CS240553B1 - High and very high direct-current voltage measuring probe - Google Patents
High and very high direct-current voltage measuring probe Download PDFInfo
- Publication number
- CS240553B1 CS240553B1 CS838014A CS801483A CS240553B1 CS 240553 B1 CS240553 B1 CS 240553B1 CS 838014 A CS838014 A CS 838014A CS 801483 A CS801483 A CS 801483A CS 240553 B1 CS240553 B1 CS 240553B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- probe
- series
- resistors
- insulating
- voltage
- Prior art date
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
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.The solution relates to a probe for measuring high tensile voltage based on the principle of frequency compensated resistor divider. The high voltage part of the probe resistor is a series of resistors connected in series, wound helically on an insulating support tube, in which a capacitive electrode is connected coaxially connected to the beginning of the resistor in a series of resistors connected by a protective cup and provided with a high voltage supply. The insulating support tube is connected to the insulating flange fixed in the metal support flange of the probe with a coaxially fixed insulating tubular insert and a metal shielding probe sheath with one end at the termination point of the cord in a series of connected resistors. The end of the strand in the series of connected resistors is led through a shielded power cable, into a circuit to set a constant split ratio of the probe, consisting of at least one compensating RC cell formed by a serial connection of a potentiometer with a capacitor, a fixed load resistor of the probe, a potentiometer for DC conversion and the probe output contact.
Description
řŘ
Řešení se týká sondy pro měření vysokého ste jnosihěrného napětí založené na principu kmitočtově kompenzovaného odporového děliče.The present invention relates to a probe for measuring a high direct current voltage based on the principle of a frequency-compensated resistive divider.
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.The high voltage part of the probe resistor is formed by a strand in a series of connected resistors, wound helically on an insulating support tube, in which a capacitive electrode is connected coaxially, connected to the onset of a strand in a series of connected resistors. The insulating support tube is connected at one end at the end of the strand in a series of connected resistors to an insulating flange mounted in a metal probe flange carrying a coaxially fixed insulating tube insert and a metal shielding sheath of the probe. The end of the strand in the series of connected resistors is led through a shielded outlet cable, to a constant probe split setting circuit consisting of at least one compensating RC cell consisting of a serial potentiometer-capacitor connection, fixed load resistor, probe potentiometer for DC conversion and probe output contact. .
Vynález se týká sondy pro· měření vysokého a velmi vysokého stejnosměrného napětí, umožňující použití běžně dostupných odporníků určených pro obvody s nízkým napětím.The present invention relates to a probe for measuring high and very high DC voltages, allowing the use of commercially available resistors for low voltage circuits.
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 SFg při přetlaku asi 0,3 MPa.Previously produced high-voltage DC power supplies, for example for powering X-ray tubes, have mostly used indirect determination of the high-voltage value, for example, the conversion of the high-voltage rectifier transformer and from the value of the primary voltage of the high-voltage transformer. Increasing requirements for adjustment accuracy and stability of high DC voltage sources require direct measurement and evaluation of its progress, for example for automatic control. For this reason, high voltage probes operating in transformer oil or gas, in particular SF g at an overpressure of about 0.3 MPa, are usually incorporated directly into the high voltage generator vessels.
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.They are frequency-compensated resistive divider with a dividing ratio of about 10 "3 to 10které exhibit a constant dividing ratio to approximately 10 to 100 kHz at a current divider 10 -5 to about 10" 3 A. Requirements for dielectric strength and stability over time of high-voltage dividers solves Probe manufacturers mostly use special high-voltage resistors, but they are a hard-to-reach component.
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.The problem is eliminated by a probe for measuring high and very high voltage voltage dividers by the probe manufacturers according to the invention, which consists in that the high voltage part of the probe resistor is a strand in a series of connected resistors wound helically on an insulating support tube, coaxially arranged an electrode connected to the beginning of the strand in a series of connected resistors by a protective plate and provided with a high voltage supply, the insulating support tube being connected at one end at the strand terminating point in a series of connected resistors to an insulating flange fixed in a tube insert and a metal shielding sheath of the probe when the end of the strand in a series of connected resistors is led through a shielded outlet cable to the circuit to set a constant probe split ratio, consisting of It consists of at least one compensating RC cell, fixed load resistors of the probe, a potentiometer for adjusting the conversion of the DC component and the output! probe contact.
