Вакуумный емкостный делитель напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01R15/04 H02M3/06 

( ВАКУУМНЫЙ ЕМКОСТНЫЙ ДЕЛМТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электрон-f ной технике, а именно к электровакуумным приборам и может быть использовано в качестве высоковольтного делителя напряжения для киловольт метров, высоковольтных зондов, высо ковольтных осциллографов, а также при настройке и контроле режимов импульснь1х и высокочастотных цепей мощ ных высоковольтных электро- и радиотехнических устройств. Известен вакуумный емкостный дели тель напряжения, содержащий два последовательно соединенных конденсато ра: высоквольтный и низковольтный, размещенных в единой электроизоляционной металлодиэлектрической оболочке |l }. Известный вакуумный емкостный делитель напряжения имеет ограниченную полосу пропускания частот, обусловленную конструкцией конденсаторо .делителя, и недостаточную точность коэффициента деления. Наиболее близким техническим решением является вакуумный емкостный делитель напряжения, содержащий заключенные в металлодиэлектрическую оболочку два последовательно соединенных конденсатора, первый из которых образована высокопотенциальным цилиндрическим электродом, соединенным с высоковольтным вводом делителя, и коаксиальным низкопотенциальным электродом, а второй выполнен в виде двух систем цилиндрических электродов, одна из которых электрически соединена с заземленным фланцем делителя, а другая связана с низковольтным выводом делителя, причем электроды одной системы размещены между электродами другой системы с одинаковым междуэлектродным зазором и образуют емкостные пары Г2. С ростом частоты контролируемого напряжения второй конденсатор в известном вакуумном емкостном делителенапряжения приобретает свойства не3однородной коаксиаальной линии, отрезки которой образованы соседними цил 1 ндрическими электродами конденсатора, образующими емкостные пары, причем при одинаковом зазоре между указанными соседними цилиндрическим электродами, образующими емкостные пары, изменение волнового сопротивления такой линии вдоль ее длины представляет собой дискретную харак ристику, огибающая которой соответ ствует линейному закону изменения волнового сопротивления линии. При этом волновое сопротивление каждой последующей емкостной пары, образованной соседними цилиндрическими электродами второго конденсатора, уменьшается от внутренних электродо к наружным обратно пропорционально значениям емкостей этих пар. Подобный линейный закон изменени волнового сопротивления емкостных пар цилиндрических электродов второго конденсатора не обеспечивает согласования их входных и выходных сопротивлений и согласования выходного сопротивления делителя с нагрузкой в области высоких частот, что снижает точность коэффициента деления известного вакуумного емкостного делителя напряжения Ой сужает его полосу пропускания частот. Цель изобретения - повышение точ ности и коэффициента деления делите ля и расширение его полосы пропуска ния частот. Поставленная цель достигается те что в вакуумном емкостном делителе напряжения, содержащем заключенные в металлодиэлектрическую оболочку два последовательно соединенных кон денсатора, первый из которых образо ван высокопотенциальным цилиндрическим электродом, соединенным с вы соковольтным вводом делителя, и коа сиальным низкопотенцкальным электродом, а второй выполнен в виде дву систем цилиндрических электродов, одна из которых электрически соединена с заземленным фланцем делителя, 50

