Устройство для измерения напряжения в высоковольтных цепях Советский патент 1983 года по МПК G01R15/00 

(5) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЦЕЛЯХ

1 - ..

Изобретение относится к электро Измерительной технике и может быть использовано для измерения напряжения в высоковольтных, цепях.

- Известно устройство для измерения напряжения в высоковольтных цепях, со держащее электроннолучевой нульиндикатор, имеющий две пары отклоняющих пластин, одна из которых, расположенная вблизи экрана :электронно- ,Q лучевого нуль-индикатора, присоединена к источнику измеряемого напряжения, а другая, расположенная у :электронной пушки индикатора, связана с источником компенсирующего напряжения и из- ,5 мерительным прибором l .

Указанное устройство имеет ограниченный диапазон измеряемых напряжений, что обусловлено конструкцией и геометрическими размерами отклоняющихго пластин электроннолучевого нуль-индикатора, и не позволяет осуществлять измерение переменных напряжений, особенно сложной формы.

Известно также устройство для измерения напряжения в высоковольтных цепях, содержащее электроннолучевой нуль-индикатор с мишенью, выполненный в виде диафрагмы со щелью, разделенной перегородкой, перпендикулярной плоскости диафрагмы, и двух фотоэлектрических преобразователей, установленных за диафрагмой, блок сравнения, связанный своими входами с выходами фотоэлектрических преобразователей, измерительный прибор, подключенный к выходу блока сравнения, и источник питания, связанный с блоком сравнения и отклоняющими пластинами электроннолучевого нуль-индикатора- которые через разделительный конденсатор присоединены к источнику измеряемого напряжения 2 ..

Недостатком устройства является сложность конструкции электроннолучевого нуль-индикатора и невозможность измерения переменных напряжений . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения напряжения, содержащее электроннолучевой нульиндикатор, вертикальные отклоняющие пластины которого связаны с источником измеряемого напряжения, два фотоэлектрических преобразователя в виде фотосопротивле.ний, расположенных перед экраном электронно-лучевого нуль- 0

индикатора симметрично его горизонтальной оси, измерительный блок, выполненный в виде измерительного моста, два плеча которого образованы резисторами, а в два других включены ука- 15 занные фотоэлектрические .преобразователи, выводы питающий диагонали моста связаны с источником напряжения постоянного тока,в измерительную диагональ моста, образующую выход измерительного-блока, последовательно включены измерительный прибор и резистор, и цепь отрицательной обратной связи, связывающую выход измерительного бдока с вертикальными отклоняющими пластинами электроннолучевого нуль-индикатора, вьполненную путем соединения выводов резистора, включенного в измерительную диагональ моста, с указанными отклоняющими плас тинами электроннолучевого: нуль-индикатора L 3 . Недостатками извectнoгo устройства являются его сложность, связанная, в частности с необходимостью переключения фотоэлектрических преобразователей из смежных плеч измерительного моста в противоположные при изменении рода измеряемого напряжения, недостаточная точность измерения, обусловленная ограниченным значением коэффициента передачи измерительного моста а также низкий верхний предел измеряемого напряжения. Цель изобретения - упрощение устройства, повышение его точности и расширение пределов измерения. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения напряжения в высоковольтных цепях, содержащем электроннолучевой нуль-индикатор с вертикальными отклоняющими пластинами, связанными с источником измеряемого напряжения, два фотоэлект

