Устройство для измерения высоковольтного напряжения постоянного тока

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для S измерения высоковольтного напряжения постоянного тока; Цель изобретения - повышение быстродействия измерений, которая достигается за счет введения повторителей 15 и 16, операционного-усилителя 23, двух переключателей 12 и 13, высоковольтного делителя 1 напряжения, в состав которого входят резисторы 2, 3,5 и 6, шины 7, вход 4. Устройство содержит также электронные ключи 8-11,20,21.24,29-31, резисторы 17- 19, запоминающий конденсатор 22, потенциометры 25 смещения, резисторы 26 - 28, переключатели 32 и 33, блок 14 управления, который содержит тактовый генератор 34, делитель 35, формирователь 36 и 37.1 з.п.флы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 1 /00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

&х V

ЬЗ (л (гд

3 (21) 4750868/21 (22) 16.10.89 (46) 07.04,92. Бюл. %13 (71) Львовское производственное объединение им. В.И.Ленина (72) Л.А.Сущенко и Н.В.Дочия (53) 621.321 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1176257, кл. G 01 R 19/00, G 01 R 15/02, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для

„„ Д „„1725137 À1 измерения высоковольтного напряжения постоянного тока; Цель изобретения — повышение быстродействия измерений, которая достигается за счет введения повторителей

15 и 16, операционного-усилителя 23, двух переключателей 12 и 13, высоковольтного делителя 1 напряжения, в состав которого входят резисторы 2, 3, 5 и 6, шины 7, вход 4.

Устройство содержит также электронные ключи 8-11, 20,21.,24,29-31, резисторы 17—

19, запоминающий конденсатор 22, потенциометры 25 смещения, резисторы 26 — 28, переключатели 32 и 33, блок 14 управления, который содержит тактовый генератор 34, делитель 35, формирователь 36 и 37. 1 з.п.флы, 2 ил.

1725137

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано для измерения высокого напряжения постоянного тока.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы режимов работы устройства.

Устройство для измерения высоковольтного напряжения постоянного тока состоит из высоковольтного делителя 1 напряжения, активная часть которого содержит две идентичные спиралеподобные дорожки 2 и 3 из резистивного материала, начала которых соединены и имеют общую точку 4 для подключения к источнику измеряемого напряжения U<>M. Концы каждой из дорожек 2 и 3 подключены соответственно к низковольтным частям 5 и 6 из постоянных и переменных резисторов, выведенным на общую шину 7, Точки соединения активных частей дорожек 2 и 3 и низковольтных частей 5 и 6 подключены к входам первого 8 и третьего 9 электронных ключей. Входы второго 10 и четвертого 11 электронных ключей соединены с общей шиной, а выходы — соответственно с выходами первого 8 и третьего

9 электронных ключей и первым и вторым контактами подвижной части сдвоенного переключателя 12, первые контакты неподвижной части которого соединены с общей шиной, а вторые контакты неподвижной части — с первыми контактами неподвижной части третьего сдвоенного переключателя

13, контакты подвижной части которого соединены с концами спиралеподобных дорожек 2 и 3, а вторые контакты его неподвижной части свободны. Устройство имеет также блок 14 управления. Управляющие входы электронных ключей 8,9,10 и 11 соединены соответственно с входами первого 15 и второго 16 повторителей, Выход первого повторителя 15 через первый резистор 17 соединен с вторым 18 и третьим 19 резисторами и входом пятого электронного ключа 20, выход которого соединен с. выходом шестого электронного ключа 21 и с обкладкой запоминающего конденсатора 22, вторая обкладка которого соединена с инвертирующим входом операционного усилителя 23 и входом девятого электронного ключа 24. Устройство содержит также операционный усилитель 23 с потенциометром

25 смещения. Выход второго повторителя

16 соединен через четвертый резистор 26 с неинвертирующим входом операционного усилителя 23, с входом шестого электронного ключа 21, с пятым резистором 27, второй выход которого соединен с общей шиной и с шестым резистором 28, второй вывод которого соединен с входом восьмого электронного ключа 29, вход которого соединен с выходом второго повторителя 16. Второй вывод третьего резистора 19 соединен через седьмой электронный ключ 30 с выходом операционного усилителя 23, который соединен с выходом девятого электронного ключа 24, с вторым выводом второго резистора 18, с выходом десятого электронного ключа 31, с одним из контактов подвижной части второго сдвоенного переключателя 32 и одним из контактов неподвижной части четвертого сдвоенного переключателя 33.

Один из контактов неподвижной части второго сдвоенного переключателя 32 соединен с входом седьмого электронного ключа

30, другой контакт — с входом восьмого электронного ключа 29, а второй контакт подвижной части этого переключателя соединен с выходом второго повторителя

16. Другой контакт неподвижной части сдвоенного переключателя 33 соединен с точкой соединения выводов первого 17, второго 18 и третьего 19 резисторов, один контакт подвижной части соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 23, а другой — с выходом устройства 0вых.

