CN208937634U - 高压脉冲分压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压脉冲分压器，涉及分压技术领域，包括同轴屏蔽壳；所述同轴屏蔽壳内设置有多个无感电阻构成的分压电路。所述同轴屏蔽壳包括高压侧屏蔽壳和低压侧同轴屏蔽壳；所述高压侧屏蔽壳通过同轴屏蔽壳盖与所述低压侧同轴屏蔽壳连接。所述高压脉冲分压器还包括高压侧电阻绝缘仓，所述高压侧电阻绝缘仓内容纳有高压侧电阻，所述高压侧电阻绝缘仓的一端从所述高压侧屏蔽壳的一端伸入到所述高压侧屏蔽壳中；这样通过同轴屏蔽壳以及在其内部分布的无感电阻，有效实现了自身抗冲击能力强，功率大，无感，在高电压作用下自身阻值变化极小的性能。

Description

高压脉冲分压器

技术领域

本实用新型涉及脉冲分压技术领域，尤其是涉及一种高压脉冲分压器。

背景技术

分压器是脉冲功率技术和电力工业中高电压测量的关键器件，在纳秒脉冲、雷电冲击、操作冲击、工频交流及直流电压的测量方面具有日益重要的作用。国内外针对分压器开展了持久的研究。目前，分压器，特别是高压脉冲分压器还是存在难以克服的固有缺陷。

高压脉冲分压器是用于测量高压脉冲电压波形的传感器，常见产品主要由电阻或电容构成，如图1所示，高压脉冲分压器的上极板1-1为高压端接口，下极板1-2为地端接口，上极板1-1和下极板1-2之间使用柱状空心绝缘材料1-3进行连接，柱状空心绝缘材料1-3中心安装用于分压的电阻或电容1-4。这种产品最高电压可测量到约1000KV。但由于用于测量的元件自身的寄生电容、电感，以及连接线路的寄生电容、电阻、电感的影响，这种结构的产品通常用于微秒级别波形的测试，测试频率上限大多在几十MHz左右。

GJB 8848标准中用于测试的高频脉冲是一种上升沿只有2-20ns的快速波形，使用传统测量频率只有几十兆的高压脉冲分压器会造成波头震荡、波头上升时间延缓等问题，无法进行精准的测量，并至少需要使用到测量频率在100M以上的高压脉冲分压器。并且GJB8848标准中对高频脉冲测试存在电磁波干扰严重，传统高压脉冲分压器产品极易由柱状空心绝缘材料部分引入干扰。

总之，传统高压脉冲分压器产品整体采用极板形式设计。主要存在以下问题：

①、用于分压的电阻或电容外层是绝缘柱，不具备电磁屏蔽效果，在高频脉冲的相关测试波形下易引入干扰。

②、极板式设计，两极板距离较远，极板间的元件、线路存在一定的寄生电容、电阻，影响高频测试。

③、固态电阻仍具有一定的电感，对于高频脉冲波形会影响其波头上升速率。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种高压脉冲分压器，通过同轴屏蔽壳以及在其内部分布的无感电阻，有效实现了自身抗冲击能力强，功率大，无感，在高电压作用下自身阻值变化极小的性能。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种高压脉冲分压器，包括同轴屏蔽壳；

所述同轴屏蔽壳内设置有多个无感电阻构成的分压电路。

通过采用上述技术方案，无感电阻安装在同轴屏蔽壳内，减小了强电磁环境对测量数据的影响，同轴屏蔽壳起到了屏蔽作用。

本实用新型进一步设置为：所述同轴屏蔽壳包括高压侧屏蔽壳和低压侧同轴屏蔽壳；

所述高压侧屏蔽壳通过同轴屏蔽壳盖与所述低压侧同轴屏蔽壳连接。

通过采用上述技术方案，高压侧屏蔽壳、同轴屏蔽壳盖与所述低压侧同轴屏蔽壳构成了同轴结构，减小了高频脉冲传输时阻抗变换造成的回波损耗，使得测量高频脉冲更加准确。

本实用新型进一步设置为：所述高压脉冲分压器还包括高压侧电阻绝缘仓，所述高压侧电阻绝缘仓内容纳有高压侧电阻，所述高压侧电阻绝缘仓的一端从所述高压侧屏蔽壳的一端伸入到所述高压侧屏蔽壳中；

