CN201724999U - 多芯电缆故障点查寻器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的多芯电缆故障点查寻器，由故障信号传感器、选频器、信号放大电路[III]、整流滤波器[IV]、比较器[V]和报警电路[VI]构成，所说故障信号传感器是分别经切换开关[K]连接在选频器[II]输入端上的断路传感器[S1]和短路传感器[S2]，其中断路传感器是一导体，导体经一导线连接在切换开关的一个导通位上，导体侧面是探测头；短路传感器是有气隙的环形铁芯及铁芯上的绕组，绕组连接在切换开关的另一个导通位上，气隙位置是探测头。与现有技术相比，本实用新型结构简单，无须专门的信号发生器和信号收发装置，可降低成本、提高工作效率。

Description

多芯电缆故障点查寻器

技术领域

本实用新型涉及一种多芯电缆故障点查寻器，是在多芯电电缆外部绝缘层良好但内部发生断路或短路故障时，为解决一般测量工具无法准确对故障点进行定位的问题所设计的查寻器，属物理之测试技术领域。

背景技术

多芯电缆因多种原因时常会发生断路或短路故障，在修复前必须要对故障点进行定位，而对多芯电缆故障点定位是长期以来一直困扰人们的一个难题。传统的方法是对电缆可能故障部位进行猜测，将怀疑故障部位用刀切开，借助一些测量工具来验证，一旦判断失误，又要重新开口，这样反复切割电缆严重破坏其外部绝缘性能，埋下事故隐患，降低电缆使用寿命。虽然近年来，国际上已采用了电桥环线法、时域反射法、高压脉冲击穿法等一系列手段，但由于技术复杂，设备成本较高，使用较为繁琐，致使一般用户望而叹息，无力购买。而作为多芯电缆故障点查寻器，除应用上述各方法而设计的各种产品外，也有其他介绍，但大都需要有特定的信号发送和接受装置，结构比较复杂。如中国发明专利200610103383.0“查找电线及电缆故障点的方法及装置”介绍的“一种能够准确定位电线及电缆故障点的方法及装置，利用被查线条自身的分布电容，通过测量比较查找电流在线条上的相移来判定故障点。它由发送器及接收器组成，发送器向被查回路内发送查找信号，接收器沿被查线条接收查找信号后指示查找信号电流的相移值，比较相移值即可准确判定故障点所在。”又如中国发明专利申请“查找电缆或管线故障点的方法及装置”(公开号CN101446616)介绍的“一种能快速准确定位电缆或管线故障点的方法及装置，由移动机向所查电缆或管线发送交变的查找信号，由固定机在所查电缆或管线线段端部接收此查找信号后，比较此信号幅值或相位值的变化，即可快速判定故障点所在范围及准确位置。”

发明创造内容

针对上述不足，本实用新型就是要提供一种简单、有效的多芯电缆故障点查寻器。

本实用新型提供的多芯电缆故障点查寻器，由故障信号传感器、信号放大电路、和报警电路构成，其中信号放大电路的输入端经选频器连接故障信号传感器，放大电路与报警电路之间还连接有整流滤波器和比较器；所说故障信号传感器有两个，分别是断路传感器和短路传感器，它们经切换开关连接在选频器输入端上；其中断路传感器是一导体，导体经一导线连接在切换开关的一个导通位上，导体侧面是探测头；短路传感器是有气隙的环形铁芯及铁芯上的绕组，绕组连接在切换开关的另一个导通位上，气隙位置是探测头；比较器中的标准电位输入端经一可调电阻连接在电源上，可调电阻在使用时的阻值是使传感器探测接地的导线时比较器两个输入端的电位相等。

本实用新型提供的多芯电缆故障点查寻器，根据通电导体会产生电场和磁场的原理，利用不同的传感器将其拾取并产生电信号，再经选频、放大、滤波后与标准信号进行比较，并根据比较结果经报警电路告知操作者多芯电缆的故障点。本实用新型能有效解决多芯电缆在不破坏其外部绝缘层的情况下，一般测量工具无法精确定位故障点的难题。本实用新型具有无需接触电缆的内部导体，就能方便而准确判断出电缆的故障部位的特点，可避免盲目剖切电缆绝缘层来定位对电缆造成的创伤，从而减少漏电、触电事故隐患，延长电缆使用寿命。与前述同样不用剖切电缆的多芯电缆故障点查寻器比较，结构简单，无须专门的信号发生器和信号收发装置，可降低成本、提高工作效率。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的电气***示意图，图中：I-直流电源，II-选频器，III-放大电路，IV-整流滤波器，V-比较器，VI-报警电路，K-切换开关，L1-校零指示灯，L2-检得指示灯，R-可调电阻，S1-断路传感器，S2-短路传感器；

图2是本实用新型一实施例的短路传感器示意图，图中：1-金属壳体，2-铁芯，3-绕组，G-气隙，S2-短路传感器；

图3是本实用新型在检测断路故障点时工作原理示意图，图中：4-电缆绝缘层，A1、B1、C1-电缆中的三根导线，表示不同的相，Br-断路点，M1-三相连接点，N1-零线，连接无故障的两根导线，S1-断路传感器，W1-电缆；

