Устройство для измерения высоких напряжений

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании средств измерений высоких постоянных напряжений, а также амплитуды пульсирующих, переменных и импульсных напряжений. Цель изобретения - повышение точности измерений. Устройство содержит выпрямитель 1, блоки (1,п,...,N) компенсации измеряемого напряжения, стабилизатор 2 тока, ограничитель 3 напряжения, измерительный блок 4, биполярный транзистор 5P - проводимости, туннельный диод 6, стабилитрон 7, стабистор 8, резистор 9, входные клеммы 10 и 11. Введение в устройство для измерения высоких напряжений блоков компенсации измеряемого сигнала позволяет повысить точность измерений, т.к. ток, протекающий через стабилитроны и туннельные диоды в режиме компенсации, зафиксирован стабилизатором тока устройства. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19! (ll) (Н 4 С 01 R 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4307455/24-21 (22) 03.08.87 (46) 23.08.89. Бюл. М 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологической службы (72) Э.H.ÆóðàâëåB, В.В.Киселев и В.Н,Ярославский (53) 621.317.7 (088.8) .(56) Шваб А. Измерения на высоком напряжении. — М.: Энергоатомизлат, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 661355, кл. Г О1 R 15/02, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОКИХ

НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к злектроизмерительной технике и может быть использовано при создании средств измерений высоких постоянных напряже2 нии, а также амплитуды пульсирующих, переменных и импульсных напряжений.

Цель изобретения — повьппение точности измерений. Устройство содержит выпря; мнтель 1, блоки (I, II,..., N) компенсации измеряемого напряжения, стабилизатор 2 тока, ограничитель 3 напряжения, измерительный блок 4, би— полярный транзистор 5 р-проводимости, туннельный диод 6, стабилитрон 7, стабистор 8, резистор 9, входные клеммы 10 и 11. Введение в устройство для измерения высоких напряжений блоков компенсация измеряемого сигнала позволяет повысить точность измерений, т.к. ток, протекающий через стабилитроны и туннельные диоды в режиме компенсации, эаАиксирован стабилизатором тока устройства. 2 ил.

3 1503018

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

Целью изобретения является повышение точности измерений. l0

Для достижения указанной цели в устройство для измерения высоких напряжений, содержащее выпрямитель, параллельно включенные стабилизатор тока, ограничитель напряжения и изме- 15 рительный блок между выпрямителем и стабилизатором тока, введены последовательно включенные ступени с компенсацией измеряемого напряжения, каждая из которых содержит биполярный 20 транзистор р-проводимости, эмиттер которого соединен с отрицательным выводом туннельного диода и с катодом стабилитрона, а база соединена с отрицательным выводом стабистора, поло- 25 жительный вывод которого подключен к положительному выводу туннельного диода, а отрицательный вывод стабистора — через резистор с анодом стабилитрона, при этом положительный вы- 30 вод туннельного диода первого блока компенсации соединен с отрицательным выводом выпрямителя, а анод стабилитрона и коллектор транзистора этого блока соответственно соединены с положительным и отрицательным выводами туннельного диода второго блока компенсации, который, в свою очередь, теми же выводами соединен с последующим блоком компенсации, причем в 40 последнем блоке коллектор транзистора и анод стабилитрона соединены мекду собой и подключены к полокительному выводу стабилизатора тока.

На Фиг.1 представлена функцио 45 нальная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — форма сигнала с выхода этого устройства при измерении .импульсного высокого напряжения.

Устройство (фиг.1) содержит последовательно включенные выпрямитель

1, блоки (I, II,..., N) компенсации измеряемого напряжения, стабилизатор

2 тока, параллельно которому подключены ограничитель 3 напряжения и измерительный блок 4. В свою очередь блоки (I, II,..., N) содержаг биполярный транзистор 5 р-проводимости, эмиттер которого соединен с отрицательным выводом туннельного диода 6 и с катодом стабилитрона 7, а база соединена с отрицательным выводом стабистора 8, положительный вывод которого подключен к положительному выводу туннельного диода 6, а отрицательный вывод стабистора — через резистор 9 с анадом стабилитрона 7, при этом положительный вывод туннельного диода 6 блока I компенсации соединен с отрицательным выводом выпрямителя 1, а анод стабилитрона 7 и коллектор транзистора 5 этого блока соответственно соединены с положительным и отрицательным выводами туннельного диода 6 блока II компенсации, который, в свою очередь,,теми же выводами соединен с последующим блоком, причем в блоке N коллектор транзистора 5 и анод стабилитрона 7 соединены между собой и подключены к положительному выводу стабилизатора 2 тока. На схеме также показаны входные клеммы 10 и 11 устройства.

