JP2586166B2 - 電解液抵抗形分圧器 - Google Patents
電解液抵抗形分圧器Info
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- JP2586166B2 JP2586166B2 JP2041969A JP4196990A JP2586166B2 JP 2586166 B2 JP2586166 B2 JP 2586166B2 JP 2041969 A JP2041969 A JP 2041969A JP 4196990 A JP4196990 A JP 4196990A JP 2586166 B2 JP2586166 B2 JP 2586166B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、核融合装置，加速器，レーザ装置等の研
究開発分野において使用されるパルスパワー発生装置に
組み込まれ、装置内部のパルス電位を検出する電解液抵
抗形分圧器に関する。
究開発分野において使用されるパルスパワー発生装置に
組み込まれ、装置内部のパルス電位を検出する電解液抵
抗形分圧器に関する。
パルスパワー発生装置はコンデンサあるいはインダク
タ等に蓄積したエネルギーを時間的に圧縮して放電する
ことにより高密度エネルギーを得るシステムである。現
在ナノ秒領域で数MV,数MAのパルスエネルギーを発生す
る装置が作られており、さらにパルスの短時間領域化，
高電圧，大電流化が進められている。これに伴い、装置
内部の電位を測定するための分圧器にも高周波化，高耐
電圧化の要求がなされている。電解液抵抗形分圧器は容
量形分圧器，固体抵抗形分圧器と比べ、耐電圧，電流特
性，パルス応答性が良いため、パルスパワー装置内の電
位計測には最もよく用いられる。
タ等に蓄積したエネルギーを時間的に圧縮して放電する
ことにより高密度エネルギーを得るシステムである。現
在ナノ秒領域で数MV,数MAのパルスエネルギーを発生す
る装置が作られており、さらにパルスの短時間領域化，
高電圧，大電流化が進められている。これに伴い、装置
内部の電位を測定するための分圧器にも高周波化，高耐
電圧化の要求がなされている。電解液抵抗形分圧器は容
量形分圧器，固体抵抗形分圧器と比べ、耐電圧，電流特
性，パルス応答性が良いため、パルスパワー装置内の電
位計測には最もよく用いられる。
第５図は従来の電解液抵抗形分圧器を示す断面図であ
る。図において、電解液１にはおもに硫酸銅（CuSO4・5
H2O）あるいはチオ硫酸ナトリウム（Na2S2O3・5H2O）の
水溶液が使われる。絶縁筒２にはパイレックスガラスや
アクリル樹脂などが使われる。高圧電極３はパルスパワ
ー発生装置内部の電位測定点と電気的に結合されて高圧
パルス電圧VHが印加され、低圧電極４は例えばパルスパ
ワー発生装置の装置壁５と電気的に結合される。分割電
極６は絶縁物のスペーサ７によって低圧電極との距離を
保ち、この厚みを変えることにより分圧比が変化する。
通常パルスパワー装置組み込み用の電解液抵抗形分圧器
の分圧比は1000:1以下であるため、数百KV以上の電圧を
オシロスコープ等の測定器によって観測するためには二
次分圧器８が必要であり、固体抵抗が用いられる。
る。図において、電解液１にはおもに硫酸銅（CuSO4・5
H2O）あるいはチオ硫酸ナトリウム（Na2S2O3・5H2O）の
水溶液が使われる。絶縁筒２にはパイレックスガラスや
アクリル樹脂などが使われる。高圧電極３はパルスパワ
ー発生装置内部の電位測定点と電気的に結合されて高圧
パルス電圧VHが印加され、低圧電極４は例えばパルスパ
ワー発生装置の装置壁５と電気的に結合される。分割電
極６は絶縁物のスペーサ７によって低圧電極との距離を
保ち、この厚みを変えることにより分圧比が変化する。
通常パルスパワー装置組み込み用の電解液抵抗形分圧器
の分圧比は1000:1以下であるため、数百KV以上の電圧を
オシロスコープ等の測定器によって観測するためには二
次分圧器８が必要であり、固体抵抗が用いられる。
