Делитель напряжения Советский патент 1986 года по МПК H01G2/10 

1 .

Изобретение относится к измери- тельной технике, а именно к делителям высокого напряжения, используе-; мым для измерения напряжения раз- личной формы при испытании высоковольтных аппаратов и трансформаторов

Цель изобретения - повышение точности.

Подключение высоковольтного вьшо- да к средней обкладке цепи и низковольтных выводов к крайним .обкладкам цепи приводит к тому, что токи в нижней и верхней частях цепи являются магнитно-встречными, что, снижает индуктивность цепи, исключает- краевой эффект у высоковольтного вывода и собственные электромагнитные колебания цепи.

Размещение обкладок каждого конденсатора с взаимным перекрытием с обкладками соседних конденсаторов обеспечивает одновременное образо- в.ание емкости и со.единение конденсаторов в единую цепь бе.з соединительных проводов, что дополнительно снижает индуктивность цепи и исключает ее электромагнитные колебания.

Обеспечение величины перекрытия . обкладок и количества параллельных обкладок в конденсаторе, увеличивающихся по мере роста порядкового номера конденсатора в цепи при отсчете от низковольтного вывода к высоковольтному, обеспечивает равномерное распределение напряжения по последовательным-конденсаторам цепи компенсирует влияние емкости обкладок на охватываю Щ1Й кожух, исключает собственные электромагнитные, колеба- ния -цепи при любой форме измеряемого напряжения.

На фиг. 1 схематически показана конструкция делителя напряжения, пример выполнения; на фиг. 2,- промежуточные операции изготовления; цепи конденсаторов делителя до -сборк-и; на фиг. 3 и 4 объяснена связь увеличения количества параллель-обкладок- .в конденсаторе и величины перекрытия по мере роста порядкового номера конденсатора в .цепи при отсчете от низковольтного вывода к высоковольтному с равномерным распределе- ни.ем напряжения по последовательным конденсаторам цепи делителя.

Делитель напряжения (фиг. 1) со- держит кожух 1, в котором размещена цепь последовательно соединенных

62

конденсаторов в виде цилиндрической спирали 2, с двумя низковольтными выводами 3 и 4 от нижнего и верхнего концов спирали и одним высоковольтным выводом 5 от середины спирали,, соединенным с проходным изолятором в фарфоровом корпусе 6, установлен- ньм в полости спирали. Обкладки 7 конденсаторов намотаны на картоннуюполосу 8 И изолированы конденсаторной бумагой, .образующей слои 9 изоляции между обкладками, при этом обкладки 7 соседних конденсаторов размещены с взаимным перекрытием, величина перекрытия обуславливает знач е- ние емкости, сами перекрытия обкладок одновременно и соединяют соседние конденсаторы между собой. Последовательно соединенные конденсаторы

образуют витки 10 спирали 2, на по- ве.рхность витков наложен слой изоля-. ции 11 для придания электрической . прочности промежуткам между витками. От спирали вьпюлнены измерительHbie выводы 12 и 13, например, для по дключения осциллографа. К кожуху 1 подсоединены радиаторы -14 для охлаждения масла 15, нагреваемого при длительном приложении измеряемого

напряжения. Главная изоляция 16. между витками 10 спирали 2 и кожухом 1 выполнена в виде промежутка, заполненного маслом 15 с установленными- перегородками 17 из картона. Витки

10 спирали 2 намотаны на жесткий изоляцио.нный цилиндр 8, являющийся опорой спирали. ,

На фиг. 2 каждая строка показывает размещение о.бкладок и слоев изоляции на промежуточных операциях изготовления цепи конденсаторов делителя.

На первой -строке показана картонная полоса 8, длина которой равна

длине размотанной спирали .цепи конденсаторов .- .

На второй строке показаны обкладки 7 конденсаторов, намотанные из фольги на картонную полосу 8 с изоляционными промежутками между соседними обкладками, К .крайним обкладкам подключены низковольтные выводы 3 и 4 (на фиг. 2 показана одна часть цепи с низковольтным выводом 4).

Н.а третьей строке показан слой -изоляи,ии 9, намотанный на обкладки 7. На четвертой строке показана пос- ледуюшая операция изготовления цепи,.

3

когда на слой изоляции 9 намотаны обкладки 7 второго яруса, они перекрывают обкладки 7 первого яруса в местах их изоляционных промежутков, и так далее.

На пятой строке приведена схема расположения обкладок 7 для промежуточной стадии, приведенной в четвертой строке. Схема изображает сечение по оси полосы 8 и показывает взаимное размещение обкладок в цепи.

На шестой строке приведена примерная схема расположения обкладок 7 в верхней половине цепи между низковольтным выводом 3 и высоковольтным выводом 5. Такая же часть цепи между вторыми низковольтными выводами 4 и 5. По мере приближения к выводу 5 количество параллельных обкладок и величина перекрытия увеличиваются. На выводе 5 средние параллельные обкладки соединены между собой, далее соединений нет - только перекрытия.

