多芯電纜故障點查尋器的製作方法
2023-06-11 14:36:21 1
專利名稱：多芯電纜故障點查尋器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多芯電纜故障點查尋器，是在多芯電電纜外部絕緣層良好但 內部發生斷路或短路故障時，為解決一般測量工具無法準確對故障點進行定位的問題所設 計的查尋器，屬物理之測試技術領域。
背景技術：
多芯電纜因多種原因時常會發生斷路或短路故障，在修復前必須要對故障點進 行定位，而對多芯電纜故障點定位是長期以來一直困擾人們的一個難題。傳統的方法是 對電纜可能故障部位進行猜測，將懷疑故障部位用刀切開，藉助一些測量工具來驗證，一 旦判斷失誤，又要重新開口，這樣反覆切割電纜嚴重破壞其外部絕緣性能，埋下事故隱患， 降低電纜使用壽命。雖然近年來，國際上已採用了電橋環線法、時域反射法、高壓脈衝擊 穿法等一系列手段，但由於技術複雜，設備成本較高，使用較為繁瑣，致使一般用戶望而嘆 息，無力購買。而作為多芯電纜故障點查尋器，除應用上述各方法而設計的各種產品外，也 有其他介紹，但大都需要有特定的信號發送和接受裝置，結構比較複雜。如中國發明專利 200610103383.0 「查找電線及電纜故障點的方法及裝置」介紹的「一種能夠準確定位電線 及電纜故障點的方法及裝置，利用被查線條自身的分布電容，通過測量比較查找電流在線 條上的相移來判定故障點。它由發送器及接收器組成，發送器向被查迴路內發送查找信號， 接收器沿被查線條接收查找信號後指示查找信號電流的相移值，比較相移值即可準確判 定故障點所在。」又如中國發明專利申請「查找電纜或管線故障點的方法及裝置」(公開號 CN101446616)介紹的「一種能快速準確定位電纜或管線故障點的方法及裝置，由移動機向 所查電纜或管線發送交變的查找信號，由固定機在所查電纜或管線線段端部接收此查找信 號後，比較此信號幅值或相位值的變化，即可快速判定故障點所在範圍及準確位置。」
發明創造內容針對上述不足，本實用新型就是要提供一種簡單、有效的多芯電纜故障點查尋器。本實用新型提供的多芯電纜故障點查尋器，由故障信號傳感器、信號放大電路、和 報警電路構成，其中信號放大電路的輸入端經選頻器連接故障信號傳感器，放大電路與報 警電路之間還連接有整流濾波器和比較器；所說故障信號傳感器有兩個，分別是斷路傳感 器和短路傳感器，它們經切換開關連接在選頻器輸入端上；其中斷路傳感器是一導體，導體 經一導線連接在切換開關的一個導通位上，導體側面是探測頭；短路傳感器是有氣隙的環 形鐵芯及鐵芯上的繞組，繞組連接在切換開關的另一個導通位上，氣隙位置是探測頭；比較 器中的標準電位輸入端經一可調電阻連接在電源上，可調電阻在使用時的阻值是使傳感器 探測接地的導線時比較器兩個輸入端的電位相等。本實用新型提供的多芯電纜故障點查尋器，根據通電導體會產生電場和磁場的原 理，利用不同的傳感器將其拾取並產生電信號，再經選頻、放大、濾波後與標準信號進行比 較，並根據比較結果經報警電路告知操作者多芯電纜的故障點。本實用新型能有效解決多芯電纜在不破壞其外部絕緣層的情況下，一般測量工具無法精確定位故障點的難題。本實 用新型具有無需接觸電纜的內部導體，就能方便而準確判斷出電纜的故障部位的特點，可 避免盲目剖切電纜絕緣層來定位對電纜造成的創傷，從而減少漏電、觸電事故隱患，延長電 纜使用壽命。與前述同樣不用剖切電纜的多芯電纜故障點查尋器比較，結構簡單，無須專門 的信號發生器和信號收發裝置，可降低成本、提高工作效率。