二次分圧器として従来は固体抵抗が用いられてきた
が、この場合固体抵抗の持つインダクタンス分により分
圧器全体のパルス応答性が悪化してしまうという問題が
あり、これが原因で分圧器の高周波化が阻害されている
のが実情である。
が、この場合固体抵抗の持つインダクタンス分により分
圧器全体のパルス応答性が悪化してしまうという問題が
あり、これが原因で分圧器の高周波化が阻害されている
のが実情である。
この発明の目的は、電解液抵抗形分圧器としてのパル
ス応答性を損なうことなく分圧器を多段化し、これによ
り高電圧パルスの計測に適した高い分圧比を得ることに
ある。
ス応答性を損なうことなく分圧器を多段化し、これによ
り高電圧パルスの計測に適した高い分圧比を得ることに
ある。
上記課題を解決するために、この発明によれば、被計
測パルス電圧を少なくとも２段にわたって分圧する、両
端を高圧電極と低圧電極とで封鎖した絶縁筒内に電解液
を封入して電解液室とし、前記低圧電極に所定の電解液
ギャップを保持して前記電解液室内に低圧分割電極を配
してなりこの低圧分割電極と前記低圧電極との間の電圧
を出力電圧とする分圧器であって、前記電解液室を分割
する前記低圧電極と同電位の少なくとも１つの中間電極
と、これら中間電極の両側に所定の電解液ギャップを保
持してそれぞれの電解液室に配し互いに同電位に保った
一対の中間分割電極とを備えてなるものとし、また、中
間電極がこの中間電極を介して隣接する電解液室間を連
通する少なくとも１つの貫通孔を備えてなるものとす
る。
測パルス電圧を少なくとも２段にわたって分圧する、両
端を高圧電極と低圧電極とで封鎖した絶縁筒内に電解液
を封入して電解液室とし、前記低圧電極に所定の電解液
ギャップを保持して前記電解液室内に低圧分割電極を配
してなりこの低圧分割電極と前記低圧電極との間の電圧
を出力電圧とする分圧器であって、前記電解液室を分割
する前記低圧電極と同電位の少なくとも１つの中間電極
と、これら中間電極の両側に所定の電解液ギャップを保
持してそれぞれの電解液室に配し互いに同電位に保った
一対の中間分割電極とを備えてなるものとし、また、中
間電極がこの中間電極を介して隣接する電解液室間を連
通する少なくとも１つの貫通孔を備えてなるものとす
る。
上記手段において、電解液を封入した絶縁筒を少なく
とも１つの中間電極で分割して少なくとも２つの電解液
室を構成し、これら中間電極の両側に互いに同電位に保
った一対の中間分割電極を設けることにより、電解液室
を介して高圧電極と対向する中間電極とでこの電解液室
内の中間分割電極の電圧を出力電圧として一次分圧器が
構成され、電解液室を介して低圧電極と対向する中間電
極とで最高次分圧器が構成され、中間電極が２以上の場
合は、電解液室を介して対向する中間電極同士が途中の
次数の分圧器を構成し、全体として中間電極の数に１を
加えた次数の多段分圧器が構成される。一次分圧器の出
力電圧は一次分圧器を構成する中間分割電極と中間電極
間の電圧として得られる。全ての中間電極は低圧電極と
同電位に保たれるので、この一次分圧器の出力電圧は低
圧電極に対するこの中間分割電極の電圧となる。この電
圧は二次分圧器の入力電圧となって、次の中間電極とそ
の中間分割電極との間の電圧が二次分圧器の出力電圧と
なる。同じようにして最終段分圧器は電解液室を介して
低圧電極に対向する中間分割電極の電圧が入力電圧とな
って低圧分割電極からこの電解液抵抗形分圧器の出力電
圧が得られることになる。このように電解液抵抗だけで
多段形の分圧器を構成したことにより、インダクタンス
の少ないパルス応答性の優れたしかも分圧比を大きくと
ることのできる多段形分圧器となる。また、複数の電解
液室に同一の電解液を充填し、かつ中間電極に設けた連
通孔を介して相互の循環を可能にしたことにより、ジュ
ール熱によって電解液室間に温度差が生じた場合でも電
解液の対流によって温度の平準化が行われることになり
分圧比の安定化を図ることができる。
とも１つの中間電極で分割して少なくとも２つの電解液
