低压电缆芯线测断仪

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在一些工厂或建筑工地上,都有许多移动式的电器设备,如安全照明灯、移动电焊机、轻型皮带运输机、手电钻、手电锯等等。它们都需要有一根双芯或多芯的低压电缆线作为电源引线。这种电缆线因为经常移动,所以容易断线,而断线的位置从表面上又不能看出来。本文介绍的低压电缆芯线测断仪能够迅速地找出断线的位置,其测量误差一般不超过10厘米。整个装置体积也不大,只有210×180×145毫米3,携带和使用都很方便。

工作原理

如果我们把一个由金属薄板做成的长圆筒套在电缆线绝缘层的外面,那么电缆芯线就与这金属筒构成一个电容器。如果在金属筒和地之间串联一个氖灯和一个电阻R\(_{2}\),并把电缆芯线的一端与交流电源E连接(电缆芯线的另一端空着),如图1所示,那么当芯线完好时,交流电就通过金属筒和导线组成的电容,使氖灯发光。图中的R1和R\(_{2}\)都是限流电阻。

图1
图1 🔍原图 (298×301)

如果电缆导线的某一处断线了,就可以把断线的电缆芯线两端接到电源上(见图2)。若金属筒在断线处的左方时(如图中的位置1),由于断线处左方这段导线上仍有电势存在,所以氖灯可以发亮。若金属筒移动到断线处的右方(如图中的位置2),由于这段导线和地是同电位的,所以氖灯就不亮了。根据这个现象,就可以准确地判断出导线断线的位置。若用耳机代替氖灯,那么在断线处的左方可以听到嗡嗡的50赫交流声,而在断线处的右方就听不到声音。

图2
图2 🔍原图 (392×316)

电路

利用上面所讲的简单装置,还不能准确地判断断芯位置。因为电缆的绝缘层较厚,金属极板和导线所形成的电容量很小,所以耦合到氖灯上的交流电压也很小。为此,就必须把这个交流电压进行放大。这里所介绍的低压电缆芯线测断仪,主要的就是一个交流放大电路,如图3所示。

图3
图3 🔍原图 (738×716)

从金属筒上得到的信号通过E端输入到放大器。高频扼流圈RFC和电容C\(_{1}\)组成了高频滤波电路,滤去输入信号中的高频杂波,有用的信号电容C2耦合到电子管的栅极。双三极管6N1组成了一个两级电压放大电路。放大后的电压通过电容C\(_{6}\)耦合到电子管6P14的栅极,进行功率放大。功率放大器的负载可以是耳机或一个2\(\frac{1}{2}\)寸的舌簧扬声器。6P14的阴极电阻由R9和电位器R\(_{1}\)0组成,改变R10的大小可以调整功率放大器的工作点,改变放大倍数。电子管6Z4接成半波整流电路。被测的断芯电缆的两端接于接线柱B和C上,接线柱C通过电阻R\(_{12}\)连到变压器次级绕组的高压端,它对地有500伏的交流电压。R12起过电流保护作用。

制作

金属筒的材料最好采用紫铜、黄铜或铝,厚度选择在2~3毫米。为了测试方便,金属筒并不是采用圆筒形,而是半圆筒形的,其尺寸和形状见图4。金属筒的手柄大小可以根据使用习惯改变,最好采用绝缘性能优良的材料,如有机玻璃或赛璐珞等。在手柄中间穿入单股软线或单股屏蔽线,使用时将导线连接于E端即可。

图4
图4 🔍原图 (294×563)

由于电路简单,对元件的布置和安装要求不高,笔者在试制时是按图5安排的,读者可以根据需要改进。图5a是面板图,b是顶视图。对元件的要求也不高。电源变压器可用三灯变压器,6N1可用6N2代用,6P14可用6P1代用。

图5
图5 🔍原图 (895×374)

使用说明

使用时先将确定是断线的电缆两端分别接到B和C接线柱上(若是多芯电缆,就要首先用电表量出所断的是哪一芯线,并将这根芯线的一端接在接线柱C上,而接线柱B仍接全部芯线),然后用金属极板紧贴在电缆的表面,由C端慢慢向B端移动,在没有到达断芯的位置,扬声器或耳机始终都会发出50赫的交流声,当金属极板移动到断心的位置时,扬声器就不再发声,这就表明此处断芯。来回测试几次,就可以确定出电缆断芯的位置了。

此装置可测外皮直径不大于20毫米的电缆,并且中间是没有屏蔽层的。

使用时电缆线的外皮要保持干燥,也不要用手接触金属极板,以免影响准确度。(刘庚吉 路俊昇)