CN212586462U - 模拟电容标准器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模拟电容标准器，包括电流比例器、电压比例器、参考电容和调节电路，调节电路包括第一分压器件和第二分压器件，电流比例器、电压比例器和参考电容并联，第一分压器件和第二分压器件分别连接电压比例器中线圈的相邻匝，第一分压器件和第二分压器件的公共连接端作为输出电压端。上述模拟电容标准器，电流比例器输出电流，电压比例器通过输出电压端输出电压，从而计算得到电容值，根据第一分压器件和第二分压器件分压大小的不同可以使输出电压端输出非整数匝对应的电压，从而实现非整数匝的比例系数调整，能够对电压比例器的比例系数进行细分调节，提升了模拟电容标准器电容量值的准确度，提高了模拟电容标准器的使用可靠性。

Description

模拟电容标准器

技术领域

本实用新型涉及电力系统计量技术领域，特别是涉及一种模拟电容标准器。

背景技术

标准电容器是目前计量校准数字电桥(又称LCR阻抗测量仪)常用的器件之一，主要用于检定LCR表在量程范围内的电容测量准确度，为了实现大电容通常采用基于变压器阻抗变换原理的模拟大电容器。

传统的模拟大电容器由两个单铁芯自耦变压器和一个内附标准电容器组合而成，在使用过程中将输出抽头位置设计在不同的整数匝上以调节比例系数，然而，这种方法调节的比例系数精度有限，使得模拟大电容器的电容值的准确度有限，使用可靠性低。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的模拟大电容器使用可靠性低的问题，提供一种模拟电容标准器。

一种模拟电容标准器，包括电流比例器、电压比例器、参考电容和调节电路，所述调节电路包括第一分压器件和第二分压器件，所述电流比例器、所述电压比例器和所述参考电容并联，所述第一分压器件和所述第二分压器件分别连接所述电压比例器中线圈的相邻匝，所述第一分压器件和所述第二分压器件的公共连接端作为输出电压端。

上述模拟电容标准器，电流比例器输出电流，电压比例器通过输出电压端输出电压，根据电流和电压大小可计算得到电容大小，电压比例器中线圈的相邻匝分别连接第一分压器件和第二分压器件，第一分压器件和第二分压器件的公共连接端作为输出电压端，根据第一分压器件和第二分压器件分压大小的不同可以使输出电压端输出非整数匝对应的电压，从而实现非整数匝的比例系数调整，能够对电压比例器的比例系数进行细分调节，提升了模拟电容标准器电容量值的准确度，提高了模拟电容标准器的使用可靠性。

在其中一个实施例中，所述调节电路的数量为两个以上，各所述调节电路均连接所述电压比例器的线圈。

在其中一个实施例中，各所述调节电路分别连接所述电压比例器中线圈的不同匝。

在其中一个实施例中，还包括多档开关，所述多档开关的动触点分别连接各所述调节电路的输出电压端，所述多档开关的静触点用于输出电压。

在其中一个实施例中，所述多档开关为单刀多掷开关。

在其中一个实施例中，所述第一分压器件和所述第二分压器件均为电阻。

在其中一个实施例中，还包括金属屏蔽体，所述电流比例器和所述电压比例器分别设置在不同的金属屏蔽体内，所述调节电路通过所述金属屏蔽体上的开口连接所述电压比例器的线圈。

在其中一个实施例中，所述金属屏蔽体为圆柱形金属屏蔽体。

附图说明

图1为一个实施例中模拟电容标准器的结构图；

图2为另一个实施例中模拟电容标准器的结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型进行更加全面的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在一个实施例中，请参见图1，提供一种模拟电容标准器，该模拟电容标准器包括电流比例器T1、电压比例器T2、参考电容C和调节电路100，调节电路100包括第一分压器件110和第二分压器件120，电流比例器T1、电压比例器T2和参考电容C并联，第一分压器件110和第二分压器件120分别连接电压比例器T2中线圈的相邻匝，第一分压器件110和第二分压器件120的公共连接端作为输出电压端。电流比例器T1输出电流，电压比例器T2通过输出电压端输出电压，根据电流和电压大小可计算得到电容大小，电压比例器T2中线圈的相邻匝分别连接第一分压器件110和第二分压器件120，第一分压器件110和第二分压器件120的公共连接端作为输出电压端，根据第一分压器件110和第二分压器件120分压大小的不同可以使输出电压端输出非整数匝对应的电压，从而实现非整数匝的比例系数调整，能够对电压比例器T2的比例系数进行细分调节，提升了模拟电容标准器电容量值的准确度，提高了模拟电容标准器的使用可靠性。