图4是本实用新型在检测短路故障点时工作原理示意图，图中：5-电缆绝缘层，A2、B2、C2-电缆中的三根导线，表示不同的相，Sh-短路点，N2-零线，连接在有故障的两根导线之一上，Rc-负载电阻，S2-短路传感器，W2-电缆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种多芯电缆故障点查寻器，它是由直流电源I、断路传感器S1、短路传感器S2、K-切换开关、选频器II、放大电路III、整流滤波器IV、比较器V、可调电阻R、报警电路VI、校零指示灯L1、检得指示灯L2构成。其中短路传感器S2如图2所示，是有气隙G的环形铁芯2上安装绕组3形成的电感装置，该电感装置安装在起电磁波屏蔽作用的金属壳体1内，金属壳体在环形铁芯有气隙处开口。

其具体结构是：直流电源经电源开关为整机提供工作电源，电源负极作为整机电路公共端，且电路公共端连接有导电触摸片。断路传感器导体经一导线与切换开关中的一个静触头连接，短路传感器中绕组的一端与切换开关的另一个静触头连接，绕组的另一端连接电路公共端。切换开关动触头与选频器输入端连接；选频器输出端与第一级放大器输入端连接，第一级放大器输出端与第二级放大器输入端连接，第二级放大器输出端与整流滤波器输入端连接，第一、二级放大器构成放大电路；整流滤波器输出端与比较器检得电位输入端连接；有可调电阻两端分别接电源正负极，调节端接至比较器标准电压输入端；比较器输出端接报警电路控制信号输入端。报警电路中有继电器、检得指示灯和校零指示灯。两指示灯都为发光二极管，正极分别经继电器不同常态的触点和降压电阻后连接在电源正极上，负极都连接电源负极。继电器线包可直接连接在比较器输出端和电源正负极之间，也可与一电子开关串联连接在电源正负极之间，此时电子开关的触发端连接在比较器输出端上。当电子开关导通时，继电器吸合，继电器的常态触点改变状态，两指示灯亮暗交替；当电子开关截止时，继电器释放，继电器的常态触点恢复常态，两指示灯恢复原状。以此指示传感器是否检得电场或磁场信号，从而判定故障点。电路公共端所连接的导电触摸片设置在仪表盒表面。

电缆中导线在通电的情况下会产生电场和磁场，而无故障的导线和有故障的导线之间所产生的电场和磁场情况是不同的。传感器以感应到的电场和磁场转换成的电信号，即检得信号，经选频器、放大电路、整流滤波器处理后得到一个检得电位，在比较器中这个检得电位与可调电阻输入的标准电位进行比较，其结果由报警电路控制指示灯给出信号，以此查出故障电缆的故障点。本实用新型多芯电缆故障点查寻器除传感器外的部分被安装在一个仪表盒内，盒面上布置了指示灯、可调电阻的调节旋钮、切换开关、电源开关。盒面上还有一个金属触片连接在电路公共端，可通过人体接地以简化和改善电路公共端的接地效果。

报警电路最好是以电子开关和继电器构成的，继电器线包与电子开关串接，检得指示灯经继电器的常开触点与电源连接，校零指示灯经继电器的常闭触点与电源连接。而电子开关是开关三极管，其基极连接比较器输出端，基极输入高电平时开关三极管导通，输入低电平时开关三极管导截止。当开关三极管导通时继电器吸合，常开触点闭合使检得指示灯亮；当开关三极管截止时继电器释放，常闭触点恢复闭合使校零指示灯亮。

使用前先根据故障性质用切换开关选择传感器，再通过可调电阻调节到校零指示灯发出信号，使传感器无相应的检得信号输入时所产生的信号归零。再检拾故障导线相应的检得信号，根据检得指示灯发出的信号可确定故障点。操作时传感器以断路传感器的导体侧面或短路传感器气隙位置在电缆绝缘层外巡游。