所述高压侧电阻的一端与高压臂金属件的一端连接，所述高压臂金属件的另一端与作为高压端的高频脉冲线路连接；

所述低压臂金属件设置在所述低压侧同轴屏蔽壳中，所述低压侧同轴屏蔽壳内容纳有低压侧电阻，所述低压侧电阻与高压侧电阻之间由所述低压臂金属件电连接。

通过采用上述技术方案，高压侧电阻绝缘仓使用尼龙66材质，起到了很好的与外部的绝缘效果，所述高压侧电阻绝缘仓的一端从所述高压侧屏蔽壳的一端伸入到所述高压侧屏蔽壳中，由此增强了对高压侧电阻的屏蔽效果；高压侧电阻就作为高压端电阻，其自身抗冲击能力强，功率大，无感，在高电压作用下自身阻值变化极小。

本实用新型进一步设置为：所述同轴屏蔽壳盖中设置有隔离板，所述隔离板用来把所述同轴屏蔽壳盖的两端壁开有的圆柱状开口隔开。

通过采用上述技术方案，把所述高压侧电阻绝缘仓与低压侧同轴屏蔽壳内作为低压仓的中空区域隔离开，防止高频脉冲线路的电磁干扰引至低压侧同轴屏蔽壳内的中空区域来干扰内部部件的工作。

本实用新型进一步设置为：所述低压臂金属件上套接着绝缘管。

通过采用上述技术方案，绝缘管用于加强低压臂金属件与同轴屏蔽壳体之间的绝缘。

本实用新型进一步设置为：所述分压电路为n级分压电路，其包括由所述低压臂金属件电连接的高压侧电阻和低压侧电阻，n为大于等于1的正整数；

所述n级分压电路包括顺序连接的第1级分压电路、第2级分压电路、第3级分压电路……以及第n级分压电路；

而第i级分压电路包括顺序连接的第i无感电阻Ri和第i并联电路Si，所述第i并联电路Si包括若干并联的无感电阻，所述第i并联电路Si的若干并联的无感电阻沿周向均匀环绕分布在所述同轴屏蔽壳的内壁上，所述第i无感电阻的一端、第i+1无感电阻的一端与第i并联电路Si的一端连接，第i并联电路Si的另一端与所述同轴屏蔽壳的内壁连接；

在i为1时，所述第i无感电阻的另一端与高压臂金属件的一端连接，在i为n-1时，所述第i+1无感电阻的另一端与第i+1并联电路的一端连接，该第i+1并联电路的另一端与所述所述同轴屏蔽壳的内壁连接，所述i为1到n的正整数。

通过采用上述技术方案，若干并联的无感电阻沿周向均匀环绕分布在所述同轴屏蔽壳的内壁上，这样的结构大大降低了电感的干扰并缩小了整个高压脉冲分压器的体积，另外Sn可以作为分压电路的最后一级使用，同时Sn能够作为阻抗匹配电阻使用，用于输出信号与传输线路的阻抗匹配。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、分压电路部分安装在同轴屏蔽壳内，大幅度减小强电磁环境对测量数据的影响。

2、采用同轴设计，减小高频脉冲传输时阻抗变换造成的回波损耗，测量更加准确。

3、小体积缩短金属导体和无感固态电阻长度，进一步减小寄生电感，提高测量频率上限。

4、并联电路的无感电阻呈圆形轴向分布，与芯线形成同轴结构，有助于减小线路电感，提高测量频率上限。

5、绝缘性能好，同等测量电压下体积小巧，便于携带、移动等。

6、多级分压电路相比一级分压结构拥有更好的高频和高压性能。

附图说明

图1是现有技术的高压脉冲分压器的结构示意图；

图2是本实用新型的高压脉冲分压器的结构示意图；

图3是本实用新型的高压脉冲分压器的电路原理示意图。

附图标记:1、高压臂金属件；2、密封圈；3、高压侧电阻绝缘仓；4、高压侧屏蔽壳；5、低压侧同轴屏蔽壳；6、同轴屏蔽壳盖；7、低压臂金属件；8、绝缘管；11、盖板；12、N头。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图2-图3所示，高压脉冲分压器，包括同轴屏蔽壳；同轴屏蔽壳起到了屏蔽作用；

同轴屏蔽壳内设置有若干无感电阻构成的分压电路，无感电阻安装在同轴屏蔽壳内，减小了强电磁环境对测量数据的影响。

同轴屏蔽壳包括高压侧屏蔽壳4和低压侧同轴屏蔽壳5；高压侧屏蔽壳4和低压侧同轴屏蔽壳5均为中空圆柱状壳体；高压侧屏蔽壳4使用壁厚为2毫米的H92黄铜加工而成，可对100K以上频率的电磁干扰形成80DB以上的屏蔽效能；低压侧同轴屏蔽壳5使用壁厚为2毫米的H92黄铜加工而成，可对100K以上频率的电磁干扰形成80DB以上的屏蔽效能。高压侧屏蔽壳4的轴线和低压侧同轴屏蔽壳5的轴线为同一轴线，由此就让高压侧屏蔽壳4和低压侧同轴屏蔽壳5构成了同轴结构。

