CS240553B1 - Sonda pro měření vysokého a velmi vysokého stejnosměrného napětí - Google Patents

Abstract

Řešení se týká sondy pro měření vysokého ste jnosihěrného napětí založené na principu kmitočtově kompenzovaného odporového děliče. Vysokonapětovou část odporu sondy tvoři proYázec v sérii zapojených odporníku, navinutý šroubovité na izolační nosné trubce, vé které je koaxiálně uspořádána kapacitní elektroda, spojená s počátkem prbvaz- ce v sérii zapojených odporníku ochrannou miskou a opatřena přívodem měřeného vysokého napětí. Izolační nosná trubka je jedním svým koncem v místě ukončení provaz- cé v sérii zapojených odporníků spojena s izolační přírubou, upevněnou v kovové nosné přírubě sondy nesoucí koaxiálně upevněnou izolační trubkovou vložku a kovový stínící plášť sondy. Konec provazce v sérii zapojených odporníků je vyveden stíněným vývodním kablíkem, do obvodu pro nastavení stálého dělicího poměru sondy, sestávajícího z alespoň jednoho kompenzačního RC článku tvořeného sériovým spojením poten- ciometru s kondenzátorem, pevného zatěžo- vacího odporníku sondy, potenciometru pro nastaveni převodu stejnosměrné složky a výstupního kontaktu sondy.

Description

ř

Řešení se týká sondy pro měření vysokého ste jnosihěrného napětí založené na principu kmitočtově kompenzovaného odporového děliče.

Vysokonapětovou část odporu sondy tvoři proYázec v sérii zapojených odporníku, navinutý šroubovité na izolační nosné trubce, vé které je koaxiálně uspořádána kapacitní elektroda, spojená s počátkem prbvazce v sérii zapojených odporníku ochrannou miskou a opatřena přívodem měřeného vysokého napětí. Izolační nosná trubka je jedním svým koncem v místě ukončení provazcé v sérii zapojených odporníků spojena s izolační přírubou, upevněnou v kovové nosné přírubě sondy nesoucí koaxiálně upevněnou izolační trubkovou vložku a kovový stínící plášť sondy. Konec provazce v sérii zapojených odporníků je vyveden stíněným vývodním kablíkem, do obvodu pro nastavení stálého dělicího poměru sondy, sestávajícího z alespoň jednoho kompenzačního RC článku tvořeného sériovým spojením potenciometru s kondenzátorem, pevného zatěžovacího odporníku sondy, potenciometru pro nastaveni převodu stejnosměrné složky a výstupního kontaktu sondy.

Vynález se týká sondy pro· měření vysokého a velmi vysokého stejnosměrného napětí, umožňující použití běžně dostupných odporníků určených pro obvody s nízkým napětím.

Dříve vyrobené zdroje vysokého stejnosměrného napětí, například pro napájení rentgenek, používaly vesměs nepřímé určování hodnoty vysokého napětí, příkladně převodu vysokonapěťového transformátoru usměrňoivače a z hodnoty primárního napětí vysokonapěťového transformátoru. Rostoucí požadavky na přesnost nastavení a stabilitu zdrojů vysokého stejnosměrného napětí vyžadují přímé měření a vyhodnocování jeho průběhu, například pro automatické řízení. Proto jsou obvykle přímo do· nádob vysokonapěťových generátorů vestavovány sondy pro měření vysokého napětí, pracující v transformátorovém oleji nebo plynu, příladně SF_g při přetlaku asi 0,3 MPa.

Používají se kmitočtově kompenzované odporové děliče s dělicím poměrem asi 10“³ až 10které vykazují stálý dělicí poměr do cca 10 až 100 kHz, při proudu děličem asi 10^-5 až 10“³ A. Požadavky na napěťovou pevnost a časovou stálost vysokonapěťových děličů napětí řeší výrobci sond vesměs použitím speciálních vysokonapěťových odporníků, které však představují velmi těžko dostupnou součástku.

Uvedený nedostatek odstraňuje sonda pro měření vysokého a velmi vysokého napětí děličů napětí řeší výrobci sond vesměs popodle vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že vysokonapěťovou část odporu sondy tvoří provazec v sárii zapojených odporníků navinutý šroubovité na izolační nosné trubce, ve které je koaxiálně uspořádána kapacitní elektroda, spojená s počátkem provazce v sérii zapojených odporníků ochrannou miskou a opatřena přívodem měřeného vysokého napětí, přičemž izolační nosná trubka je jedním svým koncem v místě ukončení provazce v sérii zapojených odporníků spojena s izolační přírubou, upevněnou v kovové nosné přírubě sondy nesoucí koaxiálně upevněnou izolační trubkovou vložku a kovový stínící plášť sondy, když konec provazce v sérii zapojených odporníků je vyveden stíněným vývodním káblíkem do obvodu pro nastavení stálého dělicího poměru sondy, sestávajícího alespoň z jednoho kompenzačního RC článku, pevného zatěžovacího odporníků sondy, potenciometru pro nastavení převodu stejnosměrné složky a výstupního! kontaktu sondy.

