JPH075421Y2 - High voltage measuring device - Google Patents

High voltage measuring device

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JPH075421Y2
JPH075421Y2 JP15755586U JP15755586U JPH075421Y2 JP H075421 Y2 JPH075421 Y2 JP H075421Y2 JP 15755586 U JP15755586 U JP 15755586U JP 15755586 U JP15755586 U JP 15755586U JP H075421 Y2 JPH075421 Y2 JP H075421Y2
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voltage
capacitor
capacitance
bridge circuit
measuring device
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JP15755586U
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隆 村岡
敏雄 奈良
一英 米光
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この考案は送電線の電圧などのような高電圧を測定する
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a device for measuring a high voltage such as a voltage of a transmission line.

(従来の技術) 送電線などの電圧を測定するのに、従来ではコンデンサ
を利用する分圧器を使用するのを普通としている。これ
は第4図に示すように、送電線Lと大地との間に、コン
デンサC11,C12を接続し、これによって送電線Lの対地
電圧V0を電圧V1,V2に分圧し、この電圧V2を計器Mによ
って測定するようにしたものである。
(Prior Art) In order to measure the voltage of a transmission line or the like, a voltage divider using a capacitor is usually used in the past. As shown in FIG. 4, capacitors C 11 and C 12 are connected between the transmission line L and the ground to divide the ground voltage V 0 of the transmission line L into the voltages V 1 and V 2. The voltage V 2 is measured by the meter M.

このような構成によると、たとえば送電線Lが77KV回路
である場合、対地電圧V0は約45KVとなり、また電圧V2
測定の都合上、100V以下であることが望ましいので、
V1,V2の比を1/1000とするのが一般的である。
According to such a configuration, for example, when the transmission line L is a 77KV circuit, the ground voltage V 0 is about 45KV, and the voltage V 2 is preferably 100V or less for the convenience of measurement.
Generally, the ratio of V 1 and V 2 is 1/1000.

このような関係を満足させるには、コンデンサC11,C12
としてその各容量が、2000pF,2μFのものを使用するこ
とが必要となる。すなわちコンデンサC12として、低電
圧、大容量のものが必要となる。
To satisfy this relationship, capacitors C 11 and C 12
As a result, it is necessary to use a capacitor having a capacitance of 2000 pF and 2 μF. That is, a low voltage, large capacity capacitor is required as the capacitor C 12 .

一方このような測定のために、コンデンサC11としてセ
ラミックコンデンサを使用することが考えられている。
しかしセラミックコンデンサの静電容量は、電圧によっ
て変化するものがあるので、コンデンサC12としても、
静電容量が同じように変化する誘電体を使用する必要が
ある。
On the other hand, it is considered to use a ceramic capacitor as the capacitor C 11 for such measurement.
However, the electrostatic capacity of a ceramic capacitor may change depending on the voltage, so even for capacitor C 12 ,
It is necessary to use a dielectric whose capacitance changes similarly.

しかしながら低電圧、大容量が要求されるコンデンサC
12を、焼結セラミックコンデンサによって構成すること
は、極めて困難である。すなわち容量を大きくするのに
は、セラミックとして薄いものを使用すればよいが、現
在では1mm以下の厚さで、大きな面積のセラミック単板
を焼成するのは、極めて困難である。
However, capacitor C that requires low voltage and large capacity
Constructing 12 with a sintered ceramic capacitor is extremely difficult. That is, in order to increase the capacity, a thin ceramic may be used, but at present, it is extremely difficult to fire a ceramic single plate having a thickness of 1 mm or less and a large area.

大容量化のために小面積のセラミックを使用することが
考えられるが、そのときは多数のコンデンサを並列に結
線するので、その作業工程が増すことになってあまり好
ましいものではない。またコンデンサC11と同一の特性
を呈する誘電体のコンデンサC12を得るのも困難であ
る。
It is conceivable to use a ceramic having a small area in order to increase the capacity, but in that case, a large number of capacitors are connected in parallel, which increases the number of working steps and is not preferable. It is also difficult to obtain a dielectric capacitor C 12 that exhibits the same characteristics as the capacitor C 11 .

