RU207874U1 - High voltage meter - Google Patents
High voltage meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU207874U1 RU207874U1 RU2021112265U RU2021112265U RU207874U1 RU 207874 U1 RU207874 U1 RU 207874U1 RU 2021112265 U RU2021112265 U RU 2021112265U RU 2021112265 U RU2021112265 U RU 2021112265U RU 207874 U1 RU207874 U1 RU 207874U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- converter
- capacitor
- amplifier
- model
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
- G01R19/2503—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques for measuring voltage only, e.g. digital volt meters (DVM's)
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электроизмерительной технике, в частности, к измерителю высокого напряжения, предназначенному для измерения высоких напряжений в источниках высокого напряжения (ВН). Техническим результатом заявленной полезной модели является увеличение точности измерения. Измеритель ВН содержит корпус, в котором расположены последовательно соединенные высоковольтный конденсатор, операционный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок цифровой обработки и блок обработки и индикации.The utility model relates to electrical measuring equipment, in particular, to a high voltage meter intended for measuring high voltages in high voltage sources (HV). The technical result of the claimed utility model is to increase the measurement accuracy. The HV meter contains a housing in which a high-voltage capacitor, an operational amplifier, an analog-to-digital converter, a digital processing unit and a processing and display unit are located.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Полезная модель относится к электроизмерительной технике, в частности, к измерителю высокого напряжения, предназначенному для измерения высоких напряжений в источниках высокого напряжения (ВН).The utility model relates to electrical measuring equipment, in particular, to a high voltage meter intended for measuring high voltages in high voltage sources (HV).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY
Из уровня техники известен высоковольтный экранированный делитель напряжения, раскрытый в RU 157954 U1, опубл. 20.12.2015. Высоковольтный экранированный делитель напряжения содержит первый измерительный резистор, подсоединенный между высоковольтным электродом и общей точкой, второй измерительный резистор, подсоединенный между общей точкой и заземленным электродом, измерительный выход, соединенный с общей точкой, внешний экран, окружающий первый и второй измерительные резисторы, соединенный с заземленным электродом, и внутренний экран, окружающий первый и второй измерительные резисторы и расположенный внутри внешнего экрана, первый изолирующий слой, расположенный между первым измерительным резистором и внутренним экраном, второй изолирующий слой, расположенный между внутренним экраном и внешним экраном. При этом внутренний экран выполнен в виде высоковольтного резистивного экрана, формирующего внутри продольное линейное распределение электрического поля, и подсоединенного между высоковольтным электродом и заземленным электродом.A high-voltage shielded voltage divider is known from the prior art, disclosed in RU 157954 U1, publ. 12/20/2015. The high-voltage shielded voltage divider contains a first measuring resistor connected between the high-voltage electrode and a common point, a second measuring resistor connected between a common point and a grounded electrode, a measuring output connected to a common point, an external shield surrounding the first and second measuring resistors connected to a grounded electrode, and an inner shield surrounding the first and second measuring resistors and located inside the outer shield, a first insulating layer located between the first measuring resistor and the inner shield, a second insulating layer located between the inner shield and the outer shield. In this case, the inner screen is made in the form of a high-voltage resistive screen, which forms a longitudinal linear distribution of the electric field inside, and is connected between the high-voltage electrode and the grounded electrode.
Недостатком раскрытого выше высоковольтного экранированного делителя напряжения являются требования к величине входного сопротивления измерительного прибора, подключенного к выходу делителя, так как она сильно влияет на коэффициент деления делителя.The disadvantage of the high-voltage shielded voltage divider disclosed above is the requirements for the value of the input resistance of the measuring device connected to the output of the divider, since it strongly affects the division ratio of the divider.
Также из уровня техники известен высоковольтный преобразователь напряжения, раскрытый в RU 9970 U1, опубл. 16.05.1999. Высоковольтный преобразователь напряжения содержит высоковольтный конденсатор и токосъемный резистор, причем высоковольтная обкладка конденсатора является входом преобразователя, последовательно соединенные интегратор и усилитель, выход которого является выходом преобразователя. При этом преобразователь снабжен трансформатором тока, первичная обмотка которого включена между низковольтной обкладкой конденсатора и землей, преобразователем ток - напряжение на основе операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен токосъемный резистор, причем между входными зажимами усилителя включена вторичная обмотка трансформатора, а выход усилителя подсоединен к входу интегратора.Also known from the prior art is a high-voltage voltage converter disclosed in RU 9970 U1, publ. 05.16.1999. The high-voltage voltage converter contains a high-voltage capacitor and a current-collecting resistor, the high-voltage plate of the capacitor being the input of the converter, an integrator and an amplifier connected in series, the output of which is the output of the converter. In this case, the converter is equipped with a current transformer, the primary winding of which is connected between the low-voltage plate of the capacitor and ground, the current-voltage converter based on the operational amplifier, in the feedback circuit of which a current-collecting resistor is included, and the secondary winding of the transformer is connected between the input terminals of the amplifier, and the amplifier output is connected to the integrator input.
