即,在電場不太強時已經表現得比較明顯,因而可以通過測量電場作用下晶體折射率的變化來反映電場的變化,但此方法只適用于透明薄膜,對盆式絕緣子固體表面并不適合。
[0003]目前靜電探頭法是目前國際上表面電荷測量領域中使用較廣泛的方法。靜電探頭主要由內部感應導體、內部支撐絕緣體和外部接地屏蔽層組成。對絕緣子表面電荷進行測量時,將探頭垂直于待測介質表面且距離恒定,絕緣子表面電荷會在感應導體上激發感應電壓,可對輸出感應電壓進行測量。盡管對絕緣介質的表面電荷進行準確測量時,采用傳統的標度方法會存在誤差,但是,當只是考察表面電荷的分布規律及影響因素,對不同條件下的實驗結果進行橫向比較時,采用傳統的線性標度方法來計算絕緣子表面電荷是可行的。
[0004]綜上所述,對絕緣固體表面來說,常用的測量方法為靜電電容探頭法,但是由于真空系統中常用的絕緣子形狀復雜,常規的靜電探頭對絕緣子表面電荷進行測量比較復雜,因此有必要根據靜電電容法測量絕緣子表面電荷的原理,研制一套可用于實際真空絕緣子表面電荷測量的裝置。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種真空絕緣子表面電荷三維測量裝置,其特征在于,所述真空絕緣子表面電荷三維測量裝置由待測絕緣子、測試電極、靜電探頭,探頭支架、探頭徑向運動機構,探頭旋轉控制機構、探頭支架操控機構、探頭旋轉運動控制機構、步進電機及探頭運動控制面板組成;其中測試電極包括在固定真空試驗腔體的頂板上的高壓電極,固定在探頭轉盤中央的地電極,待測絕緣子放在高壓電極和地電極之間;探頭轉盤支持在真空試驗腔體底板上,真空試驗腔體底板的左邊固定A旋轉齒輪并與探頭轉盤嚙合,A旋轉齒輪的旋轉軸穿過真空試驗腔體底板與手柄齒輪固定,C步進電機軸上固定B旋轉齒輪,B旋轉齒輪與手柄齒輪嚙合;真空試驗腔體底板的右邊動密封固定探頭固定支架,探頭固定支架上固定手柄;探頭固定支架通過固定卡扣與探頭導軌支架連接。
[0006]所述靜電探頭置于探頭支架上,探頭支架置于探頭導軌上,導軌支架固定在探頭轉盤邊緣上;探頭導軌和D步進電機連接,并固定在導軌支架上,并沿導軌支架運動,帶動靜電探頭沿導軌斜向運動。
[0007]所述探頭運動控制面板與C步進電機和D步進電機連接,在探頭運動控制面板上睡著“手動”和“自動”按鍵,既可以設置手動控制探頭運動,也可以設置輸入程序自動控制探頭運動;探頭運動控制面板上設置“X”和“Y”方向運動按鍵,其中“X”方向運動按鍵控制探頭的旋轉運動,“Y”方向運動按鍵控制探頭的徑向運動;探頭運動控制面板上設置“進給增”和“進給減”按鍵,控制探頭的運動步長;探頭運動控制面板上設置的“倍率增”和“倍率減”按鍵,用于設置探頭的運動速度;探頭運動控制面板上設置的“設置原點”和“回原點”按鍵用于設置探頭的起始測量位置并控制探頭自動回原點。
[0008]所述探頭旋轉控制機構由探頭轉盤、A旋轉齒輪、C步進電機、B旋轉齒輪和手柄齒輪組成,C步進電機控制與B旋轉齒輪嚙合的手柄齒輪,手柄齒輪帶動A旋轉齒輪轉動,A旋轉齒輪帶動探頭轉盤旋轉運動,從實現靜電探頭的360度旋轉運動。
[0009]所述探頭支架運動操控機構由固定卡扣、探頭固定支架和手柄組成,當加壓時或者不進行電荷測量時,轉動手柄,使探頭固定支架上下移動,從而帶動固定卡扣,固定卡扣與探頭導軌支架連接,從而可以帶動探頭導軌支架平移,使探頭遠離待測絕緣子。
[0010]所述待測絕緣子材料為交聯聚苯乙烯,形狀為圓臺狀,斜面角度為45°,斜面長度為5mm,高度為3.5mm,端面直徑為34.2mm,底面直徑為41.3_。
[0011]本發明的有益效果是提出真空絕緣子表面電荷三維測量裝置,通過徑向控制機構和旋轉控制機構可以實現探頭對絕緣子表面電荷全徑向、全角度的測量,同時能夠保證在加壓或者不測量電荷時,探頭遠離被測絕緣子表面。本三維測量裝置具有以下優點:
[0012]1、測量裝置可對真空系統中的絕緣子進行表面電荷測量,能夠保證試驗裝置的氣密性,通過接線法蘭盤將測量信號線引出,而且當不測量電荷時,機構整體遠離被測絕緣體,可不影響設備正常運行時腔體內的場強分布,因此從而實現在高電壓設備和真空環境中對絕緣子表面電荷進行全角度,全徑向的三維測量。
[0013]2、三維操控機構,可以實現測量探頭平移、徑向爬行、旋轉三種維度的運動,具有較高的電荷分辨率和空間分辨率。
[0014]3、探頭與被測絕緣件表面之間的距離保持恒定,通過探頭支架導軌和導軌固定裝置,能夠在測量中始終保持探頭對絕緣子表面點垂直且距離不變,而且來回移動過程中不會產生影響,因此保證了試驗測量的可靠性準確性。
[0015]4、探頭的運動方式、運動路徑、運動方向、運動步長和運動速度既可以手動控制,也可以編程控制探頭的自動運動,同樣能夠保證探頭運動的精度。
【附圖說明】
[0016]圖1為真空絕緣子表面電荷三維測量裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0017]本發明提供一種真空絕緣子表面電荷三維測量裝置,下面結合附圖予以說明。
[0018]在圖1所示的真空絕緣子表面電荷三維測量裝置示意圖中,所述真空絕緣子表面電荷三維測量裝置由待測絕緣子、測試電極、靜電探頭,探頭支架、探頭徑向運動機構,探頭旋轉控制機構、探頭支架操控機構、探頭旋轉運動控制機構、步進電機及探頭運動控制面板組成;其中測試電極包括在固定真空試驗腔體的頂板上的高壓電極1,固定在探頭轉盤5中央的地電極3,待測絕緣子2放在高壓電極I和地電極3之間;探頭轉盤5支持在真空試驗腔體底板上,真空試驗腔體底板的左邊固定A旋轉齒輪4并與探頭轉盤5嚙合,A旋轉齒輪4的旋轉軸穿過真空試驗腔體底板與手柄齒輪6固定,C步進電機7軸上固定B旋轉齒輪8,B旋轉齒輪8與手柄齒輪6嚙合;真空試驗腔體底板的右邊