Способ изготовления высоковольтногоделителя напряжения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополннительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 07, 05. 79 (21) 2763354/18-21

<щ 819726

Ф (51)М. Кл.з

G 01 В 15/04 с присоединением заявки ¹â€”

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070481. Бюллетень ¹ 13 (53) УДК 621. 319.

° 4(088.8) Дата опубликования описания 09 . 04 .81 (72) Автор изобретения

А. П. Басов

Научно-исследовательский институт сланце

Миннефтехимпрома СССР (71) Заявитель 5 4) СПОСОБ ИЗ ГОТОВЛЕ НИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ДЕЛИТЕЛЯ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к способам изготовления делителей напряжения переменного и импульсного токов, особенно при высоких напряжениях.

Известен способ изготовления делителя напряжения, включающий продольное перемещение электродов и размещение последовательно соединенных резисторов в межэлектродном пространстве (11.

Недостатком этого способа является несоблюдение условия равенства резиотивных и емкостных потенциаЛов, что вызывает частотную зависимость коэффициента передачи делителя.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления BblcoKQBoJIbTHord делителя напряжения, включающий выбор системы электродов, фиксацию одного электрода относительно другого и размещение цепи последовательно соединенных резисторов в межзлектродном пространстве P2). в

Недостатки этого способа заключаются в том, что делитель напряжения, изготовленный этим способом, не обладает высокой точностью пелении высокого напряжения импульсного тока, а коэффициент передачи зависит от частоты.

5 Цель изобретения — повышение точности, достигается тем, что по способу изготовления высоковольтного делителя напряжения, включающему выбор системы электродов, фиксацию одного . электрода относительно другого и размещение цепи последовательно соединенных резисторов в межэлектродном пространстве, после фиксации электродов определяют форму эквипотенциальных поверхностей электрического поля системы электродов и распределение их потенциалов в области расположения цепи последовательно соединенных резисторов, затем цепь последовательно соединенных резисторов размещают в межэлектродном пространстве. При этом средние значения потенциалов и потенциалы выводов каждого резистора пространственно совмещают со значениями потенциалов соответствующих эквипотенциальных поверхностей электрического поля системы электродов н каждый момент времени;

На фиг. 1 изображена зависимость формы эквипотенциальных поверхнос819726 бО мерами системы электродов, а .потому всегда регламентировано и учитывает взаимные требования к размещению кажо тей электрического поля и распределение их потенциалов как функции пространственных координат и времени на фиг. 2 — потенциалы цепи резисторов; на фиг. 3 — схема пространственного совпадения потенциалов выводов резисторов с потенциалами соответствующих эквипотенциальных поверхностей электрического поля.

На фиг. 4 изображены эквипотен- циальные поверхности и значения их потенциалов, и размеры электродову на фиг. 5 — схема зависимости коэффициента передачи от частоты.

Способ реализуется следующим образом.

Для заданной системы электродов определяют форму эквипотенциальных поверхностей электрического поля и распределение их потенциалов как функцию пространственных координат и времени в области предполагаемого расположения резисторов и отсутствующих в момент определения (фиг.1) . Затем разбивают область межэлектродного пространства на некоторое число отрезков, соответствующих числу резисторов, предполагаемых к использованию (это зависит от уровня измеряемого напряжения и требуемой точности измерения). Из всех потенциалов электрического поля выбирают такие U„, U>, U>... U, U „, U (ôèã.1), которые по значению совпадают с потенциалами цепи резисторов U, U<, U>...

U„-, ° ..U „, Од (фиг.2) и фиксируют их пространственное положение. Выбор точек потенциала ведут таким образом, чтобы разность потенциалов любых двух точек электрического поля не превышала уровень напряжения, допустимый для каждого из резисторов цепи. После этого резисторы вносят в поле системы электродов и размещают в отмеченных отрезках межэлектродного пространства таким образом, чтобы средние значения потенциалов резисторов, находящихся, как правило, на пересечении геометрических осей симметрии резисторов, пространственно совпадали с потенциалами эквипотенциальных поверхностей, проходящих через геометрические центры резисторов. .При этом потенциалы их выводов также должны пространственно совпадать с потенциалами соответствующих эквипотенциальных поверхностей электрического поля (фиг.3).

Анализ формы эквипотенциальных поверхностей и закона распределения потенциалов электрического поля электродов различной формы показал, что пространственное размещение резисторов, располагаемых в электрическом поле электродов, определяется пространственным расположением потенциалов электрического поля, образованного электродами делителя, и формой соответствующих эквипотенциальных. поверхностей. Причем если резисторы размещены в электрическом поле так, что их средние потенциалы пространственно совпадают с потенциалом соответствукшей эквипотенциальной поверхности электрического поля для всех резисторов цепи, то характеристики электрического поля (распределение потенциалов) не изменяются по сравнению с характеристиками поля при отсутствии резисторов в пространст-, ве между электродами, что является физической основой отсутствия зависимости коэффициента передачи делителя от частоты. При этом справедливость этого заключения соблюдается тем точнее, чем меньше габариты резисторов по отношению к габаритам системы электродов и в.пределе, ког. да резистор условно может быть представлен "точкой" с некоторым потен20 циалом М; этот принцип соблюдается абсолютно точно.

