Устройство для измерения высоких напряжений

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянного напряжения, а также амплитудных значе-НИИ пульсирующего, импульсного и переменного напряжений в высоковольтных цепях. Цель изобретения - повышение точности измерений. Устройство содержит выпрямитель 1, блоки компенсации измеряемого напряжения, стабилизатор 2 тока, ограничитель 3 напряжения, измерительный блок 4. Блоки компенсации измеряемого напряжения содержат цепочку 5 стабилитронов, цепочку 6 туннельных диодов, переключающие транзисторы 1 и блокирующие транзисторы 8. Введение в устройство для измерения высоких напряжений блоков компенсации измеряемого сигнала поз >& ляет повысить точность измерений, так как ток, протекающий ч'ерез стабилитроны и туннельные диоды в режиме компенсации, зафиксирован стабилизатором тока устройства. 2 ил.у^hOсх>& ю ощ_щ_д^(pus.i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з 6 1 8 15/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4292410/21 (22) 03.08,87 (46) 15,02.92. Бюл. М 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологической службы (72) Э.Н. Журавлев, В.В. Киселев и В.Н.

Ярославский (53) 621.317.7(088.8) (56) Шваб А. Измерения на высоком напряжении. М.: Энергоатомиздат, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N 661355, кл. G 01 R 15/02, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ BblСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к злектроизме-! рительной технике и может быть использовано для измерения постоянного напряжения, а также амплитудных значе„„« Ы„, 1712890 А1 ний пульсирующего, импульсного и переменного напряжений в высоковольтных цепях. Цель изобретения — повышение точности измерений. Устройство содержит выпрямитель 1, блоки компенсации измеряемого напряжения, стабилизатор 2 тока, ограничитель 3 напряжения, измерительный блок 4. Блоки компенсации измеряемого напряжения содержат цепочку 5 стабилитронов, цепочку 6 туннельных диодов, переключающие транзисторы 7 и блокирующие транзисторы 8. Введение в устройство для измерения высоких напряжений блоков компенсации измеряемого сигнала поз ляет повысить точность измерений, так как ток, протекающий через стабилитроны и туннельные диоды в режиме компенсации, зафиксирован стабилизатором тока устрой. ства. 2 ил.

1712890

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения постоянного напряжения, а также амплитудных значений пульсирующего, импульсного и переменного напряжений в вы- 5 соковольтных электрических цепях.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения высоких напря- 10 жений, содержащее выпрямитель, йараллельно включенные стабилизатор тока, ограничитель напряжения и измерительный блок между выпрямителем и стабилизатором тока, введены последовательно вклю- 15 ченные N блоков компенсации измеряемого напряжения, каждый из которых содержит последовательно включенные цепочку стабилитронов и цепочку туннельных диодов, причем отрицательный вывод цепочки тун- 20 нельных диодов одного блока соединен с отрицательным выводом цепочки стабилитронов последующего блока, а параллельно им переходами сток — исток подключены соответственно переключающие и блокиру- 25 ющие транзисторы, при этом затвор переключающего транзистора соединен с истоком блокирующего транзистора (кроме последнего блока компенсации, где блокирующий транзистор отсутствует) и отрица- 30 тельным выводом цепочки туннельных диодов, а затвор блокирующего транзистора соединен с катодом одного из стабилитронов последующего блока компенсации так, чтобы напряжение исток — затвор бло- 35 кирующего транзистора превышало его напряжение отсечки при протекании номинального тока через стабилитроны.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на 40 фиг. 2 — форма сигнала с его выхода при измерении импульсного высокого напряжения.

Устройство (фиг. 1) содержит последовательно включенные выпрямитель 1, блоки 45 (I, И, ..., N) компенсации измеряемого напряжения, стабилизатор 2 тока, параллельно которому подключены ограничитель 3 напряжения и измерительный блок 4. Каждый из блоков компенсации измеряемого напря- 50 жения содержит последовательно включенные цепочку 5 стабилитронов и цепочку 6 туннельных диодов, параллельно которым переходами сток — исток подключены соответственно переключающие 7 и блокирую- 55 щие 8 транзисторы. При этом затвор переключающего транзистора 7 соединен с истоком блокирующего транзистора 8 (кроме последнего блока N, где блокирующий транзистор отсутствует) и отрицательным выводом цепочки 6 туннельных диодов, а затвор блокирующего транзистора 8 — с катодом стабилитрона в цепочке 5 стабилитронов последующего блока компенсации.