圖1是本實用新型一實施例的電氣系統示意圖，圖中I-直流電源，II-選頻器， III-放大電路，IV-整流濾波器，V-比較器，VI-報警電路，K-切換開關，Ll-校零指示燈， L2-檢得指示燈，R-可調電阻，Sl-斷路傳感器，S2-短路傳感器；圖2是本實用新型一實施例的短路傳感器示意圖，圖中1-金屬殼體，2-鐵芯， 3-繞組，G-氣隙，S2-短路傳感器；圖3是本實用新型在檢測斷路故障點時工作原理示意圖，圖中4_電纜絕緣層， AUBUCl-電纜中的三根導線，表示不同的相，Br-斷路點，Ml-三相連接點，Nl-零線，連接 無故障的兩根導線，Sl-斷路傳感器，Wl-電纜；圖4是本實用新型在檢測短路故障點時工作原理示意圖，圖中5_電纜絕緣層， A2、B2、C2-電纜中的三根導線，表示不同的相，Sh-短路點，N2-零線，連接在有故障的兩根 導線之一上，Rc-負載電阻，S2-短路傳感器，W2-電纜。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明如圖1所示，一種多芯電纜故障點查尋器，它是由直流電源I、斷路傳感器Si、短路 傳感器S2、K-切換開關、選頻器II、放大電路III、整流濾波器IV、比較器V、可調電阻R、報 警電路VI、校零指示燈Li、檢得指示燈L2構成。其中短路傳感器S2如圖2所示，是有氣隙 G的環形鐵芯2上安裝繞組3形成的電感裝置，該電感裝置安裝在起電磁波屏蔽作用的金屬 殼體1內，金屬殼體在環形鐵芯有氣隙處開口。其具體結構是直流電源經電源開關為整機提供工作電源，電源負極作為整機電 路公共端，且電路公共端連接有導電觸摸片。斷路傳感器導體經一導線與切換開關中的一 個靜觸頭連接，短路傳感器中繞組的一端與切換開關的另一個靜觸頭連接，繞組的另一端 連接電路公共端。切換開關動觸頭與選頻器輸入端連接；選頻器輸出端與第一級放大器輸 入端連接，第一級放大器輸出端與第二級放大器輸入端連接，第二級放大器輸出端與整流 濾波器輸入端連接，第一、二級放大器構成放大電路；整流濾波器輸出端與比較器檢得電位 輸入端連接；有可調電阻兩端分別接電源正負極，調節端接至比較器標準電壓輸入端；比 較器輸出端接報警電路控制信號輸入端。報警電路中有繼電器、檢得指示燈和校零指示燈。 兩指示燈都為發光二極體，正極分別經繼電器不同常態的觸點和降壓電阻後連接在電源正 極上，負極都連接電源負極。繼電器線包可直接連接在比較器輸出端和電源正負極之間，也 可與一電子開關串聯連接在電源正負極之間，此時電子開關的觸發端連接在比較器輸出端 上。當電子開關導通時，繼電器吸合，繼電器的常態觸點改變狀態，兩指示燈亮暗交替；當電 子開關截止時，繼電器釋放，繼電器的常態觸點恢復常態，兩指示燈恢復原狀。以此指示傳
4感器是否檢得電場或磁場信號，從而判定故障點。電路公共端所連接的導電觸摸片設置在 儀表盒表面。電纜中導線在通電的情況下會產生電場和磁場，而無故障的導線和有故障的導線 之間所產生的電場和磁場情況是不同的。傳感器以感應到的電場和磁場轉換成的電信號， 即檢得信號，經選頻器、放大電路、整流濾波器處理後得到一個檢得電位，在比較器中這個 檢得電位與可調電阻輸入的標準電位進行比較，其結果由報警電路控制指示燈給出信號， 以此查出故障電纜的故障點。本實用新型多芯電纜故障點查尋器除傳感器外的部分被安裝 在一個儀表盒內，盒面上布置了指示燈、可調電阻的調節旋鈕、切換開關、電源開關。盒面上 還有一個金屬觸片連接在電路公共端，可通過人體接地以簡化和改善電路公共端的接地效