Недостатком раскрытого выше преобразователя является наличие погрешностей при измерении, вносимых трансформатором.The disadvantage of the converter disclosed above is the presence of measurement errors introduced by the transformer.
Кроме того, из уровня техники известен высоковольтный преобразователь напряжения, раскрытый в SU 991314 U1, опубл. 23.01.1983. Преобразователь напряжения содержит высоковольтный конденсатор, резистор, интегратор и усилитель мощности.In addition, a high-voltage voltage converter is known from the prior art, disclosed in SU 991314 U1, publ. 01/23/1983. The voltage converter contains a high voltage capacitor, resistor, integrator and power amplifier.
Недостатком раскрытого выше преобразователя напряжения является временной дрейф напряжения на выходе интегратора, сказывающийся на точности преобразования малых значений напряжения.The disadvantage of the voltage converter disclosed above is the time drift of the voltage at the output of the integrator, which affects the accuracy of converting small voltage values.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИUSEFUL MODEL DISCLOSURE
Задачей заявленной полезной модели является разработка измерителя высокого напряжения, имеющего упрощенную конструкцию.The objective of the claimed utility model is to develop a high voltage meter with a simplified design.
Техническим результатом заявленной полезной модели является увеличение точности измерения.The technical result of the claimed utility model is to increase the measurement accuracy.
Указанный технический результат достигается за счет того, что измеритель ВН содержит корпус, в котором расположены последовательно соединенные высоковольтный конденсатор, операционный усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок цифровой обработки и блок обработки и индикации.The specified technical result is achieved due to the fact that the HV meter contains a housing in which a series-connected high-voltage capacitor, an operational amplifier, an analog-to-digital converter (ADC), a digital processing unit and a processing and display unit are located.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Полезная модель будет более понятной из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:The utility model will be more understandable from the description, which is not restrictive and given with links to the attached drawings, which show:
Фиг. 1 - Структурная схема заявленного устройства.FIG. 1 - Block diagram of the claimed device.
1 - высоковольтный конденсатор; 2 - преобразователь-усилитель; 3 - АЦП; 4 - блок цифровой обработки; 5 - блок вычислений и индикации.1 - high voltage capacitor; 2 - converter-amplifier; 3 - ADC; 4 - digital processing unit; 5 - block of calculations and indication.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИIMPLEMENTATION OF THE USEFUL MODEL
Измеритель ВН содержит корпус, в котором расположены последовательно электрически соединенные высоковольтный конденсатор (1), преобразователя-усилителя (2), АЦП (3), блок (4) цифровой обработки и блок (5) вычислений и индикации, которые жестко закреплены в корпусе.The HV meter contains a housing in which a high-voltage capacitor (1), a converter-amplifier (2), an ADC (3), a digital processing unit (4) and a calculation and display unit (5) are located in series, which are rigidly fixed in the housing.
Высоковольтный конденсатор (1) высоковольтной обкладкой подключают к измеряемому высокому напряжению (UBH). Величина протекающего при этом через конденсатор (1) на вход преобразователя-усилителя (2) тока IBH полностью определяется величиной приложенного к конденсатору (1) напряжения по формуле [1]The high-voltage capacitor (1) is connected with a high-voltage plate to the measured high voltage (U BH ). The value of the current I BH flowing through the capacitor (1) to the input of the converter-amplifier (2) is completely determined by the value of the voltage applied to the capacitor (1) according to the formula [1]
где I - сила тока, А; U - напряжение, В; Z - комплексное сопротивление, Ом, определяется сопротивлением последовательно соединенного конденсатора (1) и R - входного сопротивления преобразователя-усилителя(2) по формуле [2]where I is the current strength, A; U - voltage, V; Z - complex resistance, Ohm, is determined by the resistance of the series-connected capacitor (1) and R - input resistance of the converter-amplifier (2) according to the formula [2]
где R - сопротивление преобразователя-усилителя, Ом; F - частота приложенного к конденсатору напряжения, Гц; С - емкость конденсатора (1), Ф.where R is the resistance of the converter-amplifier, Ohm; F is the frequency of the voltage applied to the capacitor, Hz; C is the capacitance of the capacitor (1), F.