Устройство работает слудующим образом.

Контролируемое напряжение подводится к входным клеммам 10 и 11 устpoActBR ° В начальный момент времени транзисторы 5 в блоках (I II N) компенсации находятся в закрытом состоянии, а по мере возрастания измерительного напряжения происходит пробой стабисторов 8, падение напряжения на которых превысит барьерный потенциал, образованный переходами база— эмиттер — туннельный диод, что приведет к открыванию транзисторов 5 током через резисторы 9.

Этот режим соответствует исходному состоянию устройства и определяется начальным падением напряжения (Uz) на блоках (I, II,..., N), значение которого мокет быть с достаточной степенью точности измерено при настройке устройства для заданного тока стабилизации.

В момент времени, когда измеряемое напряжение превысит порог срабатывания ограничителя 3 напряжения, он зашунтирует стабилизатор 2 тока, что приведет к броску тока в цепи устройства и переключению туннельного дио" да 6 блока I с первой ветви его в.а.х. на вторую, что приводит к увеличению барьерного потенциала баэа— эмиттер - туннельный диод за счет на5

150301 пряжения раствора (Ь „) переключив— шегося туннельного диода 6, запиранию транзистора 5 н этом блоке и пробою стабилитрона 7, который компенсирует измеряемый сигнал на величину его напряжения стабилизации (U, ) и через который рабочая точка туннельного диода 6 фиксируется на нторой ветни его в.а.х.. что поддерживает 10 блок I в режиме компенсации. Аналогичным образом переключаются и нсе остальные блоки компенсации по мере высокого напряжения с переключением трех блоков компенсации. сигнала.

Таким образом, введение в устройство для измерения высоких напряжений блоков компенсации измеряемого сигнала. позволяет повысить точность измерений, так как ток, протекающий через стабилитроны и туннельные диоды в режиме компенсации, зафиксирован стабилизатором тока устройства.

Формула и э о б р е т е н и я возрастания измеряемого сигнала, а при его спаде происходит их отключение в обратной последовательности.

Необходимо отметить, что для нормальной работы устройства пиковый ток туннельных диодов 6 н блоках (I 11,..., N) компенсации должен несколько превышать ток стабилизации устройства, а величина резисторов 9 выбирается из условия, чтобы ток, протекающий через них в исходном состоянии устройства, был достаточен для создания пронодящего состояния и транзисторах 5, а после переключения блокон (I. II,..., N) в режим компенсации ток через резисторы 9 не превышал бы полонину тока стабилизации устройства.

Также и напряжение компенсации каждого блока, образованное стабилитроном 7 или цепочкой стабилитронов, должно соответствовать порогу срабатывания ограничителя 3 напря.жения и не должно превышать предельно допустимое напряяение змиттер .— коллектор транзистора 5.

Таким образом, если напряжения компенсации

U„= U., (U „) + U, в каждом из блоков (I, I I, N) равны между собой, то измеряемое напряжение (U„) определяется по формуле

1 и 1-1о (1 к где N — - число переключившихся блоков;

dU — нескомпенсированная часть напряжения, зарегистрированная измерительным блоком, например осциллографом.

На фиг.2 показан сигнал с выхода устройства при измерении импульсного

15 Устройство для измерения высоких напряжений, содержащее выпрямитель и стабилизатор тока, параллельно которому подключены ограничитель напряжения и измерительный блок, а также

20 N стабилитронов,,о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введено N блоков компенсации, включенных между отрицательным выводом выпрямителя и положительным выводом стабилизатора тока, каждый из которых выполнен в виде стабистора, туннельного диода, резистора и биполярного транзистора р-проводимости, змнттер которого сое30 дцнен с отрицательным выводом туннельного диода и с катодом соответствующего стабилитрона, включенного в свой блок компенсации, а база соединена с отрицательным выводом стабистора, положительный вывод которого подключен к положительному выводу туннельного диода, а отрицательный вывод стабистора — через резистор с анодом стабилитрона, при этом поло40 жительный вывод туннельного диода первого блока компенсации соединен с отрицательным выводом выпрямителя, а анод стабилитрона и коллектор транзистора этого блока соответственно

45 соединены с положительным и отрицательным выводами туннельного диода второго блока компенсации, а свою

\ очередь, теми же выводами соединен с последующим блоком компенсации, 50 причем в последнем блоке коллектор транзистора и анод стабилитрона соединены между собой и подключены к положительному выводу ста билиэатора тока.

1503018

Составитель Ж.Полякова

Техред М.Ходанич Корректор М,Васильева

Редактор С.Пекарь

Заказ 5081/55 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 101