بخشی از مقاله
چکیده :
اندازه گیري دقیق و صحیح تخلیه الکتریکی جزئی اولین گام در استفاده از این پدیده مهم در ارزیابی وضعیت عایق در تجهیزات الکتریکی فشارقوي می باشد. با توجه به پیشرفت همزمان سخت افزار و نرم افزار کامپیوتر، استفاده از این تکنولوژي در اندازه گیري تخلیه الکتریکی جزئی مزایاي بسیاري بهمراه خواهد داشت. در این مقاله گزارش ساخت یک تجهیز مدرن مبتنی بر کامپیوتر براي اندازه گیري تخلیه الکتریکی جزئی ارائه گردیده است.
سخت افزاري که قسمت اصلی آن را یک مبدل آنالوك به دیجیتال خیلی سریع تشکیل می دهد و نرم افزاري که با استفاده از امکانات ییهب محیط کارآمدي را براي انجام آزمایش، پردازش دیجیتال اطلاعات ، استخراج ویژگیها و تحلیل نتایج بوجود آورده است، در کنار هم سیستمی را تشکیل داده اند که براي بسیاري از مقاصد آموزشی و تحقیقاتی در رابطه با اندازه -گیري تخلیه جزئی انواع تجهیزات فشار قوي مناسب مینماید.
-1 مقدمه
موضوع تخلیه الکتریکی جزئی یا کرونا شامل مجموعه اي ازفعالیتهاي تحقیقاتی است که شروع آن به اوایل قرن بیستم برمی گردد. از این رو شاید به نظر برسد حوزه مطالعات خب بطور کامل توسعه یافته است . اما اهمیت زیاد آن براي دستیابی به مشخصات کیفی و عملکردي تجهیزات فشار قوي، همواره انگیزه شکل گیري فعالیتهاي تحقیقاتی وسیع در ارتباط با مکانیزم ، اثرات فیزیکی و شیمیائی و تکنیکهاي آشکارسازي و اندازه گیري آن بوده است.
اولین گام در رابطه با مطالعه پدیده تخلیه الکتریکی در یک تجهیز ، آشکارسازي آن است. سابقه کاربرد روش هاي اسیلوگرافی در آشکارسازي خب به بیش از 70 سال پیش میرسدب لسذم. امروزه با توسعه اسیلوسکوپهاي با پهناي باند در حد گیگا هرتز ، رؤیت پالسهاي تخلیه با زمان صعود 1 تا 2 نانوثانیه نیز امکانپذیر شده است. البته همیشه پالسهاي تخلیه جزئی داراي زمان صعود در این حد نیستندمعمولاً. آشکارسازي پالسهاي تخلیه جزئی در پهناي باند حداکثر یک گیگاهرتز مناسب است.
آشکارسازهاي تخلیه جزئی متداول طراحی و ساخت سیستم مدرن اندازه گیری تخلیه الکتریکی جزئی برای استفاده در در کابلها، خازنها و ترانسفورماتورها برای کار در طیف فرکانسی بین 30 الی 400 کیلو هرتز طراحی شده اند. دستگاههای آشکارساز با پهنای باند وسیعتر در کارهای تحقیقاتی که در آنها بازسازی شکل پالس اهمیت زیادی داردبکار می روند. همچنین برای بهبود رزولوشن پالس پهنای وسیعتر حدود 20مگاهرتز برای مکان یابی عیب در کابلها و حدود 800 کیلوهرتز تا 1 مگاهرتز برای ماشینهای گردان بکار میرود.[3]
با توسعه مبدلهای آنالوگ به دیجیتال تحلیلگرهای دامنه پالس و سپس تحلیگرهای فاز پالس ونهایتاً سیستم های اندازه -گیری توزیع پالسهای PD معرفی گردیدند. با پیشرفت روزافزون و همزمان سخت افزار و نرم افزار و فراگیر شدن استفاده از کامپیوترهای شخصی ، سیستم های اندازه گیری مبتنی برکامپیوتر بخصوص در کاربردهای تحقیقاتی توسعه زیادی یافته اند. مقاله حاضر یک سیستم مدرن مبتنی بر کامپیوتر برای اندازه گیری و ثبت پالسهای تخلیه الکتریکی جزئی برای مقاصد تحقیقاتی را شرح می دهد.