^ ο報警電路最好是以電子開關和繼電器構成的，繼電器線包與電子開關串接，檢得 指示燈經繼電器的常開觸點與電源連接，校零指示燈經繼電器的常閉觸點與電源連接。而 電子開關是開關三極體，其基極連接比較器輸出端，基極輸入高電平時開關三極體導通，輸 入低電平時開關三極體導截止。當開關三極體導通時繼電器吸合，常開觸點閉合使檢得指 示燈亮；當開關三極體截止時繼電器釋放，常閉觸點恢復閉合使校零指示燈亮。使用前先根據故障性質用切換開關選擇傳感器，再通過可調電阻調節到校零指示 燈發出信號，使傳感器無相應的檢得信號輸入時所產生的信號歸零。再檢拾故障導線相應 的檢得信號，根據檢得指示燈發出的信號可確定故障點。操作時傳感器以斷路傳感器的導 體側面或短路傳感器氣隙位置在電纜絕緣層外巡遊。現對斷路傳感器和短路傳感器的應用具體描述如下1、如圖3所示，一電纜Wl中有一相導線斷路。在電纜一端，將已知斷路的導線Al 端點接入交流電源相線，另兩相導線bi、CI線端連接後接入零線m ；在電纜另一端，將三相 導線連接為三相連接點Ml。此時，有斷路故障的導線在連接電源的部分周圍會產生一個交 流電場，而其他相及有斷路故障的導線的另一部分因接在零線上則無電場產生。將一金屬 片連接一導線構成的斷路傳感器Sl以金屬片平面靠近導線時，該斷路傳感器便和斷路的 導線連接電源的一段形成一個電容器，金屬片相當於電容器的一個電極，導線相當於電容 器的另一個電極，電纜絕緣層4及空氣相當於電容器的絕緣介質。導線也就是說斷路傳感 器在斷路導線接入電源的一段上可感應產生出一個對零線的交流電壓信號，而在其他部分 則不會產生電壓信號。該感應產生的交流電壓信號經選頻器選取工頻部分，並將這一工頻 電壓信號經放大電路兩級放大，再經整流濾波器後得到一直流電壓信號為檢得電位輸入到 比較器。比較器的兩個輸入端中一個輸入源自傳感器的檢得電位，另一個與可調電阻連接 輸入標準電位。該標準電位是可調電阻與比較器輸入端之間連接點的電位，是當傳感器不 放置在故障電纜附近時調節可調電阻使比較器輸出電位為零時的電位。當比較器輸入的檢 得電位高於標準電位時，比較器輸出高電平，報警電路指令繼電器吸合，檢得指示燈亮，表 示斷路傳感器所在線路在斷點前。當斷路傳感器越過斷路點後，被測線路上只有零電位，則 斷路傳感器無感應電壓信號，比較器輸入的檢得電位低於標準電位，比較器輸出低電平，報 警電路指令繼電器釋放，檢得指示燈滅(同時校零指示燈亮起)。即，斷路傳感器沿該電纜 附近移動時，發生檢得指示燈狀態從亮到滅變化的位置，便是斷路故障點Br的位置。在查 尋斷路點時通過手指觸摸而使其通過人體接地，將m零電位送入電路公共端，確保傳感器檢得信號與電路公共端形成電位差。 2、如圖4所示，一電纜W2存在短路故障。已知兩相導線A2、B2短路，則把相電壓 經一負載電阻Rc施加在該兩導線A2、B2上，即在電纜一端將該兩相導線的線端之一經一負 載電阻Rc連接交流電源相線，另一線端連接零線N2 (圖中以線A2接零線，B2經負載電阻接 電源相線)。這時，兩導線經短路故障點構成一往復的通電導線，這段電纜周圍將產生一個 交變磁場。當短路傳感器中的鐵芯氣隙G位置靠近帶有交變磁場的電纜時，會在鐵芯2中 形成交變磁路從而在繞組3中產生一個交流電壓。與上例同，此電壓信號經選頻器、放大電 路、整流濾波器後輸入到比較器。當輸入比較器的檢得電位高於標準電位時，比較器輸出高 電平，檢得指示燈亮。當短路傳感器沿被測電纜絕緣層5外移動越過短路故障點Sh時，由 於被測線路中沒有電流，短路傳感器便不會感應產生電壓信號，輸入比較器的檢得電位低 於其標準電位，比較器輸出低電平，檢得指示燈滅(同時表示被測線路無電流的校零指示 燈亮起)。檢得指示燈從亮到滅的交替時，短路傳感器所處的電纜位置就是電纜短路故障點 位置。
