Трехкомпонентный сферический датчик напряженности электрического поля сдвоенного типа
DOI:
https://doi.org/10.25206/1813-8225-2025-195-103-110Ключевые слова:
электрическое поле, напряженность поля, трехкомпонентный сферический датчик, чувствительный электрод, чувствительный элемент, сферический двуугольник, сферический сегмент, погрешность от неоднородности поля.Аннотация
В статье предлагается новое конструктивное решение трехкомпонентного электроиндукционного сферического датчика напряженности электрического поля с чувствительными электродами в форме сферических двуугольников и их частей. В основу датчика положен двухкомпонентный датчик сдвоенного типа и однокомпонентный датчик двойного типа, чувствительные элементы которого являются частями сферических двуугольников, организованных в сферические сегменты с угловым размером q0. Чувствительные электроды датчика – это тридцать шесть проводящих сферических поверхностей, изолированных друг от друга и от проводящего сферического основания датчика. Из чувствительных электродов формируются чувствительные элементы в форме сферических двуугольников для четырёх двойных датчиков по два на координатных осях x и y и в форме сферических сегментов для одного двойного датчика по координатной оси z.
Проведенные в работе исследования показали, что конструктивные размеры чувствительных элементов датчика и пространственный диапазон измерения влияют на его погрешность, вызванную неоднородностью поля. Оптимизированные конструктивные размеры чувствительных элементов датчика и ограниченный пространственный диапазон измерения позволили создать датчик с погрешностью от неоднородности поля по модулю, не превышающую погрешность ± 0,55 % в допустимом пространственном диапазоне измерений 0 £ a £ 0,5, что соответствует минимальному расстоянию до источника поля d = 2R. Для обеспечения такой погрешности и такого пространственного измерения чувствительные элементы датчика в форме сферических двуугольников должны иметь угловые размеры a0 = 90º и b01 = 30º, а в форме сферического сегмента угловой размер должен быть q0 = 61,5º.
Предложенный трехкомпонентный сферический датчик может стать основой измерителя напряженности электрического поля промышленной частоты.
Скачивания
Библиографические ссылки
(1). Коробкова В. П., Морозов Ю. А., Столяров М. Д. [и др.]. Воздействие электрического поля распределительных устройств 500 и 750 кВ на обслуживающий персонал и средства для его защиты // Подстанции переменного тока: Междунар. конф. по большим электрическим системам (СИГРЭ-72). Москва: Энергоатомиздат, 1974. С. 33–43.
Korobkova V. P., Morozov Yu. A., Stolyarov M. D. [et al.]. Vozdeystviye elektricheskogo polya raspredelitel’nykh ustroystv 500 i 750 kV na obsluzhivayushchiy personal i sredstva dlya ego zashchity [Impact of the electric field of 500 and 750 kV on personnel and means for their protection]. Podstantsii peremennogo toka. Alternating Current Substations. Moscow, 1974. P. 33–43. (In Russ.).
(2). Нормы и правила по охране труда при работах на подстанциях и воздушных линиях электропередачи напряжением 400, 500 и 750 кВ переменного тока промышленной частоты № 868-70. Москва: СЦНТИ ОРГЭС, 1972. 11 с.
Normy i pravila po okhrane truda pri rabotakh na podstantsiyakh i vozdushnykh liniyakh elektroperedachi napryazheniyem 400, 500 i 750 kV peremennogo toka promyshlennoy chastoty № 868-70 [Rules and regulations on labor, protection at 400, 500, and 750 kV A. C. substations and overhead lines of industrial frequency]. Moscow, 1972. 11 p. (In Russ.).
(3). ГОСТ 12.1.002–84. Система безопасности труда. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах. Москва: Из-во стандартов, 1984. 8 с.
GOST 12.1.002–84. Sistema bezopasnosti truda. Elektricheskiye polya promyshlennoy chastoty. Dopustimyye urovni napryazhennosti i trebovaniya k provedeniyu kontrolya na rabochikh mestakh [Occupational safety standards system. Power frequency electric fields. Permissible levels of field strength and requirements for control at work-places]. Moscow, 1984. 8 p. (In Russ.).
(4). Hyberg B. R., Herstad K., Larsen K. B. Measuring electric field using pressure sensitive elements. IEEE Conference Record of International Symposium on Electrical Insulation. 1978. Р. 90–93.
(5). А. с. 1478159 А1 СССР, МКИ G01R 29/12. Индикатор электростатического поля / М. Ю. Бродский, О. В. Харламов, А. С. Малевский-Малевич, А. К. Евменко. № 4236759/24-09; заявл. 28.04.87; опубл. 07.05.89, Бюл. № 17.
A. s. 1478159 A1 USSR, IPC G01R 29/12. Indikator elektrostaticheskogo polya [Electrostatic field indicator] / M. Yu. Brodskiy, O. V. Kharlamov, A. S. Malevskiy-Malevich, A. K. Evmenko. No. 4236759/24-09. (In Russ.).
(6). Колмогорова С. С., Бирюков С. В. Проектирование электроиндукционных датчиков и средств измерений электрических полей: моногр. Санкт-Петербург: Реноме, 2022. 180 с. ISBN 978-5-00125-731-8. DOI: 10.25990/7bky-3e46.
Kolmogorova S. S., Biryukov S. V. Proyektirovaniye elektroinduktsionnykh datchikov i sredstv izmereniy elektricheskikh poley [Design of electroinductive sensors and electric field measuring instruments]. Saint Petersburg, 2022. 180 р. ISBN 978-5-00125-731-8. DOI: 10.25990/7bky-3e46. (In Russ.).
