Разработка методов и средств контроля погонной емкости одножильного электрического провода в процессе производства

Актуальность темы. Кабельные изделия широко применяются в
различных сферах. Без них невозможно представить современную жизнь:
кабели используются для передачи и распределения электрической энергии,
обеспечения телефонной и телеграфной связи, для радио- и телевещания,
соединения различной электрической аппаратуры и т.д. Постоянно растет
потребность кабельной продукции в энергетике, системах передачи
информации, в различных областях науки и техники, а также в быту.
Потребители кабельных изделий предъявляют все более высокие требования
к их качеству. Качество кабельных изделий определяется соответствием
требованиям стандартов и технических условий различных параметров:
геометрических, электрических, физико-механических и прочих [1-3].
Обязательным этапом при производстве кабельных изделий является
выходной контроль, порядок которого регламентируется соответствующими
нормативными документами [5-8]. Данный вид контроля проводится на
отрезке уже готового изделия, и информация о годности кабельного изделия
становится известной после завершения процесса производства, когда уже
нет возможности внести какие-либо коррективы в технологический процесс.
С экономической точки зрения, при производстве кабельных изделий
необходимо обеспечивать до 100% выхода годных изделий. В случае
обнаружения брака оперативное вмешательство в технологический процесс
может существенно сократить экономические затраты, поэтому для
уменьшения брака необходимо совершенствовать технологию контроля в
процессе производства [1-4].
Для кабелей связи, кабелей управления, радиочастотных кабелей одним
из наиболее важных параметров является волновое сопротивление,
постоянство которого по всей длине кабеля определяет качество передачи
информации. Значение волнового сопротивления, в первую очередь,
определяется электрической емкостью. Емкостью кабельного изделия
считается емкость между токопроводящей жилой и другим электродом,
охватывающим поверхность изоляционной оболочки. Это может быть экран,
металлическая оплетка или вторая жила кабеля.
Качество большинства кабельных изделий можно оценить по
соответствию конструктивных размеров требованиям стандартов. Для этого
необходимо контролировать соответствие требованиям нормативных
документов геометрических размеров кабельных изделий, таких, как диаметр
жилы, диаметр внешней оболочки изоляции, толщина изоляции,
эксцентричность (смещение центра жилы от центра кабеля). Также важным
для качества кабельных изделий является отсутствие в конструкции
кабельного изделия различного рода дефектов изоляции, например: трещин,
порезов, локальных увеличений и уменьшений внешнего диаметра изоляции,
инородных включений в изоляции [2, 13-14].
К основным электрическим параметрам кабельных изделий относятся
сопротивление жилы постоянному току, сопротивление изоляции, емкость,
индуктивность, волновое сопротивление и т.д. [1-2, 11].
Погонная емкость является одной из основных нормируемых величин,
определяющих качество кабельного изделия. Известно, что емкость провода
в значительной степени зависит от его геометрических размеров и
электрических свойств изоляции. Поэтому изменение погонной емкости
может свидетельствовать об отклонении каких-либо геометрических
параметров провода или электрических характеристик изоляции. Кроме того,
резкое изменение емкости является показателем наличия несплошностей в
изоляции (трещин, порезов, инородных включений и т.д.), так как при этом
наблюдается резкое, скачкообразное изменение геометрических параметров
провода и электрических характеристик изоляции.
Таким образом, постоянство как электрических, так и геометрических
параметров можно контролировать, измеряя емкость провода.
Потребность обеспечения постоянства электрических и
геометрических параметров по всей длине кабельного изделия приводит к
необходимости осуществлять постоянный контроль емкости
непосредственно в процессе производства. Емкость обуславливается
характеристиками технологического процесса нанесения изоляции на
токопроводящую жилу, поэтому контроль емкости целесообразно проводить
в процессе экструзии [15-16].
В настоящее время приборы для технологического контроля емкости
разрабатываются, главным образом, зарубежными фирмами Sikora
(Германия), Zumbach (Швецария), Proton Products (Великобритания), а также
фирмой НПО Редвилл (Россия) [17-23]. Ограничение использования
приборов зарубежного производства связано с их высокой стоимостью и
трудоемкостью обслуживания в условиях отечественных кабельных
предприятий. Также немаловажным фактом является требование
импортозамещения. Поэтому у кабельной промышленности есть потребность
в отечественных приборах для контроля емкости, учитывающих
эксплуатационные особенности российского производства кабельных
изделий.
Прибор для контроля емкости провода должен обладать следующими
свойствами:
 малой чувствительностью к изменениям внешних факторов:
температуры воды, используемой при измерении емкости в процессе
производства, химического состава воды, концентрации примесей в воде и
т.п.;
 надежностью работы в реальных условиях эксплуатации на
отечественных кабельных предприятиях;
 низкой стоимостью;
 простотой обслуживания;
 удобством встраивания прибора в информационную сеть кабельного
предприятия.
Цель диссертационной работы  разработка методов и средств
контроля погонной емкости электрического одножильного провода в
процессе производства на стадии нанесения изоляции на токопроводящую
жилу.
Для достижения указанной цели в работе необходимо решение
следующих задач:
 исследование степени влияния изменения свойств воды,
выполняющей функции измерительного электрода, на результат измерения
емкости провода;