Так как входное сопротивление R преобразователя-усилителя (2) пренебрежимо мало (50 Ом) и не оказывает влияния на величину тока IBH, то формула [2] приобретает вид [3]. Since the input resistance R of the converter-amplifier (2) is negligible (50 Ohm) and does not affect the value of the current I BH , then the formula [2] takes the form [3].
Величина тока IBH определяется сопротивлением конденсатора на частоте измеряемого напряжения, которое имеет величину от сотен МОм до десятков ГОм. В преобразователе-усилителе (2) входной ток Iвн преобразуется в напряжение, поступающее далее на АЦП (3). АЦП (3) производит преобразование напряжения, поступившего от преобразователя-усилителя в цифровой код. По результатам этого преобразования, при необходимости, АЦП производит корректировку коэффициента преобразования преобразователя-усилителя (2) для достижения наилучшей точности. Блок (4) цифровой обработки принимает данные с АЦП (3) и производит вычисление действующего и амплитудного значения и тока Iвн по формулам [4] [5]The magnitude of the current I BH is determined by the resistance of the capacitor at the frequency of the measured voltage, which has a value from hundreds of MΩ to tens of GΩ. In the converter-amplifier (2), the input current Ivn is converted into a voltage that is fed further to the ADC (3). ADC (3) converts the voltage received from the converter-amplifier into a digital code. Based on the results of this conversion, if necessary, the ADC adjusts the conversion factor of the converter-amplifier (2) to achieve the best accuracy. Block (4) digital processing receives data from the ADC (3) and calculates the effective and amplitude values and current Ivn according to the formulas [4] [5]
где Irms - действующее значение силы тока, А; I1, …, In - полученный с АЦП отсчет мгновенного значения силы тока, А.where Irms- effective value of the current strength, A; I1, ..., In - obtained from the ADC readout of the instantaneous value of the current strength, A.
Период тока Iвн определяется как двойной интервал времени, между парами соседних разнополярных отсчетов Iвн. Полученные результаты вычислений передаются в блок (5) вычислений и индикации. The current period Ivn is defined as a double time interval between pairs of adjacent bipolar readings Ivn. The obtained calculation results are transferred to the calculation and display unit (5).
Блок (5) вычислений и индикации на основе данных, полученных в блоке цифровой обработки (4) принимает решение о необходимости корректировки коэффициента преобразования усилителя-преобразователя(2) блоком АЦП(3), вычисляет действующее и амплитудное значение напряжения Uвн по формуле [6]The unit (5) of calculations and indication based on the data obtained in the digital processing unit (4) makes a decision on the need to correct the conversion factor of the amplifier-converter (2) by the ADC unit (3), calculates the effective and amplitude value of the voltage Uvn according to the formula [6]
где U - напряжение, В; I - сила тока, А; F - частота приложенного к конденсатору напряжения, Гц; С - емкость конденсатора (1), Ф.where U is voltage, V; I - current strength, A; F is the frequency of the voltage applied to the capacitor, Hz; C is the capacitance of the capacitor (1), F.
из известных параметров конденсатора (1) (емкости (C)) и вычисленных в блоке цифровой обработки(4) амплитудного и действующего значений тока Iвн и значения частоты F, вычисленного из измеренной блоком(4) величины периода и выводит эти значения на цифровой индикатор.from the known parameters of the capacitor (1) (capacitance (C)) and calculated in the digital processing unit (4) the amplitude and effective values of the current Iin and the frequency value F calculated from the period value measured by the unit (4) and outputs these values to a digital indicator.
Как показали эксперименты, заявленное устройство по сравнению с прототипом позволяет повысить точность измерения на 5-15 % за счет отсутствия в цепи преобразования интегратора, приводящего к значительному дрейфу нулевого значения, и, соответственно, существенному снижению точности измерений, особенно для малых значений входного сигнала. Experiments have shown that the claimed device, in comparison with the prototype, makes it possible to increase the measurement accuracy by 5-15% due to the absence of an integrator in the conversion circuit, which leads to a significant drift of the zero value, and, accordingly, to a significant decrease in the measurement accuracy, especially for small values of the input signal.
