Устройство для измерения напряжения в высоковольтных цепях

(54) УСТРОЙСТВО. ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НДПРЯИЕН В ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЦЕПЯХ1Изобретение относится к электро- ,измерительной технике и может быть использовано для измерения напряжения в высоковольтных. цепях.. Известно устройство для измерения напряжения в высоковольтных цепях, со5 держащее электроннолучевой нуль- . индикатор, имеющий две пары откло" няющих 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 изйерение переменных напряжений, особенно сложной формы. Известно также устройство для измерения напряжения в высоковольтныхцепях, содержащее электроннолучевойнуль-индикатор с мишенью, выполненныйв виде диафрагмы со щелью, разделенной перегородкой, перпендикулярнойплоскости диафрагмы, и двух фотоэлектрических преобразователей, установленных за диафрагмой, блок сравнения,связанный своими входами с выходамифотоэлектрических преобразователей,измерительный прибор, подключенный квыходу блока сравнения, и источникпитания, связанный с блоком сравненияи отклоняющими пластинами электроннолучевого нуль-индикатора которые че"рез разделительный конденсатор при"соединены к источнику измеряемогонапряжения 2.Недостатком устройства является1сложность конструкции электроннолучевого нуль-индикатора и невозможность изиерения переменных напряжений,9931354к выходу которого подключен измерительный прибор, и цепь отрицательнойобратной связи, связывающая выход измерительного блока с вертикальнымиотклоняющими пластинами электроннолучевого нуль-индикатора, измерительный блок выполйен в виде дифференциального усилителя, в качестве Фотоэлектрических преобразователей исполь- - 10 зованы два последовательно встречновключенных фотодиода, катоды которыхраздельно присоединены к неинвертируа, ющему и инвертирующему входам дифференциального усилителя, и дополнитель 15 но введены два конденсатора, один изкоторых включен последовательно в цепьотрицательной обратной связи, а другой - последовательно в цепь, связывающую вертикальные отклоняющие - 20 пластины электроннолучевого нуль-индикатора с источником измеряемого напряжения,й На чертеже представлена блок-схемаустройства. 3Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения напряжения/содержащее электроннолучевой нуль- индикатор, 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 отклоняю1щими пластинами электроннолучевого нуль-индикатора, выполненную путем соединения выводов резистора., включенного в измерительную диагональ моста, с указанными отклоняющими плас.30 тинами электроннолучевого; нуль-индикатора 33Недостатками 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 ленная ограниченным значением коэффициента гередачи измерительного моста 1 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 ных перед экраном электроннолучевого нуль-индикатора симметрично его горизонтальной оси, измерительный блок,Устройство содержит электроннолучевой нуль-индикатор 1, два Фотоэлектрических преобразователя - Фотодиода2, дифференциальный усилитель 3, к выходу которого подключен измерительный прибор 4, два конденсатора 5 и 6,одни выводы которых объединены и присоединены к одной из вертикальныхотклоняющих пластин 7 электроннолучевого нуль-индикатора 1. Фотодиоды 2расположены перед экраном электроннолучЖого нуль-индикатора симметричноотносительно горизонтальной оси экрана. Конденсатор 5 является элементомотрицательной обратной связи и другимсвоим выводом соединен с выходом дифференциального усилителя 3. Конденсатор 6 другим своим выводом присоединен к источнику измеряемого напряжения 0 вх (не показан), Конденсатор 6с конденсатором, образованным вертикальными отклоняющими пластинами 7Гэлектроннолучевого нуль-индикатора 1и конденсатором 5, в цепи отрицательной обратной связи образует емкостныйделитель напряжения, повышающий верхний предел измеряемого напряжения.Общую шину, связывающую объединенныйвывод анодов фотодиодов 2, общий вывод дифференциального усилителя 3 идругую из вертикальных отклоняющихпластин 7 электроннолучевого нуль-индикатора 1, заземляют,5 9931Устройство работает следующим об-разом,При отсутствии напряжения Ов Фотодиоды 2 одинаково освещены лучомэлектроннолучевого. нуль-индикатора 1, 1поэтому вырабатываемые ими напряженияравны по величине и напряжение Она выходе дифференциального усилйтеля 3 равно нулю.При наличии измеряемого напряжения 1 ВО , приложенного со стороны источника измеряемого напряжения по отношению к земле, напряжение между вертикальными отклоняющими пластинами 7электроннолучевого индикатора 1 ста-новится отличным от нуля, что приводит к отклонению луча электроннолучевого нуль-индикатора 1 и неодинаковойосвещенности фотодиодов 2,При этом вырабатываемые фотодиодами 2 напряжения оказываются неравнымипо величине, что вызывает возникновение на выходе дифференциа)ьного усилителя 3 напряжения О пропорционального измеряемому напряжению Овх, которое регистрируется измерительным прибором М и одновременно через конденсатор 5 обратной связи прикладывается.к вертикальным отклоняющим пластинам 7 электроннолучевого нуль-ин- зодикатора. Выходное напряжение ОдифФеренциального усилителя 3 находится в противофазе по отношению кизмеряемому напряжению О , вследствие чего суммарное напряжение между ззвертикальными отклоняющими пластинами электронно-лучевого нуль-индикато-,ра 1 снижается до значения, близкогок нулю, и его луч возвращается в среднее (нулевое) положение, при котором оФотодиоды 2 оказываются освещеннымиодинаково. Таким образом, выходное.напряжение" О , дифференциального усилителя 3 является компенсирующим напряжением, автоматически поддержива- езющим в процессе измерений положениелуча и светового пятна на экранеэлектроннолучевого нуль-индикаторавблизи нулевой линии.При значении коэффициента усиле- ыния Кс )100000 дифференциального усилителя 3 и емкости конденсатора, образованного вертикальными отклоняющими пластинами 7, существенно меньшейемкости конденсатора 5 в цепи отрицательной обратной связи выходноенапряжение Овьх равно Ох=ОВк С5. 35 6и не зависит от значения коэффициента усиления дифференциального усилителя 3. Устройство позволяет осуществить измерение постоянных и переменных напря" жений, а также напряжений сложной Фор" мы 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 С 5 и С конденсаторов 5 и 6.За счет выполнения измерительного блока в виде дифФеренциального усилителя с большим коэффициентом усиления повышается Точность компенсации напряжения на вертикальных отклоняющих плас/тинах электроннолучевого нуль-индикатора, что обуславливает повышение точности измерения устройства.Формула изобретенияУстройство 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 нуль- индикатора симметрично его 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.ВейскиТехред Ж, Кастелевич орректор " Ог тор А.фролова Заказ 447 Подписомитета СССРоткрытйй Тираж 708 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Рауская наб., д лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,лучевого нуль-индикатора с источникомизмеряемого напряжения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР зи 82770, кл, О 01 К 1 У 01, 23,06,49 35 82. Павлов С,И. Применение электронных пучков для измерений. И., "Энер,- гиФ, 1972, с.35-37, рис.16.3. Авторское свидетельство СССР й 108050, кл. 6 01 й 19/00, 21.12.56. (прототип),