高压侧屏蔽壳4通过同轴屏蔽壳盖6与低压侧同轴屏蔽壳5连接；同轴屏蔽壳盖6为圆柱状，同轴屏蔽壳盖6的两端壁上都开有圆柱状开口，圆柱状开口的内壁上开有内螺纹，高压侧屏蔽壳4一端的柱面壁上和低压侧同轴屏蔽壳5一端的柱面壁上都开有外螺纹，高压侧屏蔽壳4一端的柱面壁上的外螺纹和低压侧同轴屏蔽壳5一端的柱面壁上的外螺纹分别与同轴屏蔽壳盖6的两端壁上的圆柱状开口内的内螺纹相螺接，这样实现了高压侧屏蔽壳4通过同轴屏蔽壳盖6与低压侧同轴屏蔽壳5连接，同轴屏蔽壳盖6使用壁厚为2毫米的H92黄铜加工而成，可对100K以上频率的电磁干扰形成80DB以上的屏蔽效能，高压侧屏蔽壳4的轴线、低压侧同轴屏蔽壳5的轴线、同轴屏蔽壳盖6的轴线与圆柱状开口的轴线为同一轴线，也形成了同轴结构，减小了高频脉冲传输时阻抗变换造成的回波损耗。

高压脉冲分压器还包括高压侧电阻绝缘仓3，高压侧电阻绝缘仓3内容纳有高压侧电阻R1，高压侧电阻绝缘仓3为中空圆柱状，高压侧电阻绝缘仓3的轴线与高压侧屏蔽壳4的轴线为同一轴线，减小了高频脉冲传输时阻抗变换造成的回波损耗，高压侧电阻R1就容纳在高压侧电阻绝缘仓3的中空内部，高压侧电阻R1能够是液体电阻或者固体无感电阻，高压侧电阻绝缘仓3使用尼龙66材质，其介电强度达23.6KV/mm，高压侧电阻绝缘仓3内容纳有液体电阻的方式可以是：在高压侧电阻绝缘仓3的外壁上开设圆柱状贯通孔，再通过贯通孔注入液体电阻，接着用尼龙66材质的圆柱状密封条以过盈配合的方式插进该贯通孔中进行密封即可；高压侧电阻R1用于高压脉冲分压器的分压电阻使用；高压侧电阻绝缘仓3的一端从高压侧屏蔽壳4的一端伸入到高压侧屏蔽壳4中，低压侧同轴屏蔽壳内容纳有低压侧电阻，由此增强了对高压侧电阻的屏蔽效果；

高压侧电阻R1的一端与高压臂金属件1的一端连接，高压臂金属件1的另一端与作为高压端的高频脉冲线路连接；高压臂金属件1与低压臂金属件7均为条状、圆柱状或者丝状且为黄铜材料的金属件，低压臂金属件7设置在低压侧同轴屏蔽壳5中，所述低压侧电阻与高压侧电阻之间由所述低压臂金属件电连接。这样高压侧电阻就作为高压端电阻，其自身抗冲击能力强，功率大，无感。

高压侧电阻R1的一端与高压臂金属件1的一端连接的结构为：

高压侧电阻绝缘仓3的一端壁上开有圆柱状贯通孔，高压臂金属件1的一端从该贯通孔中伸进来与高压侧电阻R1的一端连接，而该贯通孔与高压臂金属件1之间的空隙由绝缘圈2密封，绝缘圈2使用尼龙66材质，介电强度达23.6KV/mm。

同轴屏蔽壳盖6中设置有隔离板，隔离板用来把同轴屏蔽壳盖6的两端壁开有的圆柱状开口隔开，也就是把高压侧电阻绝缘仓3与低压侧同轴屏蔽壳5内作为低压仓的中空区域隔离开，隔离板使用壁厚为2毫米的H92黄铜加工而成，可对100K以上频率的电磁干扰形成80DB以上的屏蔽效能。

低压臂金属件7上套接着绝缘管8，绝缘管8使用尼龙66材质，其介电强度达23.6KV/mm。

分压电路为n级分压电路，其包括由低压臂金属件电连接的高压侧电阻和低压侧电阻，n为大于等于1的正整数；

n级分压电路包括顺序连接的第1级分压电路、第2级分压电路、第3级分压电路……以及第n级分压电路；

而第i级分压电路包括顺序连接的第i无感电阻Ri和第i并联电路Si，第i并联电路Si包括若干并联的无感电阻，第i并联电路Si的若干并联的无感电阻的电阻值相同，第i并联电路Si的若干并联的无感电阻沿周向均匀环绕分布在同轴屏蔽壳的内壁上，第i无感电阻的一端、第i+1无感电阻的一端与第i并联电路Si的一端连接，第i并联电路Si的另一端与同轴屏蔽壳的内壁连接；