рических преобразователя, расположен-55вод дифференциального усилителя 3 и

ных перед экраном электроннолучевогодругую, из вертикальных отклоняющих

нуль-индикатора симметрично его гори-пластин 7 электроннолучевого нуль

зонтальной оси, измерительный блок,индикатора 1, заземляют. 99

включенных фотодиода, катоды которых раздельно присоединены к неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциального усилителя, и дополнительно введены два конденсатора, один из которых включен последовательно в цепь отрицательной обратной связи, а другой - последовательно в иепь, свя зывающую вертикальные отклоняющие 54 к выходу которого подключен измерительный прибор, и цепь отрицательной обратной связи, связывающая выход измерительного блока с вертикальными отклоняющими пластинами электроннолучевого нуль-индикатора, измерительный блок выполАен в виде дифференциального усилителя, в качестве фотоэлектрических преобразователей использованы два последовательно встречно пластины электроннолучевого нуль-индикатора с источником измеряемого напряжения. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит электронно пучевой нуль-индикатор 1, два фотоэлектрических преобразователя - фотодиода 2, дифференциальный усилитель 3. к выходу которого подключен измерительный прибор 4, два конденсатора 5 и 6, одни выводы которых объединены и присоединены к одной из вертикальных отклоняющих пластин 7 электроннолучевого нуль-индикатора 1. Фотодиоды 2 расположены перед экраном электроннолучевого нуль-индикатора симметрично относительно горизонтальной оси Зкрана. Конденсатор 5 является элементом отрицательной обратной связи и другим своим выводом соединен с выходом дифференциального усилителя 3. Конденсатор 6 другим своим выводом присоединен к источнику измеряемого напряжения (че показан). Конденсатор 6 с конденсатором, образованн лм верти-кальными отклоняющими пластинами 7 электроннолучевого нуль-индикатора 1 и конденсатором 5, в цепи отрицательной обратной связи образует емкостный делитель напряжения, повышающий верхний предел измеряемого напряжения. Общую шину, связывающую объединенный вывод анодов фотодиодов 2, общий вы59Устройство работает следующим образом . При отсутствии напряжения Ugx Фо тодиоды 2 одинаково освещены лучом электроннолучевого V нуль-индикатора 1 фоэтому вырабатываемые ими напряжения равны по величине и напряжение U.gy на выходе дифференциального усилителя 3 piaBHo нулю, При наличии измеряемого напряжения Ugx приложенного со стороны источника измеряемого напряжения по отношению к земле, напряжение между вертикальными отклоняющими пластинами 7 эле(троннолучевогр индикатора 1 ст.анрвится отличным от нуля, что приводит к отклонению луча электроннолучевого нуль-индикатора 1 и неодинаковой освещенности фотодиодов 2. При этом вырабатываемые фотодиодами 2 напряжения оказываются неравными по величине, что вызывает возникновение на выходе дифференциаг ьного усили теля 3 напряжения 11,, пропорциональ ного измеряемому напряжению Ugy, которое регистрируется измерительным при бором 4 и одновременно через конденсатор 5 обратной связи прикладывается JK вертикальным отклоняющим пластинам- 7 ; лектроннолучевого нуль-ин- дикатора. Выходное напряжение Ugj, дифференциального усилителя 3 находится в противофазе по отношению к измеряемому напряжению Ug, всл дствие чего суммарное напряжение между вертикальными отклоняющими пластинами электронно-лучевого нуль-индикатора 1 снижается до значения, близкого к нулю, и его луч возвращается в сред нее (нулевое) положение, при котором фотодиоды 2 оказываются освещенными одинаково. Таким образом, выходное. напряжение Ug дифференциального уси лителя 3 является компенсирующим напряжением, автоматически поддерживающим в процессе измерений положение луча и светового пятна на экране электроннолучевого нуль-и.ндикатора вблизи нулевой линии. При значении коэффициента усиления Kv c l00000 дифференциального усилителя 3 и емкости конденсатора, образованного вертикальными отклоняющими пластинами 7 существенно меньшей емкости конденсатора 5 в цепи отрицательной обратной связи выходное напряжение Ug, Равно Ug, сТ Cfc 56 и не зависит от значения коэффицие чта усиления дифференциального усилителя 3. Устройство позволяет осуществить измерение постоянных и переменных напряжений, а также напряжений сложной формы и при наличии постоянной составляющей. При этом к выходу дифференциального усилителя подключают измерительные приборы, предназначенные для измерения указанных напряжений. Пределы измерения могут быть расширены и изменены выбором соответствующей емкости Cj и G конденсаторов 5 и 6. За счет выполнения измерительного блока в виде дифференциального усилителя с большим коэффициентом усиления повышается Точность компенсации напрякения на вертикальных отклоняющих пластинах электроннолучевого нуль-индикатора, что обуславливает повышение точности измерения устройства. Формула изобретения Устройство для измерения напряжения в высоковольтных цепях, содержащее электронно-лучевой нуль-индикатор с вертикальными отклоняющими пластинами, связанными с источником измеряемого напряжения , два фотоэлектрических преобразователя, расположенных перед экраном Электроннолучевого нульиндикатора симметрично его горизонтальной оси, измерительный блок, к выходу которого подключен измерительный прибор, и цепь отрицательной, обратной связи, связывающая выход измерительного блока с вертикальными отклоняющими пластинами электроннолучевого; нуль-индикатора, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, повышения точности и расширения пределов измерения, измерительный блок выполнен в виде дифференциального усилителя, в качестве фотоэлектрических преобразователей использованы два последовательно встречно включенных фотодиода, катоды которых раздельно присоединены к неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциального усилителя, и дополнительно введены два конденсатора , один из которых включен последовательно в цепь отрицательной обратной связи, а другой - последова- тельно в цепь, связывающую вертикальные отклоняющие пластины электронно79931358

лучевого нуль-индикатора с источником 2. Павлов С.И, Применение электронизмеряемого напряжения.ных пучков для измерений. М., Энер,Источники информации,, 1972, с.35-37, рис.16, принятые во внимание при экспертизе 3. Авторское свидетельство СССР

ff 82770 кл. G 01 R 15/01, 23,06,9.(прототип).