(考案が解決しようとする問題点) この考案は電圧によって静電容量が変化するコンデンサ
を使用しても、他のコンデンサにはこれと同じような特
性のものを使用することなく、測定を可能とすることを
目的とする。
(Problems to be solved by the device) This device enables measurement even if a capacitor whose capacitance changes with voltage is used, without using other capacitors with similar characteristics. The purpose is to

(問題点を解決するための手段) この考案は電圧によって静電容量が変化する第1のコン
デンサと、電圧によって静電容量が変化しない第2のコ
ンデンサとをそれぞれ別の辺に、また他の各辺に測定用
の抵抗、コンデンサなどのインピーダンス素子を接続し
たブリッジ回路を構成し、前記第1と第2のコンデンサ
が接続されてある辺の接続点と、これに相対する接続点
との間に、測定対象の電圧を印加し、前記ブリッジ回路
が平衡するときの、前記第1のコンデンサの静電容量の
変化倍率から、前記測定対象の電圧を計測するようにし
たことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In this invention, a first capacitor whose electrostatic capacity changes with voltage and a second capacitor whose electrostatic capacity does not change with voltage are provided on different sides, and another A bridge circuit is formed by connecting impedance elements such as resistors and capacitors for measurement to each side, and between the connection point of the side to which the first and second capacitors are connected and the connection point opposite thereto. In addition, the voltage to be measured is measured from the change rate of the capacitance of the first capacitor when the voltage to be measured is applied and the bridge circuit is balanced.

(実施例) この考案を第1図によって説明する。コンデンサC1は、
電圧によって静電容量が変化する特性をもつもので、具
体的にはセラミックコンデンサによって構成される。こ
のコンデンサは電圧に対して静電容量が再現性よく変化
するものが望ましい。たとえば第3図に示すように、電
圧に対する静電容量の変化倍率が、常に同じであるよう
な特性のものが使用される。
(Embodiment) This invention will be described with reference to FIG. The capacitor C 1 is
It has a characteristic that its capacitance changes with voltage, and is specifically composed of a ceramic capacitor. It is desirable that this capacitor has a capacitance that reproducibly changes with respect to voltage. For example, as shown in FIG. 3, a capacitor having a characteristic that the rate of change of capacitance with respect to voltage is always the same is used.

コンデンサC2は電圧によっては、静電容量が変化しない
特性のものが使用される。これは通常の送電線の電圧を
測定する場合は、50〜100pFの容量のもので充分である
から、たとえばSF6ガスを誘電体とするコンデンサを使
用するとよい。
As the capacitor C 2, a capacitor whose characteristic does not change depending on the voltage is used. When measuring the voltage of a normal transmission line, a capacitor having a capacitance of 50 to 100 pF is sufficient, so that a capacitor using SF 6 gas as a dielectric material may be used.

両コンデンサC1,C2はその一端が送電線Lに接続され
る。またその各他端A,Bは測定用の抵抗(可変抵抗)R3
および抵抗R4を介して大地に接続される。なお抵抗R4
は並列に測定用のコンデンサC4が接続されてある。コン
デンサC1,C2の各他端部A,B間には、検流計Gを接続し
ておく。
One end of each of the capacitors C 1 and C 2 is connected to the power transmission line L. The other ends A and B are the resistances (variable resistances) R 3 for measurement.
And to the ground via resistor R 4 . A measuring capacitor C 4 is connected in parallel with the resistor R 4 . A galvanometer G is connected between the other ends A and B of the capacitors C 1 and C 2 .

第1図の回路を等価回路で示すと、第2図のような一般
的なブリッジ回路BCとなる。なお図中R1はコンデンサC1
の誘電体の損失分(tanδ)である。この各辺のインピ
ーダンスは次のように表せられる。
The equivalent circuit of the circuit of FIG. 1 is a general bridge circuit BC as shown in FIG. In the figure, R 1 is the capacitor C 1
Is the loss (tan δ) of the dielectric of The impedance of each side is expressed as follows.