在i为1时，第i无感电阻的另一端与高压臂金属件的一端连接，在i为n-1时，第i+1无感电阻的另一端与第i+1并联电路的一端连接，该第i+1并联电路的另一端与同轴屏蔽壳的内壁连接，i为1到n的正整数。第1无感电阻R1或者第1级分压电路处在高压侧电阻绝缘仓内，分压电路的其余部分处在低压侧同轴屏蔽壳5内。

设置在低压侧同轴屏蔽壳内的第n并联电路Sn的另一端与N头12连接；N头12安装在与低压侧同轴屏蔽壳5连接的盖板11上。第n并联电路Sn中的无感电阻一方面作为分压电组的最后一级使用，另一方面Sn中的无感电阻能够作为阻抗匹配电阻使用，用于输出信号与传输线路的阻抗匹配。与低压侧同轴屏蔽壳5连接的盖板11的结构为：

低压侧同轴屏蔽壳5的另一端的柱壁面上开有外螺纹，盖板11为一端壁上开有圆柱孔的圆柱状盖板，该圆柱孔的内壁上开有内螺纹，然后圆柱孔的内螺纹与低压侧同轴屏蔽壳5的另一端的柱壁面上的外螺纹螺接；

N头12安装在盖板11上的结构为：

盖板11上开有开口，N头12以过盈配合或者过渡配合的方式嵌入在开口中。

由此，被测高压脉冲施加在高压臂金属件1与同轴屏蔽壳之间，并在由分压电路组成的回路中形成电流波，该电流波又会在分压电路的无感电阻上产生一个与高压脉冲同样，峰值缩小很多的电压波形，该电压波形通过阻抗匹配电阻进行阻抗匹配后输出到作为高压脉冲分压器的信号输出接口的N头接口。

本实用新型中，高压侧电阻绝缘仓采用绝缘材料，而且在高压臂金属件1上添加密封圈2，能够增加绝缘强度，在通电后，其能够增加金属件之间的爬电距离，使得整个装置具有较高的耐高压性能。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种高压脉冲分压器，其特征在于：包括同轴屏蔽壳；

所述同轴屏蔽壳内设置有多个无感电阻构成的分压电路；

所述同轴屏蔽壳包括高压侧屏蔽壳和低压侧同轴屏蔽壳；

所述高压侧屏蔽壳通过同轴屏蔽壳盖与所述低压侧同轴屏蔽壳连接；

所述高压脉冲分压器还包括高压侧电阻绝缘仓，所述高压侧电阻绝缘仓内容纳有高压侧电阻，所述高压侧电阻绝缘仓的一端从所述高压侧屏蔽壳的一端伸入到所述高压侧屏蔽壳中；

所述高压侧电阻的一端与高压臂金属件的一端连接，所述高压臂金属件的另一端与作为高压端的高频脉冲线路连接；

所述低压臂金属件设置在所述低压侧同轴屏蔽壳中，所述低压侧同轴屏蔽壳内容纳有低压侧电阻，所述低压侧电阻与高压侧电阻之间由所述低压臂金属件电连接。

2.根据权利要求1所述的高压脉冲分压器，其特征在于：所述同轴屏蔽壳盖中设置有隔离板，所述隔离板用来把所述同轴屏蔽壳盖的两端壁开有的圆柱状开口隔开。

3.根据权利要求1所述的高压脉冲分压器，其特征在于：所述低压臂金属件上套接着绝缘管。

4.根据权利要求1所述的高压脉冲分压器，其特征在于：所述分压电路为 n 级分压电路，其包括由所述低压臂金属件电连接的高压侧电阻和低压侧电阻，n 为大于等于 1 的正整数；

所述 n 级分压电路包括顺序连接的第 1 级分压电路、第 2 级分压电路、第 3 级分压电路……以及第 n 级分压电路；

而第i级分压电路包括顺序连接的第i无感电阻 Ri 和第 i 并联电路 Si，所述第 i并联电路 Si 包括若干并联的无感电阻，所述第 i并联电路 Si 的若干并联的无感电阻沿周向均匀环绕分布在所述同轴屏蔽壳的内壁上，所述第 i 无感电阻的一端、第 i+1 无感电阻的一端与第 i 并联电路 Si 的一端连接，第 i 并联电路 Si 的另一端与所述同轴屏蔽壳的内壁连接；

在i为 1 时，所述第i无感电阻的另一端与高压臂金属件的一端连接，在i为 n-1 时，所述第 i+1 无感电阻的另一端与第 i+1 并联电路的一端连接，该第 i+1 并联电路的另一端与所述同轴屏蔽壳的内壁连接，所述i为 1 到 n 的正整数。