ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2018 года по МПК G01R19/155 G01R15/08 

Изобретение относится к области высоковольтной техники и может быть использовано для измерения высоких напряжений переменного и постоянного тока положительной или отрицательной полярности, в качестве безопасного, переносного, портативного устройства в сложных климатических условиях.

Известны высоковольтные измерительные устройства (киловольтметры электростатические) лабораторного типа С197 [1] Фиг. 1, которые измеряют напряжения постоянного и переменного тока до 30 кВ, имеют массу 8,5 кг и габаритные размеры 250×490×230 мм, небезопасные в использовании вне лабораторных условий, так как имеют открытый выход для подключения измерительного кабеля. Недостатками С197 являются также необходимость питания их от сети 50 Гц и узкий температурный диапазон эксплуатации от 10 до 35°C.

Другим высоковольтным измерительным устройством, является киловольтметр С196М Фиг. 2 [2]. Прибор измеряет напряжение переменного тока до 30 кВ 50 Гц и постоянного тока до 40 кВ. Он состоит из высоковольтного делителя и измерительного блока, соединенных между собой кабелем, его масса составляет 4 кг, а габаритные размеры 250×220×575 мм. Недостатком прибора, затрудняющим его использование вне лабораторных помещений, являются внушительные массогабаритные характеристики, а также наличие открытого контакта для подсоединения измерительного кабеля. Прибор состоит из двух частей, питается от сети 50 Гц и эксплуатируется при температурах от 5 до 40°C.

Еще одно устройство для измерения высоких напряжений постоянного тока представлено на Фиг. 3. [3] Оно содержит делитель RC-типа, верхнее резистивное плечо, которое соединено с высоковольтной цепью, нижнее емкостное плечо делителя, состоящее из двух последовательно соединенных конденсаторов, к общим выводам которых подключен нагрузочный резистор, газовый разрядник, подключенный к нижнему плечу делителя, последовательно соединенные электронный усилитель, измерительный блок, индикатор, причем вход электронного усилителя подключен к общим выводам конденсаторов. [3].

Недостатком этого устройства является сложная схема построения, включающая электронный усилитель, измерительный блок и индикатор, что снижает ее надежность и влечет за собой зависимость показаний от изменения температуры.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является киловольтметр постоянного тока, предназначенный для измерения напряжений +5000 В и +1000 В, содержащий делители напряжения 4 общим сопротивлением 95 МОм и 20 МОм (5) соответственно. Верхние плечи делителей подключены к соединителям X1 (1), Х2 (2) (СР-75-54ПВ) нижние - соединены вместе и подключены к первому выводу микроамперметра (6) 50 мкА, шунтированного конденсатором (7) 0,01 мкФ, второй вывод которого подсоединен к минусу измеряемого источника напряжения Х3 (3) [4] (Фиг. 4).

Недостатком этого технического решения является измерения только положительных высоковольтных напряжений, невозможность измерения переменного высоковольтного напряжения, несоответствие соединителей СР-75-54ПВ уровню подключаемого к ним напряжения, что не обеспечивает безопасность использования устройства.

Целью изобретения является расширение возможности использования высоковольтного измерительного устройства для измерения положительных и отрицательных напряжений постоянного тока, напряжений переменного тока 50, 400 и более Гц, повышение надежности и безопасности его эксплуатации в диапазоне температур от минус 50 до плюс 50°C, улучшение массогабаритных характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтном измерительном устройстве (Фиг. 5) резистивный делитель R1…R6 (4), выполнен на высоковольтных резисторах R1…R6 (Р1-32) с повышенной точностью и температурной стабильностью, верхнее плечо которого соединено с входным высоковольтным малогабаритным соединителем 1, а нижнее - с первым выводом контрольного резистора 8, соединенного вторым выводом с корпусом устройства, при этом, микроамперметр 6, осуществляющий измерение напряжения, подключен к контрольному резистору 8 через мостовой выпрямитель 9…12, благодаря которому реализуется возможность измерения переменного и постоянного напряжения положительной и отрицательной полярности. С целью увеличения точности измерения напряжения введены переменные резисторы отдельно для постоянного 13 и переменного 14 напряжений, что позволяет подстроить показания переменного напряжения под эффективное, принятое в обыденной практике.