Полезная модель была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие ее сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, полезную модель следует считать ограниченным по объему только ниже следующей формулой полезной модели.The utility model has been disclosed above with reference to a specific embodiment. For specialists, other embodiments of the utility model may be obvious that do not change its essence, as it is disclosed in the present description. Accordingly, the utility model should be considered limited in scope only below the following utility model formula.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021112265U RU207874U1 (en) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | High voltage meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021112265U RU207874U1 (en) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | High voltage meter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU207874U1 true RU207874U1 (en) | 2021-11-22 |
Family
ID=78719614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021112265U RU207874U1 (en) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | High voltage meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU207874U1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2343494C1 (en) * | 2007-06-20 | 2009-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Multichannel resistive sensors resistance - voltage converter |
| CN204514990U (en) * | 2015-03-16 | 2015-07-29 | 中国计量学院 | Based on the electronic type voltage transformer that electric capacity is in parallel with RC divider |
| WO2017100738A1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | Microchip Technology Incorporated | Voltage measurement circuit |
| US10175268B2 (en) * | 2015-04-17 | 2019-01-08 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Actively calibrated capacitively coupled electrostatic device for high voltage measurement |
| US10352967B2 (en) * | 2016-11-11 | 2019-07-16 | Fluke Corporation | Non-contact electrical parameter measurement systems |
-
2021
- 2021-04-28 RU RU2021112265U patent/RU207874U1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2343494C1 (en) * | 2007-06-20 | 2009-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Multichannel resistive sensors resistance - voltage converter |
| CN204514990U (en) * | 2015-03-16 | 2015-07-29 | 中国计量学院 | Based on the electronic type voltage transformer that electric capacity is in parallel with RC divider |
| US10175268B2 (en) * | 2015-04-17 | 2019-01-08 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Actively calibrated capacitively coupled electrostatic device for high voltage measurement |
| WO2017100738A1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | Microchip Technology Incorporated | Voltage measurement circuit |
| US10352967B2 (en) * | 2016-11-11 | 2019-07-16 | Fluke Corporation | Non-contact electrical parameter measurement systems |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Development of precision DC high-voltage dividers | |
| US20140247056A1 (en) | Method and Apparatus for Calibrating Voltage Transformer Serial Addition | |
| Mohns et al. | A wideband current transformer bridge | |
| CN102707149A (en) | Integrating contact resistance measuring system and method | |
| RU207874U1 (en) | High voltage meter | |
| CN102445608A (en) | Monitoring device and calibration method for electric energy quality | |
| CN113933593A (en) | Large-section cable conductor alternating current equivalent resistance test system and method based on current comparator | |
| CN103308878A (en) | On-site detection device for resistor divider in high-voltage direct current power transmission and transformation system | |
| Van Den Brom et al. | Voltage dependence of the reference system in medium-and high-voltage current transformer calibrations | |
| Blajszczak | Resistive voltage divider for higher harmonics measurement in 400 kV network | |
| Slomovitz et al. | Resistor dividers for power quality meters | |
| Chen et al. | Reference system for current sensor calibrations at power frequency and for wideband frequencies | |
| Grubmüller et al. | A digital isolated high voltage probe for measurements in power electronics | |
| Miljanic | Calibrator for alternating voltage, current, and power | |
| RU152974U1 (en) | HIGH VOLTAGE DIGITAL CURRENT MEASUREMENT DEVICE | |
| Espel et al. | Characterization of analogue-to-digital converters of a commercial digital voltmeter in the 20 Hz to 400 Hz frequency range | |
| CN212622763U (en) | Impedance compensation circuit and direct-current precise ultrahigh-voltage converter | |
| RU198991U1 (en) | NON-INVASIVE DEVICE FOR REMOTE CONVERSION OF CURRENT AND VOLTAGE IN A HIGH-VOLTAGE NETWORK | |
| CN104502673A (en) | AC-DC general current true RMS transmitter | |
| Jäschke et al. | Metrological frequency response analysis of a high current instrument transformer | |
| Crotti et al. | Frequency calibration of voltage transformers by digital capacitance bridge | |
| CN203250018U (en) | On-site calibrating device for resistor attenuator in high voltage direct current power transmission and transformation system | |
| RU150413U1 (en) | ADDITION TO DIGITAL VOLTMETER FOR MEASURING CURRENT FEMTOAMPER RANGE | |
| RU150385U1 (en) | HIGH VOLTAGE DIGITAL CURRENT MEASUREMENT DEVICE | |
| RU150176U1 (en) | HIGH VOLTAGE DIGITAL CURRENT MEASUREMENT DEVICE |