室を構成し、これら中間電極の両側に互いに同電位に保
った一対の中間分割電極を設けることにより、電解液室
を介して高圧電極と対向する中間電極とでこの電解液室
内の中間分割電極の電圧を出力電圧として一次分圧器が
構成され、電解液室を介して低圧電極と対向する中間電
極とで最高次分圧器が構成され、中間電極が２以上の場
合は、電解液室を介して対向する中間電極同士が途中の
次数の分圧器を構成し、全体として中間電極の数に１を
加えた次数の多段分圧器が構成される。一次分圧器の出
力電圧は一次分圧器を構成する中間分割電極と中間電極
間の電圧として得られる。全ての中間電極は低圧電極と
同電位に保たれるので、この一次分圧器の出力電圧は低
圧電極に対するこの中間分割電極の電圧となる。この電
圧は二次分圧器の入力電圧となって、次の中間電極とそ
の中間分割電極との間の電圧が二次分圧器の出力電圧と
なる。同じようにして最終段分圧器は電解液室を介して
低圧電極に対向する中間分割電極の電圧が入力電圧とな
って低圧分割電極からこの電解液抵抗形分圧器の出力電
圧が得られることになる。このように電解液抵抗だけで
多段形の分圧器を構成したことにより、インダクタンス
の少ないパルス応答性の優れたしかも分圧比を大きくと
ることのできる多段形分圧器となる。また、複数の電解
液室に同一の電解液を充填し、かつ中間電極に設けた連
通孔を介して相互の循環を可能にしたことにより、ジュ
ール熱によって電解液室間に温度差が生じた場合でも電
解液の対流によって温度の平準化が行われることになり
分圧比の安定化を図ることができる。
以下この発明を実施例に基づいて説明する。
第１図はこの発明の電解液抵抗形分圧器の実施例を示
す断面図、第２図は実施例における等価回路図である。
図において、二つの絶縁筒11Aおよび11Bの軸方向端部が
中間電極15の両面に気密に結合されており、高圧電極３
を有する高圧側の電解液室11Aと、低圧電極４を有する
低圧側の電解液室11Bが画成される。電解液室11A内には
絶縁スペーサ7Aにより中間電極に絶縁支持された中間分
割電極16Aが設けられ、絶縁スペーサ7Aの突出長さを変
え、中間分割電極16Aと中間電極15との間のギャップ長g
1と高圧電極３に対するギャップ長G1との割合を調整す
ることにより、所望の分圧比を有する一次分圧器10が構
成される。
す断面図、第２図は実施例における等価回路図である。
図において、二つの絶縁筒11Aおよび11Bの軸方向端部が
中間電極15の両面に気密に結合されており、高圧電極３
を有する高圧側の電解液室11Aと、低圧電極４を有する
低圧側の電解液室11Bが画成される。電解液室11A内には
絶縁スペーサ7Aにより中間電極に絶縁支持された中間分
割電極16Aが設けられ、絶縁スペーサ7Aの突出長さを変
え、中間分割電極16Aと中間電極15との間のギャップ長g
1と高圧電極３に対するギャップ長G1との割合を調整す
ることにより、所望の分圧比を有する一次分圧器10が構
成される。
一方電解液室11B側には中間電極15を貫通する絶縁ス
ペーサ7Aによりギャップ長g1を保持して中間電極15に絶
縁支持され，かつ中間分割電極16Aと同電位に保持され
た中間分割電極16Bと、絶縁スペーサ7Bによって低圧電
極４に絶縁支持された低圧分割電極18とがギャップ長G2
を保持して対向するよう配設され、ギャップ長G2とg2の
比が絶縁スペーサ7Bの突き出し寸法によって調整される
ことにより所定の分圧比を有する二次分圧器20が構成さ
れる。
ペーサ7Aによりギャップ長g1を保持して中間電極15に絶
縁支持され，かつ中間分割電極16Aと同電位に保持され
た中間分割電極16Bと、絶縁スペーサ7Bによって低圧電
極４に絶縁支持された低圧分割電極18とがギャップ長G2
を保持して対向するよう配設され、ギャップ長G2とg2の
比が絶縁スペーサ7Bの突き出し寸法によって調整される
ことにより所定の分圧比を有する二次分圧器20が構成さ
れる。
また二次分圧器20側の絶縁筒12Bの外周側は遮へい金