-2 معرفی کلی سیستم ساخته شده
برای طرح این سیستم از مدار شکل زیر به عنوان مدار آشکارسازی استفاده شده که مطابق با شکل 4-a استاندارد IEC 270 می باشد.[4]
-3 بخش سخت افزار
مدار تقویت کننده و فیلتر بصورت قابل نصب در شیار ISA طراحی شده و دارای ضرایب تقویت 4، 20، 100 و 500 و پهنای باند 50 تا 800 کیلوهرتز است که این ضرایب هم از طریق نرم افزار و هم بصورت دستی قابل انتخاب می باشند. آدرس شناسائی برد نیز بوسیله دیپ سوئیچهای روی برد قابل تنظیم است. کارت نمونه گیری و مبدل آنالوگ به دیجیتال سریع با توجه به مزایای باس PCI یعنی :
- نرخ بالای انتقال اطلاعات تا 128 مگابایت بر ثانیه با عرض 16 بیت
- خصوصیت PLUG & PLAY
- پشتیبانی از HOT SWAPPING
- دارا بودن ولتاژهای 5 ولت و 3/3 ولت
بر روی شیار PCI کامپیوترهائی که پروتکل V2.2 و V2.1 مربوط به باس PCI را پشتیبانی می کنند قرار میگیرد. برای ایجاد قابلیت ذخیره سازی داده های نمونه برداری شده ،یک حافظه داخلی از نوع SDRAM با ظرفیت 128 مگابایت بر روی برد در نظر گرفته شده است. بدین ترتیب برد در زمان نمونه برداری نیاز به ارتباط با حافظه کامپیوتر ندارد و بدین ترتیب می تواند با سرعت بسیار زیاد عمل نمونه برداری و تبدیل آنالوگ به دیجیتال را با عرض 14 بیت انجام دهد. برای افزایش دقت و حذف نوسانات ناخواسته فقط از 12 بیت نمونه های دیجیتال استفاده شده است.
فرکانسهای نمونه گیری 1، 2، 5، 8 ، 10، 20 و 40 مگاهرتز توسط کاربر از طریق نرم افزار امکان پذیر می باشد. شروع کار نمونه گیری یعنی تریگ شدن کارت به سه صورت نرم افزاری ، سطح ولتاژ سیگنال ورودی - تخلیه جزئی - و تریگر با سیگنال خارجی منطبق با TTL قابل انتخاب است. برای ارتباط با نرم افزار ، درایور این کارت بصورت ActiveX ودر محیط VC++ تهیه شده است. کل مجموعه در داخل یک کامپیوتر صنعتی بصورت نصب شده در یک راک استاندارد 36 یونیت قرار می گیرد.
-4 بخش نرم افزار
برای انجام آزمایش و نمونه گیری ،ذخیره کردن داده های خام ، آماده سازی سیگنال ، پردازش دیجیتالی سیگنال، نمایش شکل موج لحظه ای پالسهای ذخیره شده ، تشخیص پالسهای تخلیه و تعیین دامنه و فاز - زمان - وقوع و فرکانس تکرارآنها، تهیه منحنی های دو بعدی و سه بعدی و انجام تحلیلهای آماری و استخراج ویژگیهای سیگنال تخلیه جزئی به منظور شناسائی نوع عیب، نرم افزار کاملی در محیط VC++ تهیه شده که امکانات زیادی را در اختیار کاربر قرار میدهد. قسمتهای اصلی نرم افزار در ادامه اختصاراً توضیح داده میشوند.
انجام آزمایش وشروع نمونه گیری : پس از آماده شدن مدار و شرایط آزمایش، کاربر مشخصات آزمایش مانند ولتاژ، فرکانس ، دمای شیء مورد آزمایش و کد شناسائی آن، نام متصدی آزمایش وسایر اطلاعات حسب نیاز را وارد می کند.
