Устройство для измерения высоких напряжений Советский патент 1993 года по МПК G01R19/00 G01R15/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения постоянного напряжения, а также амплитудных значений пульсирующего, импульсного и переменного напряжений в высоковольтных цепях.

Целью изобретения является повышение точности измерений высоких напряжений.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения высоких напряжений.

Устройство для измерения высоких напряжений (фиг.1) содержит последовательно включенные выпрямитель 1, переключатели 2 пределов измерения и стабилизатор тока 3, параллельно которому подключен ограничитель напряжения 4 и измерительный блок 5, введены ступени (1,11,,..,М) стабилизации, подключенные параллельно переключателям 2 пределов измерения, каждая из которых сбдержит цепочку прецизионных стабилитронов 6, катодом соединенную с базой транзистора управления 7 и первым выводом управляющего резистора 8, цепочку высоковольтных стабилитронов 9, катодом соединенную с коллектором транзистора управления 7, а анодом подключенную к аноду прецизионных стабилитронов 6, транзистор блокировки 10, база и коллектор которого соединены, соответственно, с эмиттером и базой транзистора управления 7, а эмиттер подключен ко второму выводу управляющего резистора 8, а также резистор блокировки 11, первый вывод которого соединен с эмиттером транзистора управления 7, а второй вывод подключен к эмиттеру транзистора блокировки 10. На схеме также показаны входные клеммы 12, 13 устройства.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Контролируемое напряжение подводят к входным клеммам 12,13 устройства. Количество используемых ступеней (1,11,..,,N) стабилизации зависит от величины измеряемого напряжения и устанавливается с помощью контактов переключателей 2 пределов измерения, таким образом, чтобы значение контролируемого напряжения было бы несколько больше суммарного падения напряжения на задействованных ступенях (1,11N) при номинальном токе,

определяемом стабилизатором тока 3. Значение этого тока выбирают исходя из условия выхода задействованных ступеней на рабочий режим, при котором ток через цепочку прецизионных стабилитронов 6 соответствует их термостабильной точке, а ток

через цепочку высоковольтных стабилитронов, определяемый падением напряжения на управляющем резисторе 8 и лриоткрыва- нием транзистора управления 7, должен быть несколько больше предполагаемых токов утечки, При возникновении паразитных токов, например по проходным емкостям конструктивных элементов устройства, падение напряжения на управляющем резисторе 8 возрастает, что приводит к еще

большему открыванию транзистора управления 7 и перепусканию этих токов через цепочку высоковольтных стабилитронов 9, до тех пор пока его значение не достигнет предельного для данного типа высоковольтных стабилитронов и падение напряжения

на блокирующем резисторе VI не откроет

транзистор блокировки 10, который, в свою

очередь, закроет транзистор управления 7.

.Необходимо отметить, что суммарное падение напряжения на цепочке прецизионных стабилитронов 6 не должно превышать пробивное напряжение транзистора управления 7 плюс падение напряжения на высоковольтных стабилитронах 9. Значение же пробивного напряжения транзистора управления 7 определяет глубину перепускания паразитных токов, а падение напряжения на высоковольтных стабилитронах позволяет использовать ступени (1,11,...,N) с относитедьно большим напряжением стабилизации, что уменьшает влияние перехода база-эмиттер транзистора управления 7, Измеряемый сигнал может быть рассчитан по формуле:

VM (Veil + VCT2 +...+VCTN) + Vp,

где (Vcri - VCTN) - падение напряжения на

задействованных ступенях (1,11N) стабилизации;

Vp - разностный сигнал на выходе устройства, зарегистрированный измерительным блоком 5.

Таким образом, введение в устройство для измерения высоких напряжений ступеней стабилизации позволяет в значительной степени повысить точность измерений напряжений в высоковольтных цепях, поскольку падение напряжения на ступенях в диапазоне регулирования практически не зависит от наличия паразитных токов и токов утечек по конструктивным элементам устройства.

Формула изобретения Устройство для измерения высоких напряжений, содержащее последовательно соединенные выпрямитель, анод которого соединен с первой входной клеммой устройства, N переключателей пределов измере- ния и стабилизатор тока, параллельно которому подключены ограничитель напряжения и измерительный блок, вторые выво- ды которых соединены с второй входной клеммой устройства, N ступеней стабилиза-

0

5

0 5

ции, каждая из которых включает в себя прецизионный стабилитрон, причем катод стабилитрона соединен с первым выводом соответствующего переключателя пределов измерения, отличающееся тем. что, с целью повышения точности измерений, в каждую из ступеней стабилизации введены управляющий резистор, транзистор управления, высоковольтный стабилитрон, транзистор блокировки, резистор блокировки, причем анод прецизионного стабилитрона соединен с базой транзистора управления, первым выводом управляющего резистора и коллектором транзистора блокировки, оаза которого соединена с эмиттером транзистора управления и первым выводом резистора блокировки, второй вывод которого соединен с эмиттером транзистора блокировки, вторым выводом управляющего резистора и вторым выводом, соответствующего переключателя пределов измерения, коллектор транзистора управления соединен с анодом высоковольтного стабилитрона, катод которого соединен с катодом прецизионного стабилитрона.

Использование: изобретение относится к электроизмерительной технике и предназ- чено для измерения постоянного напряжения, а также амплитудньос значений пульсирующего, импульсного и переменного напряжений в высоковольтных цепях. Сущность йзобреУения: устройство для измерения высоких напряжений, содержащее последовательно, соединенные выпрями