属筒14に包囲されており、遮へい金属筒14の軸方向両端
部が中間電極15および低圧電極４に導電結合することに
より一対の電極５および15が同電位に保持され、かつ例
えば大地電位に保持されたパルスパワー発生装置の装置
壁５と同電位に保持される。また、低圧分割電極18は気
密端子18Aにより外部に引き出される。
属筒14に包囲されており、遮へい金属筒14の軸方向両端
部が中間電極15および低圧電極４に導電結合することに
より一対の電極５および15が同電位に保持され、かつ例
えば大地電位に保持されたパルスパワー発生装置の装置
壁５と同電位に保持される。また、低圧分割電極18は気
密端子18Aにより外部に引き出される。
上述のように構成された２段式の電解液抵抗形分圧器
の低圧電極４を接地したときの等価回路図は第３図に示
すように、電解液１の導電率を一定とし、高圧電極３と
中間分割電極16Aとの間の抵抗およびキャパシタンスをR
1・C1,16A,16B一対の中間分割電極16と中間電極15との
間のそれをR2・C2とした場合、一次分圧器10の分圧比は
R1・C1とR2・C2との比によって決まる。また、中間分割
電極16Bと低圧分割電極18との間の抵抗およびキャパシ
タンスをR3・C3,低圧分割電極18と低圧電極18との間の
それをR4・C4とした場合、二次分圧器、20の分圧比はR3
・C3とR4・C4の比で決まり、総合的な分圧比は両分圧器
の分圧比の積によって決まる。
の低圧電極４を接地したときの等価回路図は第３図に示
すように、電解液１の導電率を一定とし、高圧電極３と
中間分割電極16Aとの間の抵抗およびキャパシタンスをR
1・C1,16A,16B一対の中間分割電極16と中間電極15との
間のそれをR2・C2とした場合、一次分圧器10の分圧比は
R1・C1とR2・C2との比によって決まる。また、中間分割
電極16Bと低圧分割電極18との間の抵抗およびキャパシ
タンスをR3・C3,低圧分割電極18と低圧電極18との間の
それをR4・C4とした場合、二次分圧器、20の分圧比はR3
・C3とR4・C4の比で決まり、総合的な分圧比は両分圧器
の分圧比の積によって決まる。
上述の実施例においては、一部分圧器10,二次分圧器2
0がともにインダクタンス分の少い電解液抵抗形分圧器
で構成されるので、優れたパルス応答性が得られる。ま
た、二次分圧器20が接地された中間電極15,インダクタ
ンス分の低い遮へい金属筒14,および低圧電極４で覆わ
れて中間電極の電位振動および外部電界の影響を阻止す
るよう機能するので、総合的な分圧比を大きくした場合
にも優れたＳ・Ｎ比を保持できる利点が得られる。
0がともにインダクタンス分の少い電解液抵抗形分圧器
で構成されるので、優れたパルス応答性が得られる。ま
た、二次分圧器20が接地された中間電極15,インダクタ
ンス分の低い遮へい金属筒14,および低圧電極４で覆わ
れて中間電極の電位振動および外部電界の影響を阻止す
るよう機能するので、総合的な分圧比を大きくした場合
にも優れたＳ・Ｎ比を保持できる利点が得られる。
第３図はこの発明の異なる実施例を示す断面図であ
り、前述の実施例と異なる点は、中間電極15に連通孔25
を設け、電解液室11Aと11Bが包蔵する同一の電解液１が
相互に還流するよう構成したことである。このように構
成することにより、パルスパワー電圧VHを高圧電極３に
繰り返し印加した場合、一次分圧器10で発生するジュー
ル熱と、二次分圧器20で発生するジュール熱とが互いに
異なることによって生ずる温度差を低減できるので、温
度差の発生が分圧比に及ぼす悪影響を回避することがで
きる。また、電解液１の注入を高圧電極３に設けた栓3A
を介して同時に行える利点を得られる。
り、前述の実施例と異なる点は、中間電極15に連通孔25
を設け、電解液室11Aと11Bが包蔵する同一の電解液１が
相互に還流するよう構成したことである。このように構
成することにより、パルスパワー電圧VHを高圧電極３に
繰り返し印加した場合、一次分圧器10で発生するジュー
ル熱と、二次分圧器20で発生するジュール熱とが互いに