このブリッジ回路BCが抵抗R3の調整によって平衡したと
すると、その平衡条件から、 Z1・Z4=Z2・Z3 すなわち これを整理すると、 jωC2R1R4=R3(1+jωC1R1)(1+jωC4R4) =R3(1−ωC1R1C4R4) +jω(C1R1+C4R4)R3 故に実数部、虚数部の比較より、 ωC1R1C4R4−1=0 C2R1R4=(C1R1+C4R4)R3 ここで 、より、 ωC4R4=tanδ 、より、 へ′、′を代入すると、 を用いてωR1を消去すると、 これから次式のようにC1が求められる。
Assuming that the bridge circuit BC is balanced by adjusting the resistance R 3 , from the balanced condition, Z 1 · Z 4 = Z 2 · Z 3 If this is rearranged, jωC 2 R 1 R 4 = R 3 (1 + jωC 1 R 1 ) (1 + jωC 4 R 4 ) = R 3 (1-ω 2 C 1 R 1 C 4 R 4 ) + jω (C 1 R 1 + C 4 R 4 ) R 3 Therefore, by comparing the real and imaginary parts, ω 2 C 1 R 1 C 4 R 4 −1 = 0 C 2 R 1 R 4 = (C 1 R 1 + C 4 R 4 ) R 3 Here so , More, ωC 4 R 4 = tanδ, more, Substituting ′ and ′ into Eliminating ω R 1 using From this, C 1 is calculated as in the following equation.

ここで上記ののように としたことにより周波数の影響を受けるが、しかしここ
で対象としているのは商用周波数であり、50〜60Hzでは
第5図に示すセラミックコンデンサのtanδ−周波数特
性から理解されるようにtanδは0.02程度であり、誤差
はせいぜい0.04%程度であるから、上式は近似的に ただしC2については、tanδが充分に小さいコンデンサ
を使用することが望ましく、その意味においても、SF6
ガスコンデンサが適当である。
Here as above However, the target here is the commercial frequency, and at 50-60Hz, tanδ is about 0.02 as can be understood from the tanδ-frequency characteristics of the ceramic capacitor shown in Fig. 5. And the error is at most about 0.04%, so the above equation is approximately However, for C 2 , it is desirable to use a capacitor with sufficiently small tan δ, and in that sense, SF 6
A gas condenser is suitable.

ここでブリッジ回路BCに或る電圧が印加されているとき
に、平衡条件を満足したとすると、前式からC1が計測で
きる。コンデンサC1がセラミックコンデンサである場
合、その静電容量には電圧特性があり、その電圧特性に
再現性がある。そしてコンデンサC2、抵抗R4は定数であ
るから、電圧1Vの値に対して各電圧におけるコンデンサ
C1の静電容量の変化倍率は予め第3図のように求めてお
くことができる。
Assuming that the equilibrium condition is satisfied when a certain voltage is applied to the bridge circuit BC, C 1 can be measured from the above equation. When the capacitor C 1 is a ceramic capacitor, its capacitance has a voltage characteristic, and the voltage characteristic has reproducibility. Since the capacitor C 2 and the resistor R 4 are constants, the capacitor at each voltage is 1V.
The change ratio of the capacitance of C 1 can be obtained in advance as shown in FIG.

このように、ブリッジ回路BCに1Vの電圧を印加したとき
のコンデンサC1の静電容量に対する各電圧印加時の静電
容量の変化倍率を予め第3図のように求めておけば、測
定対象の電圧を印加したときのコンデンサの静電容量の
変化倍率を求めて第3図の特性曲線と対比することによ
って、そのときのブリッジ回路BCに印加されている測定
対象の電圧を知ることができる。
In this way, if the change ratio of the electrostatic capacity of each voltage to the electrostatic capacity of the capacitor C 1 when the voltage of 1 V is applied to the bridge circuit BC is obtained in advance as shown in FIG. By obtaining the change ratio of the electrostatic capacitance of the capacitor when the voltage is applied and comparing it with the characteristic curve of FIG. 3, the voltage of the measurement object applied to the bridge circuit BC at that time can be known. .

たとえば、ブリッジ回路BCのC2=50pF、R4=200Ωと
し、これに1Vの電圧を印加したとき抵抗R3が10Ωでブリ
ッジ回路が平衡したとすると、このときのコンデンサC1
の静電容量は前式より、 C1=C2・R4/R3=50・200/10 =1000(pF) となる。
For example, if the bridge circuit BC has C 2 = 50 pF and R 4 = 200 Ω, and the resistance R 3 is 10 Ω when a voltage of 1 V is applied to the bridge circuit, the capacitor C 1
According to the previous formula, the capacitance of is C 1 = C 2 · R 4 / R 3 = 50 · 200/10 = 1000 (pF).