Размещение резисторов в межэлектродном пространстве, которое обеспечивает пространственное совпадение

25 потенциалов, образованных протеканием тока по цепи резисторов, и потенциалов электрического поля, образованного совокупностью всего комплекса электрических зарядов на поверхности системы электродов, является физическим критерием, лежащим в основе предлагаемого способа изготовления делителей напряжения.

Этот критерий, определяющий размещение резисторов в зависимости от места положения соответствующих потенциалов электрического поля, исключает субъективность и неопределенность в размещении резисторов, так как дифференциальное уравнение Лапла40 са, по которому находят пространственное положение потенциалов поля, при заданных граничных условиях на электродах делителя является классической краевой задачей Дирихле, имеющей единственное решение.

Кроме того, пространственное положение соответствующих потенциалов электрического поля, определяющих пространственное положение резисто ров делителя, является точным в пределе и более достоверным, потому что определяется не дискретной совокупностью произвольно выбранных конструктивных емкостей, а непрерывным распределением всего комплекса электрических зарядов, распределенных на электродах делителя.

С другой стороны пространственУ ное положение потенциалов электрического поля связано с геометрией и раздого резистора в цепи как по отношению к электродам, так и взаимному

65 размещению.

819726

Способ изготовления высоковольтного делителя напряжения, включающий выбор системы электродов, фиксацию одного электрода относительно другого и размещение цепи последовательно соединенных резисторов в межэлектродном пространстве, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, после фиксации элек40 тродов определяют форму эквипотенциальных поверхностей электрического поля системы электродов и распределение их потенциалов в области расположения цепи последовательно сое45 диненных резисторов, затем цепь последовательно соединенных резисторов размещают в межэлектродном пространстве, при этом средние значения потенциалов и потенциалы выводов каж5р дОГО резистОра прОстранственнО сОв мещают со значениями потенциалов соответствующих эквипотенциальных поверхностей электрического поля системы электродов в каждый момент времени

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 585448, кл. С, 01 В 19/04, 1975.

$0

2. Авторское свидетельство СССР

/Р 463917, кл. 6 01 Н 19/04, 1973 (прототип) .

Расположение резисторов в электри ческом поле обеспечивает изменение напряжения на каждом из резисторов цепи в пределах от 0 до U (U<> что гарантирует надежность делителя, а информация о величине напряжения, падающего на каждом из резисторов цепи, позволяет учитывать изменение номинального значения каждого резистора.

Это позволяет нормировать погрешность за счет изменения значений сопротивлений от измеряемого напряжения и за счет этого повысить точность деления.

Пример. Проведены экспериментальные исследования влияния местоположения резисторов высоковояьтного плеча делителя Ы„ и R> в межэлектродном пространстве на амплитудно-частотную характеристику коэффициента передачи делителя, характеризующую собой зависимость коэффициента передачи делителя от частоты. Сначала была выбрана такая система электродов (высоковольтный электрод и заземленный электростатический экран), которая обеспечивает равномерное падение потенциала по оси делителя. Эквипотенциальные поверхности и значения их потенциалов, также как и размеры электродов, показаны на фиг. 4. В поле электродов были внесены два резистора, верхний из .которых соединен с высоковольтным электродом, а нижний с низковольтным плечом R . Верхний резйстор был размещен так, что его средний потенциал пространственно совпадал с эквипотенциальной поверхностью, имеющей потенциал равный

0,75 от потенциала высоковольтного электрода, а нижний — 0,25. От потенциала высоковольтного электрода.

При значениях К„=В =2 МОм, как видно из графика (фиг.5), .коэффициент пере-. дачи не зависит от частоты (кривая 1), При смещении местоположения нижнего резистора Н таким образом, что геометрический центр резистора (точка

3, фиг.4) был расположен на уровне эквипотенциальной линии, соответствующей потенциалу 0,15 от потенциала высоковольтного электрода, и

-сохранении местоположения верхнего резистора R„, коэффициент передачи делителя становится зависимым от частоты уже свыше 20 кГц (кривая 2, фиг.5). Аналогичное смещение местоположения резистора R вверх На уровень, соответствующими пространственному положению эквипотенциальной поверхности с потенциалом 0,85 от потенциала высоковольтного электрода при сохранении местоположения нижнего резистора R, также вызывает зависимость коэффициента передачи делителя от частоты (кривая 3, фиг.5)

Ввиду того, что выход делителя не соединяется с низковольтным экраном, высокочастотный ток, поступающий на выход делителя, не может пройти, минуя резистивную цепь, следовательно, пространственное совмещение среднего потенциала резисторов с потенциалами соответствующих эквипотенциальных поверхностей электрического поля системы электродов исключает взаимовлияние электрического поля, образованного протеканием тока по цепи резисторов и электрическим полем всего комплекса электрических зарядов электродов делителя. Это исключает зависимость коэффициента передачи делителя от частоты.

Способ изготовления делителей напряжения дает воэможность свести к минимуму одну из основных погрешностей высоковольтных делителей напряжения частотную погрешность и нормировать

20 изменение значений сопротивлений и цепи резисторов от уровня измеряемого напряжения и за счет этого повысить точность деления высокого напряжения как переменного синусоидально25 следовательно повысить точность измерения в области высоких напряжений °

Формула изобретения

819726

ЯРА@ 100нгц200кгц

g Nf

Заказ 3 8 4 . Тираж 732 одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIGII Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 фиг, Х составитель Л. Беспалова

Редактор Л Утехина Техред Т.Маточка Корректор Г. Назарова