Способ изготовления высоковольтногоделителя напряжения

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл с, 01 В 15/04 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.4(088.8) Дата опубликования описания 09, 04 .81 Г"(72) Автор изобретения А. П. Басов Научно-исследовательский институт сланце Миннефтехимпрома СССР(71) Заявитель 54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ДЕЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯИзобретение 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 Г 11Недостатком 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 высоковольтногд делителя напряжения, включающий выбор системы электродов, Фиксацию одного электрода относительно другого и размещение цепи последовательно соединенных резисторов в межзлектродном пространстве Г 2.вНедостатки этого способа заключаются в том, что делитель напряжения, изготовленный этим способом, не обладает высокой точностью делении 1 высокого напряжения импульсного тока,а коэффициент передачи зависит отчастоты.5 Цель изобретения - повышение точности, достигается тем, что по способу изготовления высоковольтного делителя напряжения, включающему выборсистемы электродов, Фиксацию одного .электрода относительно другого и размещение цепи последовательно соединенных резисторов в межэлектродномпространстве, после фиксации электродов определяют форму эквипотенциальных поверхностей электрического поля системы электродов и распределение их потенциалов в областирасположения цепи последовательносоединенных резисторов, затем цепьпоследовательно соединенных резисто ров размещают в межэлектродном пространстве. При этом средние значенияпотенциалов и потенциалы выводов каждого резистора пространственно совмещают со значениями потенциаловсоответствующих эквипотенциальныхповерхностей электрического поля системы электродов н каждый момент времени;На фиг. 1 изображена зависимость ЗО формы эквипотенциальных поверхносбО мерами системы электродов, а потому всегда регламентировано и учитывает взаимные требования к размещению каждого резистора в цепи как по отношению к электродам, так и взаимному65 размещению. отей электрического поля и распределение их потенциалов как функциипространственных координат и времени на фиг. 2 - потенциалы цепи резисторов; на Фиг. 3 - схема пространственного совпадения потенциаловвыводов резисторов с потенциаламисоответствующих эквипотенциальныхповерхностей электрического поля.На фиг. 4 изображены эквипотен-циальные поверхности и значения ихпотенциалов, и размеры электродовна фиг. 5 - схема зависимости коэффициента передачи от частоты,Способ реализуется следующим образом.Для заданной системы электродовопределяют форму эквипотенциальныхповерхностей электрического поля ираспределение их потенциалов как функцию пространственных координат и времени в области предполагаемого расположения резисторов и отсутствующихв момент определения (фиг.1) . Затемоазбивают область межэлектродногопространства на некоторое число отрезков, соответствующих числу резисторов, предполагаемых к использованию (это зависит отуровня измеряемого напряжения и требуемой точностиизмерения). Из всех потенциалов электрического поля выбирают такие О,Ог ОЗ .Оу, О , О н (фиг,1), которые по значению совпадают с потенциалами цепи резисторов О О, ОО,Од , Од (фиг.2) и фиксируютих пространственное положение, Выборточек потенциала ведут таким образом,чтобы разность потенциалов любых двухточек электрического поля не превышала уровень напряжения, допустимыйдля каждого из резисторов цепи. После этого резисторы вносят в полесистемы электродов и размещают в отмеченных отрезках межэлектродногопространства таким образом, чтобысредние значения потенциалов резисторов, находящихся, как правило, напересечении геометрических осей симметрии резисторов, пространственносовпадали с потенциалами эквипотенциальных поверхностей, проходящих через геометрические центры резисторов..При этом потенциалы их выводов такжедолжны пространственно совпадать спотенциалами соответствующих эквипотенциальных поверхностей электрического поля (фиг.З).Анализ Формы эквипотенциальныхповерхностей и закона распределенияпотенциалов электрического поля электродов различной Формы показал, чтопространственное размещение резисторов, располагаемых в электрическомполе электродов, определяется пространственным расположением потенциалов электрического поля, образованного электродами делителя, и формойсоответствукщих эквипотенциальных.