Two-component spherical dual-type electric field strength sensor

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Simple and easy-to-use modern sensors are required to monitor the levels of electric field strength around high-voltage power equipment, power lines, substations. These sensors ensure safety and labour protection of power equipment maintenance personnel. Therefore, the development of electric field strength sensors is an important and urgent task. The article proposes one of the possible options for constructing such sensors. The sensor is a two-component spherical dual-type element. Twelve biangular spherical conductive electrodes are placed in isolation on the spherical conductive surface of the sensor. The electrodes serve to form the sensitive elements of four dual sensors: two on each coordinate axis. Moreover, the dimensions of the sensor sensitive elements affect its error caused by the inhomogeneity of the field. The dual spherical sensor has a variable error: not exceeding ± 1,1 % in the 0 £ a £ 1 entire spatial range, which corresponds to the d = R minimum distance to the field source. The error of the sensor is provided by reasonably selected angular dimensions of twelve bi-angular spherical electrodes of the a0 = 90 º and b01 = 30 º sensor basic. The sensor has three outputs on each coordinate axis, two corresponding to single sensors and one to a dual sensor. This type allows expanding the sensor's functional features.

The dual spherical sensor is used for control and measurement means of electric field parameters of industrial frequency in high-intensity zones.

About the authors

Sergey V. Biryukov

Omsk State Technical University

Author for correspondence.
Email: sbiryukov154@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1362-9911
SPIN-code: 9384-0078
Scopus Author ID: 7006438919

Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Physics Department

Russian Federation, Omsk

References

  1. Dez Zh., Pirrot P. Raschet i izmereniye napryazhennosti elektricheskogo polya vblizi ustroystv vysokogo napryazheniya [Calculation and measurement of electric field strength in the vicinity of high voltage devices]. / Ed. by Yu. P. Shkarina. Vliyaniye Elektroustanovok Vysokogo Napryazheniya na Okruzhayushchuyu Sredu. Moscow, 1979. P. 10–19. (In Russ.).
  2. Chauzy S., Magnes P. Mise au point d`un mesureur de champ electrique alternatif 50 Hz [Development of the 50 Hz alternating electric field meter]. Rev. gen. elec. 1988. No. 7. P. 27–38. (In Fr.).
  3. Pribor dlya izmereniya elektricheskogo polya INEP-50 [INEP-50 electric field measuring device]. URL: http://www.tecnoshans2006.ru/Documents/ACS/pass_INAP.DOC (accessed: 10.12.2024). (In Russ.).
  4. Misakyan M., Kotter F. R., Kaler R. L. Miniatyurnyy datchik elektricheskogo polya [Miniature electric field sensor]. Pribory dlya nauchnykh issledovaniy. The Review of Scientific Instruments. 1978. No. 7. P. 52–55. (In Russ.).
  5. Shchiglovskiy K. B., Aksel’rod V. S. Pribory dlya izmereniya parametrov elektrostati-cheskogo polya i ikh kalibrovka [Electrostatic field measurement devices and their calibration]. Izmeritel’naya Tekhnika. Measurement Techniques. 1978. No. 5. P. 63–65. (In Russ.).
  6. Biryukov S. V., Lozhnikov V. Ya. Tsifrovoy izmeritel’ napryazhennosti elektricheskogo polya promyshlennoy chastity [Digital meter of electric field strength of industrial frequency]. Pribory i tekhnika eksperimenta. Instruments and Experimental Techniques. 1981. No. 1. P. 275. (In Russ.).
  7. Biryukov S. V., Kats R. A., Lozhnikov V. Ya. [et al.]. Raschet i izmereniye napryazhennosti elektricheskogo polya v elektroustanovkakh sverkh- i ul’travysokogo napryazheniya [Calculation and measurement of electric field strength in ultra-high and ultra-high voltage electrical systems]. Vliyaniye Elektroustanovok Vysokogo Napryazheniya na Okruzhayushchuyu Sredu. Moscow, 1988. P. 6–13. (In Russ.).
  8. Izmeritel’ blizhnego elektromagnitnogo polya ELON [ELON near electromagnetic field meter]. URL: https://ppxp.ru/rub/html/pribori/pkosiot/5_09 (accessed: 10.12.2024). (In Russ.).
  9. Izmeritel’ napryazhennosti INEP-8 [INEP-8 intensity meter]. URL: http://granat-e.ru/inep-8.html (accessed: 10.12.2024). (In Russ.).
  10. Izmeritel’ napryazhennosti elektricheskogo i magnitnogo poley promyshlennoy chastoty PZ-50 [PZ-50 industrial frequency electric and magnetic field strength meter]. URL: https://all-pribors.ru/opisanie/17638-19-p3-50 (accessed: 10.12.2024). (In Russ.).
  11. Izmeritel’ peremennogo elektricheskogo polya IEP-04 [IEP-04 alternating electric field meter]. URL: https://www.ccenter.msk.ru/cat/1832/izmeritel-elektricheskogo-polya-iep-04-izmerenie-napryajennosti (accessed: 10.12.2024). (In Russ.).
  12. Izmeritel’ napryazhennosti EP promyshlennoy chastoty GRADAN [GRADAN industrial frequency EMF intensity meter]. URL: https://www.korabel.ru/news/comments/izmeritel_napryazhennosti_elektricheskogo_polya_promishlennoy_chastoti_gradan_ot_kompanii_elektroenergetika.html (accessed: 10.12. 2024). (In Russ.).
  13. Indikator parametrov EMP promyshlennoy chastoty RADEKS EMI 50 [RADEKS EMI 50 industrial frequency EMI parameter indicator]. URL: http://www.izotop.ru/test/Instruktsiya EMI50.pdf. (accessed: 10.12.2024). (In Russ.).
  14. Field Analyzer System EFA-3. URL: https://elektrotanya.com/files/e_efa3.pdf (accessed: 10.12.2024). (In Engl.).
  15. Izmeritel’ elektricheskogo polya promyshlennoy chastoty BE-50 [BE-50 industrial frequency electric field meter]. URL: https://ntm.ru/products/44/7261 (accessed: 10.12.2024). (In Russ.).
  16. Izmeritel’ parametrov elektricheskogo i magnitnogo poley VE-metr [BE-meter electric and magnetic field meter]. URL: https://priborysgk.ru/upload/shop_3/2/0/9/item_209/shop_property_file_209_189.pdf (accessed: 10.12.2024). (In Russ.).
  17. Portativnyy analizator elektromagnitnogo polya EFA-300 [EFA-300 portable electromagnetic field analyser]. URL: http://alfa-test.ru/public/catalog/files/1291_efa-300_at_ru.pdf (accessed: 10.12.2024). (In Russ.).
  18. Izotropnyy izmeritel’ elektromagnitnogo polya P3-60 [P3-60 isotropic electromagnetic field meter]. URL: https://ciklon-pribor.ru/pdf/p3-60 pasp.pdf (accessed: 10.12.2024). (In Russ.).
  19. Biryukov S. V., Tyukina L. V., Tyukin A. V. Metod izmereniya napryazhennosti neodnorodnykh elektricheskikh poley po srednemu znacheniyu [Method for measuring intensity of inhomogeneous electrical fields by average value]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2021. No. 4 (178). P. 67–74. doi: 10.25206/1813-8225-2021-178-67-74. EDN: VISFYM. (In Russ.).
  20. Biryukov S. V., Tyukina L. V. Modernizirovannyy metod izmereniya napryazhennosti elektricheskogo polya po srednemu znacheniyu sdvoyennymi datchikami i ustroystva dlya ego realizatsii [An upgraded method for measuring the electric field strength by the average value of dual sensors and devices for its implementation]. Dinamika sistem, mekhanizmov i mashin. Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines. 2021. Vol. 9, no. 3. P. 64–72. doi: 10.25206/2310-9793-9-3-64-72. EDN: QDVMDJ. (In Russ.).
  21. Biryukov S. V., Shilikov A. S. Datchik napryazhennosti elektricheskogo polya s elektrodami v forme sfericheskikh mnogougol’nikov [Sensor of electric field strength with spherical polygon electrodes]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2002. Issue 18. P. 123–127. (In Russ.).
  22. Wilhelmy L. Sonde zur potenzialfreien Messung der periodischen und transienten elektrischen Feldstärke. Elektrotechnische Zeitschrift. 1973. A Bd. 94. Nu. 8. S. 441–445. (In Germ.).
  23. Mirolyubov N. N., Kostenko M. V., Levinshteyn M. L. [et al.]. Metody rascheta elektrostaticheskikh poley [Calculation methods of electrostatic fields]. Moscow, 1963. 415 p. (In Russ.).
  24. Biryukov S. V., Tyukina L. V., Tyukin A. V. Sdvoyennyye sfericheskiye datchiki napryazhennosti nizkochastotnykh elektricheskikh poley novogo pokoleniya [Dual spherical intensity sensors for new generation low-frequency electric fields]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2021. No. 5 (179). P. 62–67. doi: 10.25206/1813-8225-2021-179-62-67. EDN: AVJDSB. (In Russ.).
  25. Biryukov S. V., Tyukina L. V., Tyukin A. V. Sdvoyennyy sfericheskiy datchik napryazhennosti elektricheskogo polya [Dual spherical electric field voltage sensor] // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Bulletin of Voronezh State Technical University. 2021. Vol. 17, no. 5. P. 85–91. doi: 10.36622/VSTU.2021.15.5.012. EDN: DZPPSE. (In Russ.).
  26. Kaidanov F. G., Kats R. A., Biryukov S. V., Lozhnikov V. Ya. Calculation and measurement of fields on EHV and UHV substations and near transmission lines // CIGRE-86. International Conference on Large High Voltage Electric Systems, Report 36-06, Session 27th August-4th September. Paris. 1986. 5 p. (In Engl.).
  27. Kolmogorova S. S., Biryukov S. V. Proyektirovaniye elektroinduktsionnykh datchikov i sredstv izmereniy elektricheskikh poley [Designing of electroinduction sensors and electric field measuring devices]. Saint Petersburg, 2022. 180 p. ISBN 978-5-00125-731-8. doi: 10.25990/7bky-3e46. EDN: DXISMN. (In Russ.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».