а другая связана с низковольтным выводом делителя, причем электроды одной системы размещены между электродами другой системы с междуэлект родным зазором и образуют емкостные пары, указанные системы цилиндрических электродов во втором конденсаторе размещены с переменными междуВЫСОКОВОЛЬТНЫМ вводом 2 делителя, на котором закреплен электрически соединенный с ним высокопотенциальный цилиндрический электрод 3- Коаксиально высокопотенциальному электроду 3 Установлен цилиндрический низкопотенциальный электрод k, диэлектрически изолированный от заземленктродными зазорами, ступенчато растающими от внутренней емкостпары к наружной. Кроме того, междуэлектродные заы между системами цилиндрических ктродов во втором конденсаторе вынены ступенчато возрастающими в тветствии с зависимостью V.. (o)/6o-eMd зазор между электродами внутренней емкостной пары; заданный диаметр внутреннего электрода;w(o), w(n) заданные волновые сопротивления соответственновнутренней и наружной емкостных пар электродов; количество емкостных пар электродов(количество междуэлектродных зазоров) ; i - порядковый номер емкостной пары электродов, наминая с внутренней емкостной пары. На фиг. 1 изображен предлагаемый умный емкостной делитель напряя; на фиг. 2 - дискретная хатеристика изменения волнового сотивления WT второго конденсатора теля при размещении систем его ндрических электродов с переными междуэлектродными зазорами. Вакуумный емкостный делитель наения содержит металлодиэлектриую цилиндрическую оболочку 1 с вакуумно-плотно соединенным с ней 5 ного флянца 5 делителя и образующий с высокопотенциальным электродом 3 первый высоковольный конденсатор делителя. Между металлодиэлектричес кой оболочкой 1 делителя и низкопотенциальным электродом k установлен экранный электрод 6, электричес ки срединенный с заземленным флянцем 5 делителя. С этим же флянцем 5 электрически соединена закрепленная на нем систе ма 7 цилиндрических электродов, между которыми с переменными междуэлектродными зазорами ( размещены цилиндрические электроды другой сие темы 8, электрически соединенной с низкопотенциальным электродом и с низковольтным выводом 9 делителя и образующей с цилиндрическими элек родами системы 7 второй низковольтный конденсатор делителя. Низковольтный вывод 9 делителя изолирован с помощью диэлектрической втулки 10 от заземленного флянца 11 делителя и вместе с патрубком 12 флянца 11 образует высокочастотный разъем предназначенный для под ключения нагрузки, например, измерительного прибора. Соседние цилиндрические электроды систем 7 и 8 второго низковольтного конденсатора делителя, образуют емкостные пары, при этом междуэлектродные зазоры f- между цилиндрическими электродами систем 7 и 8 ступенчато возрастают от внутренней емкостной пары электродов к наружной. Такой характер изменения междуэлектродных зазоров cf, улучшает согласование входящих и выходящи сопротивлений емкостных пар электро дов во втором низковольтном конденсаторе делителя, являющимися на высоких частотах отрезками неоднородной коаксиальной линии с переменным по ее длине волновым сопротивлением Одновременно улучшается согласовани выходного сопротивления делителя с нагрузкой. I При этом более точное согласование входных и выходных сопротивлени емкостных пар электродов во втором конденсаторе делителя и выходного сопротивления делителя с нагрузкой достигаются при размещении систем 7 и 8 цилиндрических электродов с пер менными междуэлектродными зазорами, ступенчато возрастающими от внутрен 1 ней емкостной пары электродов к наружной в соответствии с зависимостью Slti-) l,f. (o)/fcO-ewa-,) (fr зазор между электродами внутренней емкостной пары; заданный диаметр внутреннего электрода;w(o), w(n) заданные волновые сопротивления соответственно внутренней и наружной емкостных пар электродов; количество емкостных пар электродов (количество междуэлектродных зазоров); порядковый номер емкостной пары электродов, начиная с внутренней емкостной пары. 1|ри таком изменении междуэлектродных зазоров волновое сопротивление W- неоднородной коаксиальной линии, образованной емкостными парами цилиндрических электродов второго конденсатора делителя, изменяется вдоль ее длины по дискретной характеристике, огибающая которой является экспонентой, и повышается от внутренней емкостной пары электродов к наружной (фиг. 2). Согласование выходного сопротивления делителя с нагрузкой, например, измерительным прибором, обеспечивается путем выбора значения волнового сопротивления w(n) наружной емкостной пары цилиндрических электродов второго конденсатора делителя, равным входному сопротивлению Zgy нагрузки. Изменение значения коэффициента деления делителя осуществляется изменением перекрытия бд (фиг. 1) систем 7 и 8 цилиндрических электродов, образующих второй, низковольтный конденсатор делителя, а аксиальным перемещением высокопотенциального электрода 3 первого высоковольтного 793 конденсатора дели.теля с помощью узла подстройки; размещенного внутри высо ковольтного ввода 2 делителя. Делитель работает следующим образом. Делитель подключают к источнику контролируемого напряжения высоковольтным вводом 2, при этом контролируемое напряжение оказывается приложенным между высокопотенциальным электродом 3 и заземленным флянцем 5, с которым электрически соединена система 7 цилиндрических электродов, и делится обратно пропорционально емкостям первого высоковольтного и второго низковольтного конденсаторов делителя, т.е. в соответствии с установленным значеиие(4 коэффициента деле ния. Выходное напряжение делителя при этом формируется между системами 7 и 8 цилиндрических электродов второго низковольтного конденсатора делителя, и через низковольтный вывод 9 делителя образующий с патрубком 12 заземленного флянца 11, высокочастотный разъем, поступает на вход нагрузки Делителя. За счет более точного согласования входных и выходных сопротивлений емкостных пар, образованных системами 7 и 8 цилиндрических электродов второго низковольтного конденсатора делителя, путем использования переменных ступенчато возрастающих от внутренней емкостной пары электродов к наружной междуэлектродных зазоров ( расширяется в область более высоких частот полоса пропускания делителя и повышается точность его коэффициента деления в диапазоне частот. При этом сигнал контролируемого напряжения, проходя цепь емкостных пар систем 7 и 8 цилиндрических электродов с большей точностью, по сравнению с известным сохраняет свою амплитуду и форму в выходном напряжении делителя. Расширение полосы пропускания частот и повышение точности коэффициента деления вакуумного емкостного делителя напряжения позволяет повысить точность измерения напряжения высоковольтных электрических цепей мощных электро- и радиотехнических устройств и контроля параметров высоковольтных элементов электронной техники: вакуум ных конденсаторов, коммутирующих элементов, генераторных ламп в процессе их изготовления и эксплуатации. 8 Формула изобретения 1.Вакуумный емкостный делитель напряжения, содержащий заключенные в металлодиэлектрическую оболочку два последовательно соединенных конденсатора, первый из которых образован высокопотенциальным цилиндрическим электродом, соединенным с высоковольтным вводом делителя и коаксиальным низкопотенциальным электродом, а второй выполнен в виде двух систем цилиндрических электродов, одна из которых электрически соединена с заземленным флянцем делителя, а другая связана с низковольтным выводом делителя , причем электроды одной системы размещены между электродами другой системы с междуэлектродиым зазором и образуют емкостные пары, отличающийся тем, что, с целью повышения точности коэффициента деления делителя и расширения его полосы пропускания частот, указанные системы цилиндрических электродов во втором конденсаторе размещены с переменными междуэлектродными зазорами, ступенчато возрастающими от внутренней емкостной пары к наружной. 2.Делитель напряжения по п. 1, отличающийся тем, что междуэлектродные зазоры между системами цилиндрических электродов во втором конденсаторе выполнены ступенчато возрастающими в соответствии с зависимостью .) (.Жo)) б-.-ld± зазор между электродами внутренней емкостной пары; заданный диаметр внутреннего электрода; w(o), w(n) заданные волновые сопротивления соответственно внутренней и наружной емкостных пар электродов;ког ичество емкостных пар электродов (количество междуэлектродных зазоров) ;

порядковый номер пары электродов, начиная с внутренней емкостной пары.

93816110

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. 317-2 5, 10.11.59 (прототип).

|

7 S

в

/

/