现对断路传感器和短路传感器的应用具体描述如下：

1、如图3所示，一电缆W1中有一相导线断路。在电缆一端，将已知断路的导线A1端点接入交流电源相线，另两相导线B1、C1线端连接后接入零线N1；在电缆另一端，将三相导线连接为三相连接点M1。此时，有断路故障的导线在连接电源的部分周围会产生一个交流电场，而其他相及有断路故障的导线的另一部分因接在零线上则无电场产生。将一金属片连接一导线构成的断路传感器S1以金属片平面靠近导线时，该断路传感器便和断路的导线连接电源的一段形成一个电容器，金属片相当于电容器的一个电极，导线相当于电容器的另一个电极，电缆绝缘层4及空气相当于电容器的绝缘介质。导线也就是说断路传感器在断路导线接入电源的一段上可感应产生出一个对零线的交流电压信号，而在其他部分则不会产生电压信号。该感应产生的交流电压信号经选频器选取工频部分，并将这一工频电压信号经放大电路两级放大，再经整流滤波器后得到一直流电压信号为检得电位输入到比较器。比较器的两个输入端中一个输入源自传感器的检得电位，另一个与可调电阻连接输入标准电位。该标准电位是可调电阻与比较器输入端之间连接点的电位，是当传感器不放置在故障电缆附近时调节可调电阻使比较器输出电位为零时的电位。当比较器输入的检得电位高于标准电位时，比较器输出高电平，报警电路指令继电器吸合，检得指示灯亮，表示断路传感器所在线路在断点前。当断路传感器越过断路点后，被测线路上只有零电位，则断路传感器无感应电压信号，比较器输入的检得电位低于标准电位，比较器输出低电平，报警电路指令继电器释放，检得指示灯灭(同时校零指示灯亮起)。即，断路传感器沿该电缆附近移动时，发生检得指示灯状态从亮到灭变化的位置，便是断路故障点Br的位置。在查寻断路点时通过手指触摸而使其通过人体接地，将N1零电位送入电路公共端，确保传感器检得信号与电路公共端形成电位差。

2、如图4所示，一电缆W2存在短路故障。已知两相导线A2、B2短路，则把相电压经一负载电阻Rc施加在该两导线A2、B2上，即在电缆一端将该两相导线的线端之一经一负载电阻Rc连接交流电源相线，另一线端连接零线N2(图中以线A2接零线，B2经负载电阻接电源相线)。这时，两导线经短路故障点构成一往复的通电导线，这段电缆周围将产生一个交变磁场。当短路传感器中的铁芯气隙G位置靠近带有交变磁场的电缆时，会在铁芯2中形成交变磁路从而在绕组3中产生一个交流电压。与上例同，此电压信号经选频器、放大电路、整流滤波器后输入到比较器。当输入比较器的检得电位高于标准电位时，比较器输出高电平，检得指示灯亮。当短路传感器沿被测电缆绝缘层5外移动越过短路故障点Sh时，由于被测线路中没有电流，短路传感器便不会感应产生电压信号，输入比较器的检得电位低于其标准电位，比较器输出低电平，检得指示灯灭(同时表示被测线路无电流的校零指示灯亮起)。检得指示灯从亮到灭的交替时，短路传感器所处的电缆位置就是电缆短路故障点位置。

Claims (7)

1.一种多芯电缆故障点查寻器，由故障信号传感器、信号放大电路、和报警电路构成，其特征是信号放大电路的输入端经选频器连接故障信号传感器，放大电路与报警电路之间还连接有整流滤波器和比较器；所说故障信号传感器有两个，分别是断路传感器和短路传感器，它们经切换开关连接在选频器输入端上；其中断路传感器是一导体，导体经一导线连接在切换开关的一个导通位上，导体侧面是探测头；短路传感器是有气隙的环形铁芯及铁芯上的绕组，绕组连接在切换开关的另一个导通位上，气隙位置是探测头；比较器中的标准电位输入端经一可调电阻连接在电源上，可调电阻在使用时的阻值是使传感器探测接地的导线时比较器两个输入端的电位相等。

2.如权利要求1所述的多芯电缆故障点查寻器，其特征是直流电源经电源开关为整机提供工作电源，电源负极作为整机电路公共端，且电路公共端连接有导电触摸片；断路传感器导体经一导线与切换开关中的一个静触头连接，短路传感器中绕组的一端与切换开关的另一个静触头连接，绕组的另一端连接电路公共端；切换开关动触头与选频器输入端连接；选频器输出端与第一级放大器输入端连接，第一级放大器输出端与第二级放大器输入端连接，第二级放大器输出端与整流滤波器输入端连接，第一、二级放大器构成放大电路；整流滤波器输出端与比较器检得电位输入端连接；有可调电阻两端分别接电源正负极，调节端接至比较器标准电压输入端；比较器输出端接报警电路控制信号输入端；报警电路中有继电器、检得指示灯和校零指示灯，两指示灯都为发光二极管，正极分别经继电器不同常态的触点和降压电阻后连接在电源正极上，负极都连接电源负极。

3.如权利要求1或2所述的多芯电缆故障点查寻器，其特征是其中短路传感器是有气隙的环形铁芯上安装绕组形成的电感装置，该电感装置安装在起电磁波屏蔽作用的金属壳体内，金属壳体在环形铁芯有气隙处开口

4.如权利要求2所述的多芯电缆故障点查寻器，其特征是继电器线包直接连接在比较器输出端和电源正负极之间。

5.如权利要求2所述的多芯电缆故障点查寻器，其特征是继电器线包与一电子开关串联连接在电源正负极之间，电子开关的触发端连接在比较器输出端上。

6.如权利要求5所述的多芯电缆故障点查寻器，其特征是所说电子开关是开关三极管，其基极连接比较器输出端，基极输入高电平时开关三极管导通，输入低电平时开关三极管截止。

7.如权利要求2或4或5或6所述的多芯电缆故障点查寻器，其特征是检得指示灯经继电器的常开触点与电源连接，校零指示灯经继电器的常闭触点与电源连接。

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