D- Điều chỉnh lưu lượng khí thốt E Không gian trong lò sấy
s Thốt khơng khí ẩm T Máy biến áp
5.6.4. Phát hiện phóng điện cục bộ bằng siêu âm
Phương pháp phát hiện phóng điện bằng phương pháp diện Ó thể áp dụng cho các thiết bị khác như máy phát điện, máy cắt... Phương pháp siêu âm chì được áp dụng cho các cách diện ngâm trong chất lỏng diện môi.
Nguyên lý: Khi xảy ra phóng điện trong điện môi ngâm trong dầu sẽ phát
sinh sóng áp suất truyền trong các môi trường khác nhau theo q.iy luật của vật lý.
Nhị có các cảm biến nhạy đặt gần đó có thế xác định khcảng cách giữa nguồn phóng diện và cảm biến, bằng cách đo thời gian giửa thời diêm phóng điện và thời điểm sóng tới bộ cảm biến. Như vậy phương pháp nảy gồm hai giai doạn chính:
- Thu thập tín hiệu.
- Khai thác kết quả, xác định thời gian truyền và tính khoảng cách giữa nguồn và cảm biến.
- Thu thập tín hiệu.
Sơ đồ truyền sóng siêu âm được cho trên hình 5.41.
Bộ cảm biến là phần tử cơ bản của sơ đồ do. Sóng siêu âm dược đặc trưng bằng biên dộ
Nguồn siêu âm
Xử lý tín hiệu
Bộ cảm biến áp điện Bộ khuếch đại
Hỉnh 5.41. Sơ đổ thu thập tín hiệu siêu âm.
Sóng siêu âm truyền qua các môi trường chất lỏng, chất rán, theo các định luật vật lý. Khi qua các mơi trường khác nhau sóng bị biến dạng. Tôc độ truyền sóng và hệ sị' suy giảm khi sóng truyền qua các môi trường khác nhau được cho
trong bảng 5.10.
B ả n g 5.10. T ruyển sóng siêu âm qua môi trư ờ n g
Môi trường Tốc độ truyền sóng (m/s) Độ suy giảm so với dầu (dB/cm)
Dầu 1400 0
Giấy tẩm dầu 1420 0,6
Các tông tẩm dáu 2300 4.5
Lá thép 5050 13
Đơng 3580 9
Lẽ đương nhiên, để có độ nhạy cực dại cần đặt bộ cảm biến trong thùng dầu gần nguồn siêu âm nhất. Vì vị trí nguồn siêu âm còn chưa biết và các bộ cảm biến không thể đặt dễ dàng và an tồn ỏ vị trí bất kỳ trong thùng dầu do dó nên chọn tuỳ ý dặt cảm biến bên ngoài thùng và trên thành. Cũng như đơi vối sóng ánh sáng độ suy giảm nhỏ nhất khi các môi trường giông nhau. Việc truyền sóng qua chất lỏng sẽ có líu điểm lớn về dộ tin cậy vì khi có dầu mơi liên hệ sẽ dược dảm bảo chắc chắn, chỉ có điều bất tiện là dầu có thể bị đổ làm bộ cảm biến không hoạt động.
Bộ câm biến thuộc loại gôm áp điện, dao động cơ của sóng siêu âm sẽ được chuyến đổi thành tín hiệu diện, sau dó được khuếch đại. Đặc tính của gơrn áp
điện sẽ nhạy nếu kích thước của bộ cám biến càng lớn. Tuy nhiên dê sử dụng có hiệu quả cần sóng âm đạt tới mọi điếm của bộ cảm biến đồng thịi, với tín hiệu siêu âm tần sơ 10 dến 100 kHz ta chọn bộ cảm biến đường kính 30mm, dầy
lOmm, có tần sơ dao động riêng từ 20-80kHz.
Đầu ra của bộ cảm biến áp điện có bộ khuếch đại, ở đây bộ tiền khuếch đại nằm ngay trong hộp bộ cảm biến đế giảm thiểu nhiễu. Tầng vào của bộ tiền khuếch đại dược thực hiện bằng các linh kiện lựa chọn để giảm nhiễu nền.
Vì năng lượng phóng điện cục bộ rất yếu, tín hiệu thường có mức gần với tạp âm nền, do vậy khó xử lý. Ta tăng tỷ sơ tín hiệu trên tạp âm nền bằng cách sử dụng thiết bị cho phép trích tín hiệu lặp lại trong tạp âm với điều kiện có một xung khỏi động đồng bộ với tín hiệu tìm kiếm (hình 5.42). Các xung xuất phát từ đó thiết bị lấy mẫu tín hiệu cần xử lý trong các khoảng thòi gian xác định và không thay đổi trong mọi thao tác. Các mẫu ứng với thòi gian trễ cho trước theo xung khởi động được tích lũy trong bộ nhớ.
Cuối quá trình nếu ta giả thiết đã có N xung khỏi động, nội dung của bộ nhớ có thế coi là tổng của N mẫu tạp âm nền và N mẫu tín hiệu cần tìm.
Người ta đã chứng minh rằng tạp âm nền tăng Vn trong khi đó tín hiệu tăng Vn , do đó cải thiện tỷ sơ" tín hiệu trên tạp âm là \/n .
Thực nghiệm cho thấy có thế nhận được mức cải thiện tín hiệu / tạp âm từ 100 đến 300. Với hệ sô" khuếch đại 100, tiến hành trong 2 đến 3 phút, tỷ sơ" tín hiệu / tạp âm là 300 và cần 15 phút cho hộ cảm biến áp điện.
JI Tín hiệu khởi động Đáp ứng siêu âm cấn tìm
Phân tích tín hiệu cán xử lý
Thời điểm phóng điên
Đê đo khoảng cách từ nguồn đến bộ cảm biến d ta sử dụng công thức : d - v.t
V là vận tốc truyền, t là khoảng thời gian, nếu dùng dao động ký sẽ đọc trực tiếp thời gian trên màn hình.
Trong nhiều trường hợp sóng siêu âm gặp nhiều vật cản do truyền qua các vật liệu khác nhau trong máy biến áp. Khi dó tín hiệu tới bộ cảm biến bị biến dạng và khó xác định được thời gian truyền. Đề tiết kiệm thời gian và tránh sai số’ ta sử dụng chương trình máy tính. Độ chính xác của phát hiện phóng điện cục bộ bằng siêu âm từ 50-100mm.
Hình 5.43 biểu diễn máy biến áp đang thử nghiệm phóng điện cục bộ, cịn hình 5.44 và 5.45 là hình ảnh cảm biến áp điện và vị trí lắp đặt trên thành thùng dầu.
Nam châm cỏ định bộ cảm biến
Hình 5.44. Mặt trước của bộ cảm biến gốm áp điện.
Hình 5.45 Bộ cảm biến gốm áp điện lắp trên thành thùng dầu. Dùng xơranh bơm dấu vào.