Výhodou zapojení je, že umožňuje použití běžně dostupných odporníků určených pro obvody nízkého napětí, přičemž dosahuje vysoké časové a teplotní stálosti, neboť využívá shodný typ odporníků v provázel v sérii zapojených odporníků ve vysokonapěťové části sondy i na pozici pevného zatěžovacího odporníků sondy.

Sonda pro měření vysokého stejnosměrného napětí podle vynálezu je přehledně zobrazena na přiloženém výkresu, kde na obr. 1 je zobrazen příklad vysokonapěťové části sondy a na obr. 2 je zobrazen příklad schematického zapojení obvodu pro nastavení stálého dělicího poměru sondy v požadovaném pásmu kmitočtů..

Provazec 1 v sérii zapojených odporníků je navinut na šroubovici se souběžně vinutou plastovou izolační páskou 2 na izolační nosné trubce 3, která je opatřena na svém horním konci izolační přírubou 4, která je upevněna v kovové nosné přírubě 5. Počátek provazce 1 v sérii zapojených odporníků je připojen k ochranné misce 9, vodivě spojené s přívodem 10 měřeného vysokého napětí a s kapacitní elektrodou 8 upevněnou koaxiálně v izolační nosné trubce 3. Konec provazce 1 v sérii zapojených odporníků je vyveden otvorem v izolační přírubě 4 a je připojen ke stíněnému vývodnímu káblíku 14 a iontové bleskojistce 15, jejíž druhý pól je připojen spolu se stínícím pláštěm vývodního káblíku 14 na víko 12 VN generátoru, které je uzemněno·. Kovová nosná příruba 5 je namontována naznačenými šrouby navlečenými na stahovací prsten 11 a distanční sloupky 13 k víku 12 Vn generátoru. Na kovové nosné přírubě 5 je dále upevněna izolační trubková vložka B a kovový stínicí plášť 7. Stíněný vývodní kablík 14 je vyveden vně nádoby Vn generátoru do obvodu pro nastavení stálého dělicího poměru sondy sestávajícího z několika paralelně zapojených kompenzačních RC článků 23, tvořených sériovým spojením potenciometru 22 s kondenzátorem 21, pevného zatěžovacího odporníků 33 sondy, potenclometru 34 pro nastavení převodu stejnosměrné složky a výstupního kontaktu 35 sondy. Živý vodič stíněného vývodního kablíku 14 je připojen na horní vývod potenciometru 34 pro nastavevní převodu stejnosměrné složky. Plášť stíněného káblíku 14 je ukostřen a propojen se spodními vývody a běžci potenciometru 22 kompenzačních RC článku 23 a na pevný zatěžovací odporník 33 sondy, jehož druhý pól je připojen na spodní vývod potenciometru 34 pro nastavení převodu stejnosměrné složky. Běžec potenciometru 34 pro nastavení převodu stejnosměrné složky je přiveden na výstupní kontakt sondy 35. Horní konce potenciometrů 22 kompenzačních článků 23 jsou propojeny na druhé póly kondenzátoru 21 kompenzačních článků

23.

Měřené napětí přivedené přívodem 10 měřeného vysokého napětí do provazce 1 v sérii zapojených odporníků se rozloží rovnoměrně na jednotlivé odporníky tak, že dovolené napěťové zatížení odporníků není překročeno ani při nejvyšší předpokládané hodnotě vysokého napětí. Napětí mezi závity šroubovice odporníků je spolehlivě izolováno plastovou izolační páskou 2 navinutou souběžně s provazcem 1 v sérii zapojených odporníků. Koaxiálně umístěná kapacitní elektroda 8 děliče v izolační nosné trubce 3 umožňuje kapacitní přenos vyšších kmitočtových složek v průběhu měřeného vysokého napětí ve správné amplitudě i fázi tak, že spolu s obvodem pro nastaveni stálého dělicího poměru sondy lze dosáhnout stálého převodu až do kmitočtu asi 100 kHz. Ochranná miska 9 zabraňuje eventuálnímu poškození odporníků děliče v případě, že by došlo při extrémním přepětí k probití sondy v místech největšího napěťového gradientu.