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.The advantage of the wiring is that it allows the use of commercially available resistors for low voltage circuits while achieving high time and temperature stability by utilizing the same type of resistors in the series of resistors in the high voltage portion of the probe as well as the fixed load resistors of the probe.
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..The high voltage DC probe of the present invention is clearly shown in the accompanying drawing, wherein FIG. 1 shows an example of the high voltage portion of the probe, and FIG. 2 shows an example of a schematic circuit for setting a constant probe split ratio at a desired frequency band.
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 článkůThe strand 1 in the series of connected resistors is wound on a helix with a parallel wound plastic insulating tape 2 on the insulating support tube 3, which is provided at its upper end with an insulating flange 4, which is fixed in the metal supporting flange 5. it is connected to a protective cup 9, conductively connected to the measured high voltage supply 10 and a capacitive electrode 8 mounted coaxially in the insulating support tube 3. The end of the strand 1 in the series of connected resistors is led through an opening in the insulating flange 4 and connected to the shielded outlet cable 14; an ion lightning arrester 15, the second pole of which is connected together with the shielding sheath of the outlet cable 14 to the cover 12 of the MV generator, which is grounded. The metal support flange 5 is mounted by the indicated screws threaded onto the tightening ring 11 and the spacers 13 to the generator high voltage cover 12. Insulated pipe liner B and metal shielding sheath 7 are further attached to the metal support flange 5. The shielded outlet cable 14 is led outside the generator high voltage vessel to a constant probe division setting circuit consisting of a plurality of parallel connected RC compensation cells 23 formed by a serial potentiometer connection. 22 with a capacitor 21, fixed load resistors 33 of the probe, a potentiometer 34 for adjusting the DC component transmission and the output contact 35 of the probe. The live conductor of the shielded outlet cable 14 is connected to the upper terminal of the potentiometer 34 for adjusting the conversion of the DC component. The shielded cable sheath 14 is grounded and coupled to the lower terminals and runners of the compensating RC cell 23 and to the fixed probe load resistor 33, the other pole of which is connected to the lower terminal of the potentiometer 34 to adjust the DC component conversion. The slider of the DC component potentiometer 34 is applied to the output contact of the probe 35. The upper ends of the compensating cell potentiometers 22 are connected to the other poles of the compensating cell capacitor 21
23.23.
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.The measured voltage applied by the lead 10 of the measured high voltage to the string 1 in the series of connected resistors is distributed evenly across the individual resistors so that the permissible voltage load of the resistors is not exceeded even at the highest expected high voltage value. The tension between the coils of the resistor helix is reliably insulated by a plastic insulating tape 2 wound in parallel with the strand 1 in a series of connected resistors. The coaxially positioned capacitor divider electrode 8 in the insulating support tube 3 allows the capacitive transmission of higher frequency components during the measured high voltage at the correct amplitude and phase so that a constant conversion up to about 100 kHz can be achieved with the probe constant setting ratio. Protective bowl 9 prevents potential damage to the divider resistors in the event of extreme overvoltages causing the probe to break through at the highest voltage gradient locations.
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.In such circumstances, the discharge would jump to a protective bowl 9 which shields the first turns of the resistor strand 1 in a series of connected strands. The insulating sleeve S serves to prevent the formation of conductive bridges from dirt in oil between the surface of the strand 1 in series of connected resistors and a metal shielding sheath 7 which shields the external electric field of the HV generator from the interior of the high voltage part of the probe. voltage at the inlet 10 of the measured high voltage. That. even in case of possible damage to the high voltage probe, the output contact 35 of the probe could not be connected to the parts where the voltage is high, the output voltage to the shielding of the output cable 14 is limited by the ignition voltage of the lightning arrester 15. the inserts 6 so as to extend beyond the edge of the insulating support tube 3 as well as the metal shielding sheath 7, which is terminated by a toroidal surface.