На схеме также показаны входные клеммы

9 и 10 устройства.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени блоки (I, II, ..., N), т;е. полевые транзисторы 7 и 8 находятся в открытом состоянии и имеют начальное падение напряжения (Uo) определяемое током стабилизации устройства.

Когда измеряемый сигнал превышает порог срабатывания ограничителя 3 напряжения, происходят шунтирование стабилизатора 2 тока и нарастание тока в цепи. Под действием этого тока цепочка 6 туннепьных диодов блока N, находящихся на первой ветви их вольт-амперной характеристики и зафикси- . рованных на ней стабилизатором 2 тока, через открытые переходы сток — исток полевых транзисторов переключатся на вторую ветвь вольт-амперной характеристики, При этом из них создается падение напряжения, значение которого определяется суммой их напряжений растворов ъ (Upset.), В цепочку

6 туйнельных диодов включается столько туннепьных диодов, чтобы i.Upà ò. была бы больше или равна напряжению отсечки. (U0T ) данного, переключающего транзистора 7, что обеспечивает его полное запирание и подключение в цепь цепочки 5 стабипитронов, падение напряжения на которых компенсирует входной сигнал. Одновременно падением напряжения на стабилитронах запирается блокирующий транзистор 8 блока М вЂ” 1. После переключения цепочки 6 туннельных диодов блока N на вторую ветвь вольт-амперной характеристики, их рабочая точка также фиксируется стабилизатором 2 тока, но уже через.открытые переходы цепочки 5 стабилитронов, что, в свою очередь, фиксирует блок M в режиме компенсации. Таким образом, по мере возрастания измеряемого сигнала под действием импульсов тока, вырабатываемых ограничителем напряжения, происходит последовательное переключение блоков от N до I из проводящего состояния в режим компенсации и, наоборот, по мере спада входного, напряжения происходит их последовательное переключение из режима компенсации в проводящее состояние. Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы пиковый ток туннельных диодов в цепочке 6 был бы примерно одинаков и превышал значение тока стабилизации в устройстве.

1712890

45

55

Таким образом, если напряжения компенсации (Ок =, Ост+ Ораст.) в каждом из блоков (I, П, ..., N) равны между собой и соответствуют порогу срабатывания ограничителя 3 напряжения, измеряемое напряжение (Uu) определяется по формуле

U -Uo+ukN+ лц, где N — число переключившихся блоков;

h, U — нескомпенсированная часть напряжения, зарегистрированная измерительным блоком.

На фиг. 2 показан сигнал с выхода уст-, ройства, зарегистрированный измерительным блоком, в качестве которого может быть использован осциллограф, для однократных импульсов — запоминающий осциллограф, при измерении импульсного высокого напряжения с переключением трех блоков с автоматической компенсацией входного сигнала.

Таким образом, введение в устройство для измерения высоких напряжений N 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 изобретения

Устройство для измерения высоких найряжений, содержащее выпрямитель и стабилизатор тока, параллельно которому подключены измерительный блок и ограничитель напряжения, а также цепочку стабилитронов, включенную между отрицательным выводом выпрямителя и положительным выводом стабилизатора тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него вве5 дено N блоков компенсации измеряемого напряжения, включенных между отрицательным выводом выпрямителя и положительным выводом стабилизатора тока, каждый из которых, кроме последнего вы10 полнен в виде соответствующих цепочки стабилитронов и цепочки туннельных диодов, переключающего и блокирующего транзисторов, а последний блок компенсации измеряемого напряжения выполнен в

15 виде цепочки последовательно включенных туннельных диодов и переключающего транзистора, в каждом блоке компенсации измеряемого напряжения положительный вывод цепочки стабилитронов соединен с

20 положительным выводом цепочки туннельных диодов, а отрицательный вывод цепочки туннельных диодов подключен к отрицательному выводу цепочки стабилитронов следующего блока компенсации, у по25 следнего блока — ко входу стабилизатора тока, при этом переключающий транзистор включен параллельно цепочке стабилитронов своими выводами сток-исток и парал-. лельно цепочке тунйельных диодов своими

30 выводами исток — затвор, блокирующий транзистор в (N-1) блоках компенсации подключен параллельно цепочке туннельных диодов своими выводами сток — исток, а затвор этого транзистора подключен к като35 ду одного из стабилитронов следующего блока компенсации.

1712890

ФиГ ° 2

35

45

Составитель Ж,Полякова

Техред М.Моргентал Корректор М.Пожо

Редактор А.Лежнина

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

Заказ 534 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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