具体地，电流比例器T1和电压比例器T2可以将参考电容C的电容量扩大，电流比例器T1和电压比例器T2的具体结构并不是唯一的，在本实施例中，电流比例器T1和电压比例器T2均为单铁芯自耦变压器，线圈设置在铁芯上，包括连续设置的不同匝，进一步地，可采用横截面积稍大的铁芯做为电流比例器T1和电压比例器T2的铁芯，以减小电压比例器T2和电流比例器T1的测量误差，此外，电流比例器T1和电压比例器T2的铁芯可采用高磁导率的铁芯，例如超微晶合金铁芯，具有较低的饱和磁感应强度和较低的损耗角，可以有效提高精度降低误差。另外，电流比例器T1和电压比例器T2可采用相同的结构，以提高电路的对称性，从而提高测量精度。参考电容C的类型并不是唯一的，例如可以为标称值为1μF的标准电容，也可以采用其他大小的电容，其具体数值可根据用户实际需求调整。

请参见图1，α和β分别是电流和电压的比例系数，电流比例器T1输出电流，电压比例器T2的P1处输出电压，比例系数α和β是影响等效电容值的主要原因之一，其中，比例系数β的取值被电压比例器T2输出抽头的位置影响，一般来说，电压比例器T2的输出抽头位置设计在相应的整数匝上，以提高比例系数的准确性。调节电路100包括第一分压器件110和第二分压器件120，第一分压器件110和第二分压器件120分别连接电压比例器T2中线圈的相邻匝，第一分压器件110和第二分压器件120的公共连接端作为输出电压端，根据第一分压器件110和第二分压器件120分压大小的调节，可以调整电压比例器T2输出电压端的比例系数，以第一分压器件110和第二分压器件120的分压大小相等，第一分压器件110连接电压比例器T2在1264匝处的抽头，第二分压器件120连接电压比例器T2在1265匝处的抽头为例，则输出电压端处的电压大小相当于1264.5匝抽头处的电压大小。可扩展地，通过设置第一分压器件110和第二器件的不同分压大小，可以实现非整数匝的精密细分调节电压输出，同时可以避免在非整数匝的位置设置抽头及增加开口，避免增加磁漏的情况发生，从而提高电压比例器T2比例系数准确度，实现比例系数的细分调节功能，提高了模拟电容标准器的使用可靠性。

在一个实施例中，调节电路100的数量为两个以上，各调节电路100均连接电压比例器T2的线圈。通过设置两个以上的调节电路100，可以在电压比例器T2上预装多个调节电路100，使用时按需要选择合适的调节电路100投入使用即可，扩大了模拟电容标准器的适用范围，提高了模拟电容标准器的使用便捷性。

具体地，调节电路100的数量并不是唯一的，一般来说，调节电路100的数量越多，可适用的范围越广，另外，各调节电路100均连接电压比例器T2的线圈，但连接的具体位置并不是唯一的。例如，可将各个调节电路100连接在电压比例器T2线圈中相同的一组匝上，各个调节电路100中第一分压器件110和第二分压器件120的分压比例不同，从而实现模拟不同非整数匝抽头的效果，以各调节电路100的第一分压器件110均连接电压比例器T2在1264匝处的抽头，各调节电路100的第二分压器件120均连接电压比例器T2在1265匝处的抽头，第一个调节电路100的第一分压器件110和第二分压器件120的分压比例为1：1，第二个调节电路100的第一分压器件110和第二分压器件120的分压比例为3：1，第三个调节电路100的第一分压器件110和第二分压器件120的分压比例为1：3为例，则第一个调节电路100的输出电压端可模拟1264.5匝抽头的效果，第二个调节电路100的输出电压端可模拟1264.75匝抽头的效果，第一个调节电路100的输出电压端可模拟1264.25匝抽头的效果，其他数量的调节电路100的作用以此类推。通过在电压比例器T2线圈中相同的一组匝上设置多个调节电路100可以更精确地模拟出电压比例器T2非整数匝的抽头效果，有利于提高模拟电容标准器的工作准确度。

在一个实施例中，各调节电路100分别连接电压比例器T2中线圈的不同匝。通过设置多个调节电路100分别连接电压比例器T2中线圈的不同匝，可以在电压比例器T2的不同位置预装多个调节电路100，使用时按需要选择合适的调节电路100投入使用即可，扩大了模拟电容标准器的适用范围，提高了模拟电容标准器的使用便捷性。