(7). Бирюков С. В., Тюкина Л. В., Тюкин А. В. Сдвоенные сферические датчики напряженности низкочастотных электрических полей нового поколения // Омский научный вестник. 2021. № 5 (179). С. 62–67. DOI: 10.25206/1813-8225-2021-179-62-67. EDN: AVJDSB.
Biryukov S. V., Tyukina L. V., Tyukin A. V. Sdvoyennyye sfericheskiye datchiki napryazhennosti nizkochastotnykh elektricheskikh poley novogo pokoleniya [Dual spherical intensity sensors for new generation low-frequency electric fields]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2021. No. 5 (179). P. 62–67. DOI: 10.25206/1813-8225-2021-179-62-67. EDN: AVJDSB. (In Russ.).
(8). Бирюков С. В., Тюкина Л. В., Тюкин А. В. Сдвоенный сферический датчик напряженности электрического поля // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2021. Т. 17, № 5. С. 85–91. DOI: 10.36622/VSTU.2021.15.5.012. EDN: DZPPSE.
Biryukov S. V., Tyukina L. V., Tyukin A. V. Sdvoyennyy sfericheskiy dat•shik napryazhennosti elektricheskogo polya [Dual spherical electric field voltage sensor]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Bulletin of Voronezh State Technical University. 2021. Vol. 17, no. 5. P. 85–91. DOI: 10.36622/VSTU.2021.15.5.012. EDN: DZPPSE. (In Russ.).
(9). Бирюков С. В., Тюкина Л. В., Тюкин А. В. Датчики напряженности электрического поля сдвоенного типа повышенной точности // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2022. Т. 18, № 2. С. 86–93. DOI: 10.36622/VSTU.2022.18.2.012. EDN: TZSZFN.
Biryukov S. V., Tyukina L. V., Tyukin A. V. Datchiki napryazhennosti elektricheskogo polya sdvoyennogo tipa povyshennoy tochnosti [Dual type of electric field sensors of increased accuracy]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Bulletin of Voronezh State Technical University. 2022. Vol. 18, no. 2. P. 86–93. DOI: 10.36622/VSTU.2022.18.2.012. EDN: TZSZFN. (In Russ.).
(10). Бирюков С. В., Тюкина Л. В., Тюкин А. В. Исследование сдвоенного сферического датчика напряженности электрического поля с составными чувствительными элементами // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2022. hbcТ. 18, № 5. С. 113–123. DOI: 10.36622/VSTU.2022.18.5.015. EDN: IHMMCU.
Biryukov S. V., Tyukina L. V., Tyukin A. V. Issledovaniye sdvoyennogo sfericheskogo datchika napryazhennosti elektricheskogo polya s sostavnymi chuvstvitel′nymi elementami [Investigation of a dual spherical electric field strength sensor with composite sensitive elements]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Bulletin of Voronezh State Technical University. 2022. Vol. 18, no. 5. P. 113–123. DOI: 10.36622/VSTU.2022.18.5.015. EDN: IHMMCU. (In Russ.).
(11). Бирюков С. В. Двухкомпонентный сферический датчик напряженности электрического поля сдвоенного типа // Омский научный вестник. 2025. № 1 (193). С. 98–106. DOI: 10.25206/1813-8225-2025-193-98-106. EDN: JXPOUZ.
Biryukov S. V. Dvukhkomponentnyy sfericheskiy datchik napryazhennosti elektricheskogo polya sdvoyennogo tipa [Two-component spherical dual-type electric field strength sensor]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2025. No. 1 (193). P. 98–106. DOI: 10.25206/1813-8225-2025-193-98-106. EDN: JXPOUZ. (In Russ.).
(12). Бирюков С. В. Сравнительное исследование двойного и сдвоенного электроиндукционных сферических датчиков напряженности электрического поля // Омский научный вестник. 2024. № 3. (191). С. 125–132. DOI: 10.25206/1813-8225-2024-191-125-132. EDN: IXQSUI.
Biryukov S. V. Sravnitel’noye issledovaniye dvoynogo i sdvoyennogo elektroinduktsionnykh sfericheskikh datchikov napryazhennosti elektricheskogo polya [Comparative study of double and dual electroinduction spherical electric field strength sensors]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2024. No. 3. (191). P. 125–132. DOI: 10.25206/1813-8225-2024-191-125-132. EDN: IXQSUI. (In Russ.).
(13). Бирюков С. В., Тюкина Л. В. Модернизированный метод измерения напряженности электрического поля по среднему значению сдвоенными датчиками и устройства для его реализации // Динамика систем, механизмов и машин. 2021. Т. 9, № 3 (179). С. 64–72. DOI: 10.25206/2310-9793-9-3-64-72. EDN: QDVMDJ.
Biryukov S. V., Tyukina L. V. Modernizirovannyy metod izmereniya napryazhennosti elektricheskogo polya po srednemu znacheniyu sdvoyennymi datchikami i ustroystva dlya ego realizatsii [An upgraded method for measuring the electric field strength by the average value of dual sensorsand devices for its implementation]. Dinamika sistem, mekhanizmov i mashin. Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines. 2021. Vol. 9, no. 3 (179). P. 64–72. DOI: 10.25206/2310-9793-9-3-64-72. EDN: QDVMDJ. (In Russ.).
(14). Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Ленинград: Энергоатомиздат, 1988. 301 с. ISBN 5-283-04375-4.
Gutnikov V. S. Integral’naya elektronika v izmeritel’nykh ustroystvakh [Integrated electronics in measuring devices]. Leningrad, 1988. 301 p. ISBN 5-283-04375-4. (In Russ.).
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Неисключительные права на статью передаются журналу в полном соответствии с Лицензией Creative Commons BY-NC-SA 4.0 «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция-Некоммерчески-СохранениеУсловий») 4.0 Всемирная (CC BY-NC-SA 4.0)