Блок 14 управления содержит тактовый генератор 34, делитель 35 частоты, первый

36 и второй 37 формирователи, при этом тактовый генератор 34 соединен с входом делителя 35 частоты и вторым входом первого формирователя 36, первый вход которого соединен с выходом делителя 35 частоты, а выходы с первого по пятый — с управляющими входами электронных ключей 8 — 11,20,21,24,29 — 31, а шестой — с вторым входом второго формирователя 37, первый вход которого соединен с входом десятого электронного ключа 31, а выход— с выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

При отключенном тактовом генераторе

34 переводят контакты сдвоенных переключателей 13 и 33 в положение "1 — 2", тем самым устанавливают режим ручной работы. Измеряемое напряжение U»M, подаваемое к точке 4 делителя 1 напряжения, преобразуется в два сигнала напряжения U ) и Uz, снимаемых из низковольтных частей 5 и 6 и отличающихся между собой на дифференциальную составляющую Л0. Эти сигналы через переключатель 13 поступают на переключатель 12. В положении "1 — 2" сдвоенного переключателя 12 напряжение общей шины подается через повторители 15

1725137 и 16, первый резистор 17, через контакты

"1 — 2" переключателя 33 на инвертирующий вход операционного усилителя 23, с выхода которого снова через вторые контакты "1—

2" переключателя 33 — на выход устройства.

Получают в дифференциальном режиме (положение контактов "1 — 3" переключателя

32) смещение нуля.

Потенциометром 25 возвращают смещение линии на нулевое положение. Затем переводят переключатель 12 в положение

"1 — 3". Теперь уже сигналы с делителей через сдвоенный переключатель 13 и повторители 15 и 16 аналогично проходят на выход устройства. Замечают, в каком направлении (вниз или вверх от нулевой линии) и на сколько произошло смещение +

Л U. Переводят сдвоенные переключатели

12 и 32 в положение "1 — 2", тем самым получают на выходе устройства в режиме синфазной составляющей смещение нуля.

Возвращают нуль на нулевую линию, а затем проводят перемещение запомненного смещения Л U в обратном направлении.

Переводят сдвоенный переключатель 12 в положение "1 — 3" и получают на выходе в режиме с синфазной составляющей вычитание из полного сигнала его нестабильности

ЛО.

Производят подготовку к автоматическому режиму измерения. Переводят переключатель 12 вновь в положение "1 — 2" (переключатель 32 находится в положении

"1 — 2") и вновь потенциометром 25 устанавливают смещение нуля в режиме синфазной составляющей. При включенном тактовом генераторе 34 переводят контакты сдвоенных переключателей 13 и 33 в положение "1 — 3", тем самым устанавливают автоматический режим устройства, На временной диаграмме режимов работы устройства (фиг.2) показаны форма управляющих сигналов первого формирователя 36: с первого выхода на управляющие входы электронных ключей 10 и

11 (в), с второго выхода на управляющие входы электронных ключей 20 и 31 (г), с третьего выхода на управляющие входы электронных ключей 20 и 30(д), с четвертого выхода на управляющие входы электронных ключей 21 и 24 (е), с пятого выхода на управляющие входы электронных ключей 8 и 9 (ж), с шестого выхода — строб на второй вход второго формирователя 37 (з), а также форма сигналов на выходе тактового генератора 34 (а), форма сигналов на выходе делителя частоты (б) и форма измеряемого сигнала на выходе второго формирователя (к).

55 должен быть результат вычитания, сигнал с выхода операционного усилителя 23 подается через ключ 31 на первый вход второго формирователя 37, и на выходе его будет измеряемый сигнал (фиг.2к) при наличии строба от первого формирователя 36 (фиг,2з), Следовательно, измеряемый сигнал получен в автоматическом режиме со значительным быстродействием, проходя последовательно режим обнуления, режим

Измеряемое напряжение 0+3M, подаваемое к точке 4 делителя 1 напряжения, преобразуется в два сигнала напряжения U< и

Uz, снимаемых с низковольтных частей 5 и

5 6 и отличающихся между собой на дифференциальную составляющую ЛО. Эти сигналы подаются на ключи 8 и 9. В исходном состоянии в момент времени t = 0 (фиг.2), когда тактовый генератор 34 выключен, все

10 десять электронных ключей замкнуты. В момент времени to электронные ключи 10 и 11, 20 и 31, 29 и 30 открываются под действием управляющих сигналов, идущих от первого, второго и третьего выходов первого форми15 равателя 36. Напряжение общей шины в дифференциальном режиме проходит на выход операционного усилителя 23, что обеспечивает "обнуление" устройства. В момент времени tt ключи 20 и 31 закрыва20 ются, а ключи 21 и 24 открываются управляющими сигналами формирователя 36.