Za takovýchto okolností by výboj přeskočil na ochrannou misku 9, jež stíní prvé závity provazce 1 odporníků v sérii zapojených provazců. Izolační trubková vložka S slouží k zábraně vytváření vodivých můstků z nečistot v oleji mezi povrchem provazce 1 v sérii zapojených odporníků a kovovým stínícím pláštěm 7, který odstiňuje vnější elektrické pole Vn generátoru od vnitřního prostoru vysokonapěťové části sondy, aby výstup obsahoval pouze složky napětí vyvolané měřeným napětím na přívodu 10 měřeného vysokého napětí. Aby. ani při možném poškození vysokonapěťové sondy nemohlo dojít ke propojení výstupního kontaktu 35 sondy s částmi, kde je vysoké napětí, je výstupní napětí na stíněnéiň výstupním kablíku 14 omezeno hodnotou zápalného napětí iontové bleskojistky 15. Pro zvýšení izolační pevnosti vysokonapěťové části sondy je volena délka izolační trubkové vložky 6 tak, aby přesahovala okraj Izolační nosné trubky 3 i kovového stínícího pláště 7, který je zakončen toroidní plochou.

Stejnosměrná složka proudu vysokonapěťové části sondy přivedeného stíněným vývodním káblíkem 14 protéká v obvodu pro nastavení stálého dělicího poměru sondy, potenciometrem 34 pro nastavení převodu stejnosměrné složky a pevným zatěžovacím odporníkem 33 sondy do uzemněné kostry, kde se měřicí obvod uzavírá. Nastavením

Eěžce potenciometru 34 pro nastavení preodu stejnosměrné složky je možno při kahraci sondy přesně nastavit požadovaný dělicí poměr. Protože poměr střídavých složek proudu vysokonapěťové části sondy ve tíněném vývodním káblíku 14 ke stejnosměrné složce tohoto proudu je v navržené struktuře sondy zdůrazněn oproti poměru střídavých složek měřeného napětí ke stejnosměrné složce měřeného napětí, musí obvod pro nastavení stálého dělicího poměru sondy obsahovat paralelně admi tance ve formě sériových kompenzačních RC článků 23, kterými lze vyrovnat dělicí poměr střídavých složek měřeného napětí na hodnotu nastavenou pro stejnosměrnou složku měřeného napětí. Počet potřebných kompenzačních RC článků 23 je závislý na hodnotě odporu vysokonapěťové části sondy a na požadavcích na stálost dělicího poměru sondy v požadovaném pásmu kmitočtu. Potřebný počet roste s hodnotou odporu sondy a požadovanou přesností dělicího poměru v pásmu kmitočtů.

Pro požadavek rovnoměrnosti přenosu asi dB v pásmu 0 až 100 kHz, při odporu sondy asi 1 Mohm na kV max. měřeného napětí je zapotřebí 4 až 6 kompenzačních RC článků. Pro dosažení vysoké časové stálosti dělicího poměru sondy je výhodné použít v obvodu pro nastavení stálého dělicího poměru sondy typ odporníků shodný š typem použitým v provazci 1 v sérii zapojených odporníků vysokonapěťové části sondy.

Claims (1)

1. PREDMET

   Sonda pro měření vysokého a velmi vysokého stejnosměrného napětí, založená na principu kmitočtově kompenzovaného odporového děliče s vysokonapěťovou částí umístěnou v transformátorovém nebo kondenzátorovém oleji, případně v izolačním plynu, vyznačující se tím, že vysokonapěťovou část odporu sondy tvoří provazec (1) v sérii zapojených odporníků, navinutý šroubovité na izolační nosné trubce (3), ve které je koaxiálně uspořádána kapacitní elektroda (8), spojená s počátkem provazce (1) v sérii zapojených odporníků ochrannou miskou (9) a opatřena přívodem (10) měřeného vysokého napětí, přičemž izolační nosná trubka (3) je jedním svým koncem v místě

   VYNALEZU ukončení provazce (1) v sérii zapojených odporníků spojena s izolační přírubou (4), upevněnou v kovové nosné přírubě (5) sondy nesoucí koaxiálně upevněnou izolační trubkovou vložku (6) a kovový stínicí plášť (7) sondy, kdy konec provazce (1) v sérii zapojených odporníků je vyveden stíněným vývodním káblíkem (14) do obvodu pro nastavení stálého dělicího poměru sondy, sestávajícího z alespoň jednoho kompenzačního RC článku (23), tvořeného sériovým spojením potenciometru (22) s kondenzátorem (21), pevného zatěžovacího odporníků (33) sondy, potenciometru (34) pro nastavení převodu stejnosměrné složky a výstupního kontaktu (35) sondy.