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. NastavenímThe DC component of the high voltage portion of the probe fed by the shielded lead 14 flows through the constant cutoff ratio of the probe, the DC component potentiometer 34 and the fixed load resistor 33 of the probe into the ground frame where the measuring circuit closes. Settings
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.The pitch of the DC component potentiometer 34 can be precisely set when the probe is spawned to the desired split ratio. Since the ratio of the AC components of the high voltage portion of the probe in the shielded lead 14 to the DC component of the current is emphasized in the proposed probe structure over the ratio of the AC components of the measured voltage to the DC component of the measured voltage. of series compensating RC cells 23, by which the dividing ratio of the AC components of the measured voltage can be adjusted to the value set for the DC component of the measured voltage. The number of RC compensation cells 23 required depends on the resistance value of the high voltage part of the probe and on the requirements for the stability of the probe split ratio over the desired frequency band. The number required increases with the value of the probe resistance and the required accuracy of the split ratio in the frequency band.
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.For the requirement of uniformity of transmission about dB in the range of 0 to 100 kHz, with a probe resistance of about 1 Mohm per kV of the maximum measured voltage, 4 to 6 RC compensation cells are required. In order to achieve a high temporal stability of the probe split ratio, it is advantageous to use a type of resistors identical to the type used in strand 1 in the series of connected high-voltage probe resistors in the constant probe split setting circuit.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS838014A CS240553B1 (en) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | High and very high direct-current voltage measuring probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS838014A CS240553B1 (en) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | High and very high direct-current voltage measuring probe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS801483A1 CS801483A1 (en) | 1985-07-16 |
| CS240553B1 true CS240553B1 (en) | 1986-02-13 |
Family
ID=5430180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS838014A CS240553B1 (en) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | High and very high direct-current voltage measuring probe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS240553B1 (en) |
-
1983
- 1983-10-31 CS CS838014A patent/CS240553B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS801483A1 (en) | 1985-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7129693B2 (en) | Modular voltage sensor | |
| US3484679A (en) | Electrical apparatus for changing the effective capacitance of a cable | |
| JP6050309B2 (en) | High voltage measurement system | |
| US8300378B2 (en) | Method and apparatus for protecting power systems from extraordinary electromagnetic pulses | |
| US20100097734A1 (en) | Method and Apparatus for Protecting Power Systems from Extraordinary Electromagnetic Pulses | |
| US7969139B2 (en) | Rogowski sensor and method for measuring a current | |
| US20050122122A1 (en) | Voltage sensor and dielectric material | |
| PL89871B1 (en) | ||
| US5008913A (en) | Measuring and damping resistor arrangement for a high-voltage apparatus | |
| US6998832B1 (en) | High-voltage indicating apparatus and method | |
| IL211536A (en) | Method and apparatus for protecting power systems from extraordinary electromagnetic pulses | |
| Kuhnke et al. | Frequency analysis of a novel 10 kV RC voltage divider module composed of SMD-components on printed circuit boards | |
| CS240553B1 (en) | High and very high direct-current voltage measuring probe | |
| US20030069657A1 (en) | Portable protective air gap tool and method | |
| US2822481A (en) | Dielectric voltage transformers | |
| CN214122284U (en) | Experimental arrester insulation fixed bolster and arrester electrical test device of using | |
| Armstrong et al. | Impulse studies on distribution line construction | |
| Arabul et al. | Investigation of temperature effects on the ageing of paper-oil insulation under repetitive transient voltages | |
| SU955232A2 (en) | Electric induction device | |
| PL242486B1 (en) | Lightning rod with a lightning protection system isolated from a protected object, with a power supply control unit monitoring the technical condition of its head | |
| US3980804A (en) | High tension coaxial cable with end structure for preventing glow discharges | |
| JPH09292435A (en) | Protecting device for withstand voltage test | |
| US3839695A (en) | High voltage shielded divider | |
| JP2612366B2 (en) | Diagnosis method for insulation deterioration of power cable | |
| Neale | A megawatt pulse radar transmitter for meteor research |