そして、このブリッジ回路BCに或る測定対象の電圧Vaを
印加してブリッジ回路BCの平衡をとるために抵抗R3を調
整したところ9.52Ωで平衡したとすると、このときのコ
ンデンサC1′の静電容量は、 C1′=C2・R4/R3=50・200/9.52 ≒1050.4(pF) となる。
Then, when a voltage Va of a certain object to be measured is applied to the bridge circuit BC and the resistance R 3 is adjusted in order to balance the bridge circuit BC, if it is balanced at 9.52Ω, the capacitor C 1 ′ at this time is The capacitance is C 1 ′ = C 2 · R 4 / R 3 = 50 · 200 / 9.52 ≈ 1050.4 (pF).

したがって、印加電圧1VのときのコンデンサC1の静電容
量に対する測定対象の電圧Va印加時の静電容量変化倍率
は C1′/C1=1.05 となり、第3図の特性曲線から測定対象の電圧Va=1000
Vを求めることができる。
Therefore, the capacitance change ratio when the voltage Va to be measured is applied to the capacitance of the capacitor C 1 when the applied voltage is 1 V is C 1 ′ / C 1 = 1.05, and the characteristic curve of FIG. Voltage Va = 1000
You can ask for V.

なお以上の説明は電圧の直接的な測定についてであった
が、定常状態でブリッジ回路BCが平衡するようにしてお
けば、測定電圧が変動したときにその平衡がくずれるの
で検流計Gが振れる。これから電圧の変動を検出するこ
とができるようになる。
Note that the above explanation was about the direct measurement of the voltage, but if the bridge circuit BC is balanced in a steady state, the balance breaks when the measured voltage changes, and the galvanometer G swings. . From now on, it becomes possible to detect the fluctuation of the voltage.

(考案の効果) 以上詳述したようにこの考案によれば、電圧によって静
電容量が変化するコンデンサを使用して、電圧を測定す
ることができるようになり、しかも従来のように低電圧
側で大容量のコンデンサをセラミックコンデンサで実現
するときのような困難性は、ここではなんら発生するこ
とがないなどの効果を奏する。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, it becomes possible to measure the voltage by using a capacitor whose electrostatic capacity changes according to the voltage, and moreover, the low voltage side as in the conventional case. Therefore, the difficulty such as when a large-capacity capacitor is realized by a ceramic capacitor does not occur here.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの考案の一実施例を示す回路図、第2図は第
1図の等価回路図、第3図はコンデンサの特性図、第4
図は従来例の回路図、第5図はセラミックコンデンサの
tanδ−周波数特性図である。 C1,C2,…コンデンサ、R3,R4…抵抗、BC…ブリッジ回
路、G…検流計、
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1, FIG. 3 is a characteristic diagram of a capacitor, and FIG.
Figure is the circuit diagram of the conventional example, and Figure 5 is the ceramic capacitor.
It is a tan (delta) -frequency characteristic figure. C 1 , C 2 , ... Capacitor, R 3 , R 4 ... Resistor, BC ... Bridge circuit, G ... Galvanometer,

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】電圧によって静電容量が変化する第1のコ
ンデンサと、電圧によって静電容量が変化しない第2の
コンデンサとをそれぞれ別の辺に、また他の各辺に測定
用のインピーダンス素子を接続したブリッジ回路を構成
し、前記第1と第2のコンデンサが接続されてある辺の
接続点と、これに相対する接続点との間に、測定対象の
電圧を印加し、前記ブリッジ回路が平衡するときの、前
記第1のコンデンサの静電容量の変化倍率から、前記測
定対象の電圧を計測してなる高電圧測定装置。
1. An impedance element for measurement, wherein a first capacitor whose capacitance changes with voltage and a second capacitor whose capacitance does not change with voltage are provided on different sides, and on each of the other sides. A bridge circuit in which a voltage to be measured is applied between a connection point on the side to which the first and second capacitors are connected and a connection point opposite thereto, and the bridge circuit is connected. A high-voltage measuring device obtained by measuring the voltage of the measurement target from the change rate of the capacitance of the first capacitor when the two are balanced.
JP15755586U 1986-10-15 1986-10-15 High voltage measuring device Expired - Lifetime JPH075421Y2 (en)

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JPS6363775U JPS6363775U (en) 1988-04-27
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