Устройство переходит в состояние запоминания, в напряжение с выхода операционного усилителя 23 переключается на

25 обкладку запоминающего конденсатора 22, В момент времени Е ключи 10 и 11 закрываются, а ключи 8 и 9 открываются, и сигналы U1 и U2 поступают на повторители

15 и 16. При этом ключи 29 и 30 продолжают

30 быть открытыми, так как продолжает действовать дифференциальный режим, обеспечивающий фиксирование сигнала Л U, и устройство из состояния запоминания переходит в состояние прохождения, при этом

35 ключи 21 и 24 закрываются, а ключи 20 и 31 открываются.

В момент времени тз вновь наступает состояние запоминания, и разница сигналов Uz — 0 запоминается на конденсаторе

40 22 с обратным знаком вместе с нестабильностью и дрейфом нуля, В момент времени ta закрываются ключи 29 и 30, наступает режим с синфазной составляющей, причем на выходе операци45 онного усилителя 23 фиксируется вычитание от полного сигнала предыдущего значения hU.

Поскольку на общем выходе устройства

1725137 запоминания дифференциальной составляющей и режим вычитания от полного сигнала его нестабильности.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения высоко- 5 вольтного напряжения постоянного тока, содержащее два повторителя, операционный усилитель, два сдвоенных переключателя, высоковольтный делитель напряжения, активная часть которого содержит две иден- 10 тичные спиралеподобные дорожки из резистивного материала, нанесенные на внешнюю поверхность полого цилиндра из изоляционного материала, начала которых соединены с источником измеряемого на- 15 пряжения, а концы каждой из дорожек соединены с соответствующей низковольтной частью, контакты подвижной части первого сдвоенного переключателя соединены с входами первого и второго повторителей, а 20 первые контакты неподвижной части — с общей шиной, выход первого повторителя через первый резистор соединен с первыми выводами второго и третьего резисторов, второй вывод третьего резистора соединен 25 с первым контактом подвижной части второго сдвоенного переключателя, первый контакт неподвижной части которого через шестой резистор соединен с первыми выводами четвертого и пятого резисторов и не- 30 инвертирующим входом операционного усилителя, второй вывод четвертого резистора соединен с выходом второго повторителя и вторым контактом подвижной части второго сдвоенного переключателя, выход 35 операционного усилителя соединен с вторым выводом третьего резистора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, дополнительно введены третий и четвертый сдвоенные переключа- 40 тели, запоминающий конденсатор, десять электронных ключей, блок управления, вход которого соединен с подвижным контактом десятого электронного ключа, а первый выход блока управления соединен с вторым 45 контактом подвижной части четвертого сдвоенного переключателя и выходом устройства, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входа- 50 ми пар ключей, второго и четвертого, пятого и десятого, шестого и девятого, первого и третьего, седьмого и восьмого, вторые контакты неподвижной части первого сдвоенного переключателя соединены с контактами неподвижной части третьего сдвоенного переключателя, контакты подвижной части которого соединены с концами спиралеподобных дорожек и входами первого и третьего электронных ключей, выходы которых соответственно соединены с первым и вторым контактами подвижной части первого сдвоенного переключателя, с входами первого и второго повторителей и выходами второго и четвертого электронных ключей, входы которых соединены с общей шиной, второй вывод первого резистора соединен с входом пятого электронного ключа, выход которого соединен с выходом шестого электронного ключа и первой обкладкой. запоминающего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с входом девятого электронного ключа, первым контактом подвижной части четвертого сдвоенного переключателя и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с входом шестого электронного ключа, а выход операционного усилителя соединен с выходами седьмого, девятого и десятого электронных ключей и вторым контактом неподвижной части четвертого сдвоенного переключателя, первый контакт неподвижной части которого соединен с входом пятого электронного ключа, выход второго повторителя соединен с выходом восьмого электронного ключа, вход которого соединен с вторым выводом шестого резистора, первый неподвижный контакт второго сдвоенного переключателя соединен с входом восьмого электронного ключа.

2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок управления содержит тактовый генератор, делитель частоты, два формирователя, выход тактового генератора соединен с входом делителя частоты и вторым входом первого формирователя, первый вход которого соединен с выходом делителя частоты, выходы с первого по пятый первого формирователя являются выходами блока управления, а шестой выход соединен с вторым входом второго формирователя, первый вход которого является первым входом блока управления, а выход является выходом блока управления.

1725137

Составитель Е.Илюшкин

Редактор И.Шмакова Техред М.Моргентал Корректор O,Öèïëå

Заказ 1173 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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