поверхностей. Причем если резисторыразмещены в электрическом поле так,что их средние потенциалы пространственно совпадают с потенциалом соответствукщей эквипотенциальной поверхности электрического поля для всехрезисторов цепи, то характеристикиэлектрического поля (распределениепотенциалов) не изменяются по сравнению с характеристиками поля приотсутствии резисторов в пространст-,ве между электродами, что являетсяфизической основой отсутствия зависимости коэффициента передачи делителя от частоты. При этом справедливость этого заключения соблюдаетсятем точнее, чем меньше габариты резисторов по отношению к габаритамсистемы электродов и в.пределе, ког. да резистор условно может быть представлен "точкой" с некоторым потен 20 циалом М; этот принцип соблюдаетсяабсолютно точно,Размещение резисторов в межэлектродном пространстве, которое обеспечивает пространственное совпадениед 5 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 воснове предлагаемого способа изготовления делителей напряжения,Этот критерий, определяющий размещение резисторов в зависимости отместа положения соответствующих потенциалов электрического поля, исключает субъективность и неопределенность в размещении резисторов, таккак дифференциальное уравнение Лапла 40 са, по которому находят пространственное положение потенциалов поля,при заданных граничных условиях наэлектродах делителя является классической краевой задачей Дирихле, имею 45 щей единственное решение.Кроме того, пространственное положение соответствующих потенциаловэлектрического поля, определяющихпространственное положение резисто.ров делителя, является точным в пределе и более достоверным, потому чтоопределяется не дискретной совокупностью произвольно выбранных конструктивных емкостей, а непрерывнымраспределением всего комплекса электрических зарядов, распределенных наэлектродах делителя.С другой стороны пространственУное положение потенциалов электрического поля связано с геометрией и разИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 585448, кл. С 01 В 19/04, 1975.02. Авторское свидетельство СССРР 463917, кл. 6 01 Н 19/04, 1973(прототип) . Расположение резисторов в электрическом поле обеспечивает изменение напряжения на каждом из резисторов цепи в пределах от 0 до 0;( Од 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.П р и м е р. Проведены экспериментальные исследования влияния местоположения резисторов высоковояьтного плеча делителя В и К 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 Н . Верхний резйстор был размещен тай, 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=Н =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 Н, коэффициент передачи делителя становится зависимым от частоты уже свыше 20 кГц (кривая 2, фиг.5). Аналогичное смещение местоположения резистора Н вверх на уровень, соответствующими пространственному положению эквипотенциальной поверхности с потенциалом 0,85 от потенциала высоковольтного электрода при сохранении местоположения нижнего резистора Н , 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 резисто. ров 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 погрешностейвысоковольтных делителей напряжениячастотную погрешность и нормировать 20 изменение значений сопротивлений ицепи резисторов от уровня измеряемого напряжения и за счет этого повысить точность деления высокого напряжения как переменного синусоидального тока, так и импульсного тока, аследовательно повысить точность измерения в области высоких напряженийФормула изобретения Способ изготовления высоковольтного делителя напряжения, включающийвыбор системы электродов, фиксациюодного электрода относительно другого и размещение цепи последовательносоединенных резисторов в межэлектродном пространстве, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, после фиксации элек тродов определяют форму эквипотенцнальных поверхностей электрическогополя системы электродов и распределение их потенциалов в области расположения цепи последовательно сое диненных резисторов, затем цепь последовательно соединенных резисторовразмещают в межэлектродном пространстве, при этом средние значения потенциалов и потенциалы выводов каж О дого резистора пространственно совмещают со значениями потенциаловсоответствующих эквипотенциальныхповерхностей электрического полясистемы электродов в каждый момент 55варек Г. На ва лиал ПОП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 3 8 ВНИ л 13035, 4 . Ти И Государст делам изобре осква, Жаж 732 одписноеенного комитета СССРтений и открытийРаушская наб., д. 4/5