異なることによって生ずる温度差を低減できるので、温
度差の発生が分圧比に及ぼす悪影響を回避することがで
きる。また、電解液１の注入を高圧電極３に設けた栓3A
を介して同時に行える利点を得られる。
第４図はこの発明の他の実施例を示す断面図であり、
中間電極35を追加して電解液室を31A,31B,31Cの３室に
分割するとともに、中間電極35に一対の中間分割電極36
を追加して一次分圧器10,二次分圧器20,および三次分圧
器30を一体化した３段分圧器とした点が前述の各実施例
と異っており、３分割された絶縁筒12A,12B,12Cのうち
絶縁筒12Bおよび12Cの外周を遮へい金属筒で覆い、中間
電極15および35を低圧電極４と同電位に保つことによ
り、外部電界の影響が排除され、高電圧パルスを精度よ
く分圧できる電解液抵抗形分圧器を得ることができる。
なお、中間電極15および35に連通孔を設けてよいことは
いうまでもないことである。
中間電極35を追加して電解液室を31A,31B,31Cの３室に
分割するとともに、中間電極35に一対の中間分割電極36
を追加して一次分圧器10,二次分圧器20,および三次分圧
器30を一体化した３段分圧器とした点が前述の各実施例
と異っており、３分割された絶縁筒12A,12B,12Cのうち
絶縁筒12Bおよび12Cの外周を遮へい金属筒で覆い、中間
電極15および35を低圧電極４と同電位に保つことによ
り、外部電界の影響が排除され、高電圧パルスを精度よ
く分圧できる電解液抵抗形分圧器を得ることができる。
なお、中間電極15および35に連通孔を設けてよいことは
いうまでもないことである。
この発明は前述のように、軸方向の両端部が高圧電極
および低圧分割電極を有する低圧電極で封じられた絶縁
筒を、その中間部に設けた中間電極によって複数分割し
た電解液室に、中間電極の両側に一対の同電位の中間分
割電極を設けて、複数段の電解液抵抗形分圧器が一体化
された多段形分圧器を構成した。その結果、各段の分圧
器がインダクタンス分の少い電解液抵抗器で構成される
ことにより、二次分圧器に固体抵抗を用いた従来の電解
液抵抗形分圧器に比べて高いパルス応答特性が得られ、
かつ多段化することにより容易に分圧比を大きくするこ
とができるので、パルスパワー発生器等のパルスパワー
電圧測定器に要求される高周波化，高電圧化に適合した
多段形の電解液抵抗形分圧器を提供することができる。
および低圧分割電極を有する低圧電極で封じられた絶縁
筒を、その中間部に設けた中間電極によって複数分割し
た電解液室に、中間電極の両側に一対の同電位の中間分
割電極を設けて、複数段の電解液抵抗形分圧器が一体化
された多段形分圧器を構成した。その結果、各段の分圧
器がインダクタンス分の少い電解液抵抗器で構成される
ことにより、二次分圧器に固体抵抗を用いた従来の電解
液抵抗形分圧器に比べて高いパルス応答特性が得られ、
かつ多段化することにより容易に分圧比を大きくするこ
とができるので、パルスパワー発生器等のパルスパワー
電圧測定器に要求される高周波化，高電圧化に適合した
多段形の電解液抵抗形分圧器を提供することができる。
また、中間電極に連通孔を設けて電解液室間の電解液
の流通を可能にすれば、各分圧器のジュール熱が異なる
ことによって生ずる電解液の温度差と、この温度差によ
る分圧比の不安定性を排除できる利点が得られる。
の流通を可能にすれば、各分圧器のジュール熱が異なる
ことによって生ずる電解液の温度差と、この温度差によ
る分圧比の不安定性を排除できる利点が得られる。
第１図はこの発明の電解液抵抗形分圧器の実施例を示す
断面図、第２図は実施例における等価回路図、第３図は
この発明の異なる実施例を示す断面図、第４図はこの発
明の他の実施例を示す断面図、第５図は従来の電解液抵
抗形分圧器を示す断面図である。 1:電解液、2,12A,12B,12C:絶縁筒、3:高圧電極、4:低圧
電極、5:装置壁、6:分割電極、7,7A,7B:絶縁スペーサ、
10:一次分圧器、11A,11B,31A,31B,31C:電解液室、14:遮