權利要求一種多芯電纜故障點查尋器，由故障信號傳感器、信號放大電路、和報警電路構成，其特徵是信號放大電路的輸入端經選頻器連接故障信號傳感器，放大電路與報警電路之間還連接有整流濾波器和比較器；所說故障信號傳感器有兩個，分別是斷路傳感器和短路傳感器，它們經切換開關連接在選頻器輸入端上；其中斷路傳感器是一導體，導體經一導線連接在切換開關的一個導通位上，導體側面是探測頭；短路傳感器是有氣隙的環形鐵芯及鐵芯上的繞組，繞組連接在切換開關的另一個導通位上，氣隙位置是探測頭；比較器中的標準電位輸入端經一可調電阻連接在電源上，可調電阻在使用時的阻值是使傳感器探測接地的導線時比較器兩個輸入端的電位相等。
2.如權利要求1所述的多芯電纜故障點查尋器，其特徵是直流電源經電源開關為整機 提供工作電源，電源負極作為整機電路公共端，且電路公共端連接有導電觸摸片；斷路傳感 器導體經一導線與切換開關中的一個靜觸頭連接，短路傳感器中繞組的一端與切換開關的 另一個靜觸頭連接，繞組的另一端連接電路公共端；切換開關動觸頭與選頻器輸入端連接； 選頻器輸出端與第一級放大器輸入端連接，第一級放大器輸出端與第二級放大器輸入端連 接，第二級放大器輸出端與整流濾波器輸入端連接，第一、二級放大器構成放大電路；整流 濾波器輸出端與比較器檢得電位輸入端連接；有可調電阻兩端分別接電源正負極，調節端 接至比較器標準電壓輸入端；比較器輸出端接報警電路控制信號輸入端；報警電路中有繼 電器、檢得指示燈和校零指示燈，兩指示燈都為發光二極體，正極分別經繼電器不同常態的 觸點和降壓電阻後連接在電源正極上，負極都連接電源負極。
3.如權利要求1或2所述的多芯電纜故障點查尋器，其特徵是其中短路傳感器是有氣 隙的環形鐵芯上安裝繞組形成的電感裝置，該電感裝置安裝在起電磁波屏蔽作用的金屬殼 體內，金屬殼體在環形鐵芯有氣隙處開口
4.如權利要求2所述的多芯電纜故障點查尋器，其特徵是繼電器線包直接連接在比較 器輸出端和電源正負極之間。
5.如權利要求2所述的多芯電纜故障點查尋器，其特徵是繼電器線包與一電子開關串 聯連接在電源正負極之間，電子開關的觸發端連接在比較器輸出端上。
6.如權利要求5所述的多芯電纜故障點查尋器，其特徵是所說電子開關是開關三極 管，其基極連接比較器輸出端，基極輸入高電平時開關三極體導通，輸入低電平時開關三極 管截止。
7.如權利要求2或4或5或6所述的多芯電纜故障點查尋器，其特徵是檢得指示燈經 繼電器的常開觸點與電源連接，校零指示燈經繼電器的常閉觸點與電源連接。專利摘要本實用新型提供的多芯電纜故障點查尋器，由故障信號傳感器、選頻器、信號放大電路[III]、整流濾波器[IV]、比較器[V]和報警電路[VI]構成，所說故障信號傳感器是分別經切換開關[K]連接在選頻器[II]輸入端上的斷路傳感器[S1]和短路傳感器[S2]，其中斷路傳感器是一導體，導體經一導線連接在切換開關的一個導通位上，導體側面是探測頭；短路傳感器是有氣隙的環形鐵芯及鐵芯上的繞組，繞組連接在切換開關的另一個導通位上，氣隙位置是探測頭。與現有技術相比，本實用新型結構簡單，無須專門的信號發生器和信號收發裝置，可降低成本、提高工作效率。
文檔編號G01R31/02GK201724999SQ20102028266
公開日2011年1月26日 申請日期2010年8月2日 優先權日2010年8月2日
發明者王衛民 申請人:王衛民