具体地，各个调节电路100连接的电压比例器T2线圈中的匝可部分不同或完全不同，以各调节电路100连接电压比例器T2线圈中完全不同的匝为例，根据调节电路100连接位置的不同可实现对对应位置的非整数匝抽头的模拟，以各个调节电路100中第一分压器件110和第二分压器件120的分压比例为1：1，第一个调节电路100的第一分压器件110连接电压比例器T2在1264匝处的抽头，第一个调节电路100的第二分压器件120连接电压比例器T2在1265匝处的抽头，第二个调节电路100的第一分压器件110连接电压比例器T2在1266匝处的抽头，第二个调节电路100的第二分压器件120连接电压比例器T2在1267匝处的抽头为例，则第一个调节电路100的输出电压端可模拟1264.5匝抽头的效果，第二个调节电路100的输出电压端可模拟1266.5匝抽头的效果，其他的调节电路100的设置位置和作用以此类推。或者，各调节电路100也可连接电压比例器T2线圈中部分不同的匝，例如第一个调节电路100的第一分压器件110连接电压比例器T2在1264匝处的抽头，第一个调节电路100的第二分压器件120连接电压比例器T2在1265匝处的抽头，第二个调节电路100的第一分压器件110连接电压比例器T2在1265匝处的抽头，第二个调节电路100的第二分压器件120连接电压比例器T2在1266匝处的抽头，其中第一调节电路100的第二分压器件120与第二调节电路100的第一分压器件110连接线圈中的相同匝，第一调节电路100的第一分压器件110与第二调节电路100的第二分压器件120连接线圈中的不同匝，则第一个调节电路100的输出电压端可模拟1264.5匝抽头的效果，第二个调节电路100的输出电压端可模拟1265.5匝抽头的效果，各调节电路100连接电压比例器T2线圈中部分不同的匝可实现对多个位置的不同非整数匝抽头的模拟，使用便捷。

在一个实施例中，模拟电容标准器还包括多档开关，多档开关的动触点分别连接各调节电路100的输出电压端，多档开关的静触点用于输出电压。通过设置多档开关与各个调节电路100连接，使用时只需将开关的静触点与对应的动触点连通便可使对应的调节电路100投入使用，操作便捷。

具体地，根据各调节电路100设置位置的不同，多档开关的作用会存在细微差异，例如当各个调节电路100连接在电压比例器T2线圈中相同的一组匝上时，各个调节电路100中第一分压器件110和第二分压器件120的分压比例不同，通过切换多档开关的不同的动触点与静触点导通可以改变模拟电容标准器在同一电压范围内的不同的输出电压。当各个调节电路100连接在电压比例器T2线圈中不同的匝上时，通过切换多档开关的不同的动触点与静触点导通可以改变模拟电容标准器在不同电压范围内的不同的输出电压。多档开关的具体类型并不是唯一的，例如可以是继电器，继电器线圈用于通电，继电器的静触点用于输出电压，不同的动触点连接不同的调节电路100，可通过输入量的变化改变触点的闭合状态，从而切换静触点与不同的动触点导通，实现自动切换，自动化程度高。

在一个实施例中，多档开关为单刀多掷开关。单刀多掷开关的动端用于输出电压，单刀多掷开关的各个不动端分别连接不同的调节电路100，单刀多掷开关的导电片与不同的不动端连接时，可使对应的不动端与动端导通，使用时，通过将导电片拨向不同的不动端可使不同的调节电路100投入使用，操作简单，且单刀多掷开关结构简单，成本低廉，可节约模拟电容标准器的使用成本。

在一个实施例中，请参见图2，第一分压器件110和第二分压器件120均为电阻。根据电阻阻值的不同可使第一分压器件110和第二分压器件120的分压大小不同，采用电阻作为第一分压器件110和第二分压器件120成本低廉，使用便捷。

具体地，第一分压器件110和第二分压器件120对应的电阻的数量并不是唯一的，可根据采用的电阻阻值和用户需求调整，例如当需要第一分压器件110和第二分压器件120的分压大小的比例为1：1时，可采用两个阻值相等的电阻分别作为第一分压器件110和第二分压器件120，也可以采用一个电阻作为第一分压器件110，采用阻值为第一分压器件110的电阻的阻值的一半的两个电阻串联后作为第二分压器件120，同样可以使第一分压器件110和第二分压器件120的分压大小的比例为1：1，可以理解，在其他实施例中，第一分压器件110和第二分压器件120也可以采用其他可以分压的结构，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，模拟电容标准器还包括金属屏蔽体，电流比例器T1和电压比例器T2分别设置在不同的金属屏蔽体内，调节电路100通过金属屏蔽体上的开口连接电压比例器T2的线圈。将电流比例器T1和电压比例器T2分别设置在不同的金属屏蔽体内可以减少电流比例器T1和电压比例器T2磁通的相互影响，从而提高模拟电容标准器的工作性能。

