Устройство для измерения напряжения в высоковольтных цепях

 

(54) УСТРОЙСТВО. ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯИЕНИЯ

В ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЦЕПЯХ

Изобретение относится к электро- ,измерительной технике и может быть использовано для измерения напряже ния в высоковольтных. цепях. . Известно устройство для измерения напряжения в высоковольтных цепях, со

5 держащее электроннолучевой нульиндикатор, имеющий две пары отклоняющих пластин, одна из которых, расположенная вблизи экрана. электроннолучевого нуль-индикатора, присоединена к источнику измеряемого напряжения, а другая, расположенная у электронной пушки индикатора, связана с источником компенсирующего напряжения и-измерительным прибором (1 ) .

Указанное устройство имеет ограниченный диапазон измеряемых напряже-. ний, что обусловлено конструкцией .и геометрическими размерами отклоняащихго. 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, разделен-ной 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

1 сложность- конструкции электроннолучевого нуль-индикатора и невозможность измерения переменных напряжений.

4 к выходу которого подключен измери тельный прибор, и цепь отрицательной обратной связи, связывающая выход измерительного блока с вертикальными отклоняющими пластинами электроннолучевого нуль-индикатора, измерительный блок выполйен в виде дифференциального усилителя, в качестве фотоэлектрических преобразователей исполь- 30 зованы два последовательно встречно включенных фотодиода, катоды которых раздельно присоединены к неинвертируа, ющему и инвертирующему входам дифференциального усилителя, и дополнитель15 но введены два конденсатора, один из которых включен последовательно в цепь отрицательной обратной связи, а другой - последовательно в цепь, свя-! зывающую вертикальные отклоняющие — щ пластины электроннолучевого нуль-индикатора с источником измеряемого напряжения. и На чертеже представлена блок-схема устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения напряжения

I содержащее электроннолучевой нульиндикатор, вертикальные отклоняющие пластины которого связаны с источником измеряемого напряжения, два фото электрических преобразователя в виде фотосопротивлений, расположенных перед экраном электронно-лучевого нуль индикатора симметрично его горизонтальной оси, измерительный блок, выполненный в виде измерительного мост два плеча которого образованы резисторами, а в два других включены указанные фотоэлектрические "преобразователи, выводы питающий диагонали моста связаны с источником напряжения постоянного тока,в измерительную диагональ моста, образующую выход из мерительного"блока, последовательно включены измерительный прибор и резистор, и цепь отрицательной обратно связи, связывающую выход измерительного блока с вертикальными отклоняю- 25

1 щими пластинами электроннолучевого нуль-индикатора, выполненную путем соединения выводов резистора., включенного в измерительную диагональ моста, с указанными отклоняющими плас-30 тинами электроннолучевого; нуль-индикатора 3 J

Недостатками известного устройства являются его сложность, связанная, в часгности с необходимостью переключения фотоэлектрических преобразователей из смежных плеч измерительного моста в противоположные при изменении рода измеряемого напряжения, недостаточная точность измерения, обуслов- 40 ленная ограниченным значением коэффициента гередачи 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 фотоэлектрических преобразователя, расположен- 55 ных перед экраном электроннолучевого нуль-индикатора симметрично его горизонтальной оси, измерительный блок, Устройство содержит электроннолучевой 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 электроннолучЖого нуль-индикатора симметрично относительно горизонтальной оси экрана. 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 0 вх (не показан). Конденсатор 6 с конденсатором, образованным верти-. кальными отклоняющими пластинами 7

Г 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 вывод дифференциального усилителя 3 и другую из вертикальных отклоняющих пластин 7 электроннолучевого нуль- индикатора 1, заземляют.

5 9931

Устройство работает следующим об- разом.

При отсутствии напряжения Ов фотодиоды 2 одинаково освещены лучом электроннолучевого. нуль-индикатора 1, s поэтому вырабатываемые ими напряжения равны по величине и напряжение 0 на выходе дифференциального усилйтеля 3 равно нулю.

При наличии измеряемого напряжения 10

U „,,приложенного со стороны источника измеряемого напряжения по отношеwe к земле, напряжение между .вертикальными отклоняющими пластинами 7 электроннолучевого индикатора ста- новится отличным от нуля, что приводит к отклонению луча электроннолучевого нуль-индикатора 1 и неодинаковой освещенности фотодиодов 2.

При этом вырабатываемые фотодиода- 20 ми 2 напряжения оказываются неравными по величине, что вызывает возникновение на выходе дифференциального усилителя 3 напряжения U86, пропорционального измеряемому напряжению 0вх, которое регистрируется измерительным прибором 4 и одновременно через конденсатор 5 обратной связи прикладывается .к вертикальным отклоняющим пластинам 7 электроннолучевого нуль-ин= з0 дикатора. Выходное напряжение U,,„ дифФеренциального усилителя 3 находится в противофазе по отношению к измеряемому напряжению U0<, вследствие чего суммарное напряжение между з вертикальными отклоняющими пластинами электронно-лучевого нуль-индикато-. ра 1 снижается до значения, близкого к нулю, и его луч возвращается в среднее (нулевое) положение, при котором 40 фотодиоды 2 оказываются освещенными одинаково. Таким образом, выходное. напряжение" 0 „,„ дифференциального усилителя 3 является компенсирующим напряжением, автоматически поддержива- es ющим в процессе измерений положение луча и светового пятна на экране электроннолучевого нуль-индикатора вблизи нулевой линии.

При значении коэффициента усиле-- щ ния К с 3100000 дифференциального усилителя 3 и емкости конденсатора, образованного вертикальными отклоняющими пластинами 7, существенно меньшей емкости конденсатора 5 в цепи отрицательной обратной связи выходное

С напряжение 0вь!х равно Ой к Обк, 5

35 4 и не зависит от значения коэффициента усиления дифференциального усилителя 3.

Устройство позволяет осуществить и3мерение постоянных и переменных напряжений, а также напряжений сложной ФорMbl и при наличии постоянной составляющей. При этом к выходу дифференциаль" ного усилителя подключают измерительные приборы, предназначенные для измерения укаэанных напряжений. Пределы измерения могут быть расширены и из" ченены выбором соответствующей емкости С5 и С конденсаторов 5 и 6.

За счет выполнения измерительного блока в виде дифференциального у илителя с большим коэффициентом усиления повышается Точность компенсации напряжения на вертикальных отклоняющих плас/ тинах 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 есо горизонтальной оси, измерительный блок, к выходу которого подключен изме- рительный прибор, и цепь отрицательной. обратной связи, связывающая выход измерительного блока с вертикальными отклоняющими пластинами электроннолучевого: нуль-индикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, повышения точности и расширения пределов измерения, измерител ный 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 - последовательно в цепь, связывающую вертикальные отклоняющие пластины электронно9931

Составитель С.Вейский

Редактор А.фролова Техред Ж, Кастелевич Корректор " OraP ю

Заказ 447/59 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытйй

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, лучевого нуль-индикатора с источником измеряемого напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР з и 82770, кл. G 01 R 15/О1, 23,06,49.

35 8

2. Павлов С.И. Применение электронных пучков для измерений. И., "Энер; гиФ, 1972, с 35-37, рис.16.

3. Авторское свидетельство CCCP и 108050, кл. G 01 R 19/00, 21.12.56. (прототип).