へい金属筒、15,35:中間電極、16,16A,16B,36:中間分割
電極、18:低圧分割電極、20:二次分圧器、30:三次分圧
器。
断面図、第２図は実施例における等価回路図、第３図は
この発明の異なる実施例を示す断面図、第４図はこの発
明の他の実施例を示す断面図、第５図は従来の電解液抵
抗形分圧器を示す断面図である。 1:電解液、2,12A,12B,12C:絶縁筒、3:高圧電極、4:低圧
電極、5:装置壁、6:分割電極、7,7A,7B:絶縁スペーサ、
10:一次分圧器、11A,11B,31A,31B,31C:電解液室、14:遮
へい金属筒、15,35:中間電極、16,16A,16B,36:中間分割
電極、18:低圧分割電極、20:二次分圧器、30:三次分圧
器。
Claims (2)
- 【請求項１】被計測パルス電圧を少なくとも２段にわた
って分圧する、両端を高圧電極と低圧電極とで封鎖した
絶縁筒内に電解液を封入して電解液室とし、前記低圧電
極に所定の電解液ギャップを保持して前記電解液室内に
低圧分割電極を配してなりこの低圧分割電極と前記低圧
電極との間の電圧を出力電圧とする分圧器であって、 前記電解液室を分割する前記低圧電極と同電位の少なく
とも１つの中間電極と、これら中間電極の両側に所定の
電解液ギャップを保持してそれぞれの電解液室に配し互
いに同電位に保った一対の中間分割電極とを備えてなる
ことを特徴とする電解液抵抗形分圧器。 - 【請求項２】中間電極がこの中間電極を介して隣接する
電解液室間を連通する少なくとも１つの貫通孔を備えて
なることを特徴とする請求項１記載の電解液抵抗形分圧
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2041969A JP2586166B2 (ja) | 1989-11-07 | 1990-02-22 | 電解液抵抗形分圧器 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-289407 | 1989-11-07 | ||
| JP28940789 | 1989-11-07 | ||
| JP2041969A JP2586166B2 (ja) | 1989-11-07 | 1990-02-22 | 電解液抵抗形分圧器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03218474A JPH03218474A (ja) | 1991-09-26 |
| JP2586166B2 true JP2586166B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=26381621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2041969A Expired - Lifetime JP2586166B2 (ja) | 1989-11-07 | 1990-02-22 | 電解液抵抗形分圧器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2586166B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104993377A (zh) * | 2015-07-15 | 2015-10-21 | 西北核技术研究所 | Mv级电触发开关的触发引入装置及该装置的安装方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-02-22 JP JP2041969A patent/JP2586166B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03218474A (ja) | 1991-09-26 |
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