Изготовленную цепь конденсаторов наматывают на изоляцион ный цилиндр 18, являющийся остовом делителя и оправкой при намотке.

На фиг, 3 и 4 показана электрическая схема части делителя (фиг. 1) между высоковольтным выводом 5 и низковольтным выводом 3 и график распределения напряжения U по конденсаторам цепи в зависимости от их порядкового номера п при измерении напряжения. Электрическая цепь делителя содержит емкость С последовательно соединенных конденсаторов, емкости С ( обкладок конденсаторов на кожух 1.

Распределение напряжения U на обкладках относительно кожуха определяется уравнением сохранения электрического заряда

с,и +

f cwfl-.o

dn L dn J

Если C(n)C - постоянное значение для всех конденсаторов, то

U U55hoin/5ho6N Dd --I С,I с .

т

Если С(п)С, + С, - увеличивающееся значение по мере роста порядЛf

кового номера п конденсатора (.С - емкость подключенного к делителю измерительного прибора), то

tJ Ujn/W

1816

где N - общее число конденсаторов в части цепи между выводами 3 (4) и 5.

На графике показаны для сравнения 5 распределение (19) напряжения в части цепи предлагаемого делителя и (20) в цепи известного.

В известном и предлагаемом делителях значения размеров и электричес- 0 кик величин следующие:

Измеряемые -напряжения 2000 (амплитуда импульса), 1000 кВ (действую- щее значение напряжения промышленной частоты при подключении в течение 5 1 мин), 700 (действующее значение напряжения промьшшенной частоты при подключении в течение 2 ч), 450 кВ (действующее значение напряжения промышленной частоты при подключении в 0 течение 1000 ч и более).

Диаметр охватывающего кожуха 0,7 м, высота охватывающего кожуха 3 м, масса после заливки маслом без высоковольтного вывода 1,2 т, 5 Емкость подключаемого измерительного осциллографа С 1000 пФ.

Погрешность измерения не более 0,5%.

Число последовательно включенных 0 конденсаторов в цепи - .

При проектировании делителя напряжения, изменяя толщину слоев изоляции 9 между обкладками 7, величину взаимного перекрытия и количество параллельных обкладок, регулируют емкость конденсаторов, добиваясь того, чтобы емкость С конденсатора бьша равна

40

с с, f + с

где С, -емкость обкладки на кожух;

п -порядковый номер конденсато- .ра при отсчете от низковольтного вьшода 3 (4) к высоковольтному выводу 5; С., - емкость подключенного

П

к измерительному выводу, например, осцил- „лографа.

При этом напряжение распределяется по виткам 10 равномерно с одинаковым напряжением на каждом витке и с линейно возрастающим напряжением и между витком и кожухом.

55

При действии на высоковольтный вывод 5 напряжения различной формы (промышленной частоты 50 Гц, испытигельной частоты 225 и 400 Гц, грозовые полные и срезанные импульсы,, коммутационные полные и срезанные импульсы) отношение - постоянное .

Это сокращает на 30% продолжительность испытаний, так как не требует проверки отношения (J, /Ug .

Делитель можно устанавливать вблизи испытательного и испытуемого оборудования, что позволяет уменьшить площадь испытательного стенда.

Формула изобретения

Делитель напряжения, содержащий последовательно соединенные конденсаторы, состоящие из изолированных металлических обкладок и образующие цепь с высоковольтным и низковольтными выводами, отличающийся тем, что, с целью повы- шения точности деления напряжения, он снабжен кожухом с размещенными в нем последовательно соединенньми конденсаторами, при этом высоковольтный вывод подключен к средней обкладке, а низковольтные выводы подключены к крайним обкладкам цепи конденсаторов, обкладки каждого из которых размещены со смещением относительно обкладок соседних кон-

денсаторов, с увеличивающимся количеством обкладок и величиной перекрытия в зависимости от порядкового номера конденсатора при отсчете от низковольтного вывода к высоковольтному.

UAf

о A U

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к делителям высокого напряжения. Цель изобретения - повышение точности. Низковольтные вьюоды 3 и 4 соединены с крайними обкладками 7 цепи конденсаторов . Обкладки размещены со смещением относительно друг друга, с их увеличивающимся количеством и величиной перекрытия в зависимости от порядко- , вого номера конденсатора при отсчете от низковольтного вывода 4 к высо- ковольтному 5. Изоляция I6 между ветками 10 выполнена в виде промежутка, заполненного маслом 15, с перегород- ками 17 из картона. 4 ил. (Л

Фаг.з

Редактор Л, Кастран

Составитель А. Салынский

Техред М.Гергель Корректор Л. Пилипенко

Заказ 647/57 Тираж 644 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035,.Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0Ui.k