Элементы устройства не зависят от частоты, поэтому оно может измерять напряжение 50, 400 и более Гц. Конденсатор 7, шунтирующий микроамперметр 6, имеет относительно небольшую емкость и служит защитой от высоковольтных наводок, а также в качестве сглаживающего фильтра.

Надежность высоковольтного измерительного устройства обеспечивается использованием высоковольтных резисторов типа Р1-32 и входного соединителя высоковольтного, а безопасность и минимальные массогабаритные характеристики конструкцией Фиг. 6; 7, в которой высоковольтная часть залита эпоксидным компаундом, исключая наружную часть входного высоковольтного соединителя 1. Последний, благодаря своей конструкции [5], использующей высоковольтный провод РМПВ, имеющий на одном конце разрезной контакт для подключения к внутреннему контакту соединителя высоковольтного, а на другом - прижим для подключения к измеряемой высоковольтной цепи не имеет открытых частей и поэтому безопасен в эксплуатации.

Все элементы конструкции размещены в металлическом заземленном корпусе. Широкий диапазон эксплуатационных температур обеспечивается отсутствием зависящих от температуры элементов.

Изготовленный образец показал себя удобным в эксплуатации в лабораторных и полевых условиях. Его масса составляет 2 кг, а габаритные размеры 250×110×70 мм.

Источники информации

1 Киловольтметр электростатический С197 ООО «Росток прибор ЛТД» № Госреестра 11858-89.

2 Киловольтметр С196М ЗАО «ПрофКиП» № Госреестра 64596-16.

3 Пат. 2079847, Республика Беларусь, Устройство для измерения высоких напряжений постоянного тока / Бреднев А.В., Сычик В.А., Уласюк Н.Н., Шабуневский К.К.

4 Павлов А. Самодельный киловольтметр постоянного тока [Электронный ресурс], - http://y12rmk.qrz.ru/kvm/html - статья в интернете.

5 Заявка, Российская Федерация, Соединитель высоковольтный/ Попов С.Г, Ерохин В.Г. - N 201614949/07(065405); приоритет от 18.10.2016.

Изобретение относится к высоковольтной технике и может быть использовано при проведении ремонтных или профилактических работ для контроля за состоянием высоковольтных цепей постоянного и переменного тока напряжением до 30 кВ, в лабораторных либо полевых условиях. Высоковольтное измерительное устройство содержит резистивный делитель, верхнее плечо которого соединено с высоковольтным соединителем, а нижнее - с первым выводом контрольного резистора, соединенного вторым выводом с корпусом устройства, микроамперметр, подключенный к контрольному резистору с помощью мостового выпрямителя, точность показаний которого по постоянному и переменному току устанавливается раздельно двумя переменными резисторами, коммутируемыми переключателем. Безопасность эксплуатации высоковольтного измерительного устройства и его портативность обеспечиваются заливкой его высоковольтных элементов эпоксидным компаундом и размещением их в металлическом заземленном корпусе. Техническим результатом при реализации заявленного устройства является расширение возможностей использования высоковольтного измерительного устройства, повышение надежности и безопасности эксплуатирования в диапазоне температур от минус 50 до плюс 50°С, улучшение массогабаритных характеристик. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Высоковольтное измерительное устройство для измерения высоких напряжений переменного и постоянного тока положительной или отрицательной полярности, содержащее резистивный делитель, верхнее плечо которого соединено с входным соединителем, а нижнее - с первым выводом микроамперметра, шунтированного конденсатором, соединенного вторым выводом с корпусом устройства, отличающееся тем, что в качестве резисторов резистивного делителя использованы высоковольтные резисторы с высокой температурной стабильностью, а микроамперметр подключен к контрольному резистору через мостовой выпрямитель, причем точность показания микроамперметра по постоянному или переменному току устанавливается раздельно двумя переменными резисторами, коммутируемыми переключателем.

2. Высоковольтное измерительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве входного соединителя используется соединитель высоковольтный с высоковольтным проводом, имеющим на одном конце разрезной контакт для подключения к внутреннему контакту соединителя высоковольтного, а на другом - прижим для подключения к измеряемой высоковольтной цепи.

3. Высоковольтное измерительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что делитель и соединитель высоковольтный, исключая его наружную часть, заливаются электроизоляционным компаундом и размещаются в металлическом заземленном корпусе, обеспечивая оптимальные массогабаритные характеристики, надежность и безопасность эксплуатации.