具体地，金属屏蔽体的类型并不是唯一的，例如可采用铜屏蔽体，铜屏蔽体磁导率较高，电流比例器T1和电压比例器T2的电磁场通过铜屏蔽体时产生涡流，使电磁波衰减，同时产生一个反磁场，形成对原干扰电磁场的抵消，从而达到屏蔽的目的。金属屏蔽体的厚度也不是唯一的，为了提高屏蔽的效果应适当增大金属屏蔽体的厚度，具体数值并不限定，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，金属屏蔽体为圆柱形金属屏蔽体。圆柱形金属屏蔽体的尖棱和锐角较少，不易使漏磁通穿过，且可以减少磁力线和电力线的集中及泄露，从高提高屏蔽效果。此外，金属屏蔽体应采用固定件固定，避免由于振动造成电流比例器T1和电压比例器T2的线圈电感量的变化，提高模拟电容标准器的工作稳定性。可以理解，在其他实施例中，也可以采用其他形状的金属屏蔽体，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

为了更好地理解上述实施例，以下结合一个具体的实施例进行详细的解释说明。在一个实施例中，请参见图2，模拟电容标准器包括抽头φ1264(举例)、抽头φ1265(举例)、电阻R1和电阻R2，根据不同的匝数要求，采用跨接电阻分压的方法实现非整数匝的精密调节电压输出。

以一个设计为半匝的感应电压比例器T2输出为例：假设模拟大电容标准器的设计中，需要感应电压比例器T2实现1264.5匝的电压输出，这是一个非整数匝的抽头输出。具体实施方案是，将在1264.5匝处抽头的设计，改为在1264匝和1265匝处分别抽头，这样就避免了非整数匝的抽头。然后令R1＝R2，再引出接线作为抽头，通过改变R1和R2的电阻值，可以实现非整数匝的精密细分调节电压输出，同时可以避免在半匝的位置设置抽头及增加开口，避免增加磁漏的情况发生，从而提高感应电压比例器T2比例系数准确度，实现比例系数的细分调节功能。可以根据设计需求，改变非整数匝的具体匝数值，如将的1264.5匝、1264匝、1265匝改为任意的其他匝数值，也可以将R1和R2的电阻值任意改变为其他阻值，方便细分调整比例系数。采用跨接电阻分压的方式来实现非整数匝的比例系数调整，能够对感应电压比例器T2的比例系数进行细分调节，有效提高了模拟大电容标准器的准确度。

上述模拟电容标准器，电流比例器T1输出电流，电压比例器T2通过输出电压端输出电压，根据电流和电压大小可计算得到电容大小，电压比例器T2中线圈的相邻匝分别连接第一分压器件110和第二分压器件120，第一分压器件110和第二分压器件120的公共连接端作为输出电压端，根据第一分压器件110和第二分压器件120分压大小的不同可以使输出电压端输出非整数匝对应的电压，从而实现非整数匝的比例系数调整，能够对电压比例器T2的比例系数进行细分调节，提升了模拟电容标准器电容量值的准确度，提高了模拟电容标准器的使用可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种模拟电容标准器，其特征在于，包括电流比例器、电压比例器、参考电容和调节电路，所述调节电路包括第一分压器件和第二分压器件，所述电流比例器、所述电压比例器和所述参考电容并联，所述第一分压器件和所述第二分压器件分别连接所述电压比例器中线圈的相邻匝，所述第一分压器件和所述第二分压器件的公共连接端作为输出电压端。

2.根据权利要求1所述的模拟电容标准器，其特征在于，所述调节电路的数量为两个以上，各所述调节电路均连接所述电压比例器的线圈。

3.根据权利要求2所述的模拟电容标准器，其特征在于，各所述调节电路分别连接所述电压比例器中线圈的不同匝。

4.根据权利要求2所述的模拟电容标准器，其特征在于，还包括多档开关，所述多档开关的动触点分别连接各所述调节电路的输出电压端，所述多档开关的静触点用于输出电压。

5.根据权利要求4所述的模拟电容标准器，其特征在于，所述多档开关为单刀多掷开关。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的模拟电容标准器，其特征在于，所述第一分压器件和所述第二分压器件均为电阻。

7.根据权利要求1所述的模拟电容标准器，其特征在于，还包括金属屏蔽体，所述电流比例器和所述电压比例器分别设置在不同的金属屏蔽体内，所述调节电路通过所述金属屏蔽体上的开口连接所述电压比例器的线圈。

8.根据权利要求7所述的模拟电容标准器，其特征在于，所述金属屏蔽体为圆柱形金属屏蔽体。

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