RU2649652C1 - Capacitor voltage divider - Google Patents

Capacitor voltage divider Download PDF

Info

Publication number
RU2649652C1
RU2649652C1 RU2016148509A RU2016148509A RU2649652C1 RU 2649652 C1 RU2649652 C1 RU 2649652C1 RU 2016148509 A RU2016148509 A RU 2016148509A RU 2016148509 A RU2016148509 A RU 2016148509A RU 2649652 C1 RU2649652 C1 RU 2649652C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
washers
voltage
divider
measuring
electrode
Prior art date
Application number
RU2016148509A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Леонидович Юрьев
Татьяна Васильевна Лойко
Света Львовна Эльяш
Дмитрий Павлович Николаев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2016148509A priority Critical patent/RU2649652C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2649652C1 publication Critical patent/RU2649652C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/04Voltage dividers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the technique of measuring high pulse voltages and can be used to record high-voltage pulses of a nanosecond duration. Capacitive voltage divider contains a metal housing and a high-voltage and a low-voltage arms. High-voltage arm is formed by a capacitance between the high-voltage electrode and the measuring electrode of the divider. Low-voltage arm is made in the form of a multilayer foil capacitor, wherein one terminal of the capacitor is connected to the measuring electrode of the divider, the other terminal is connected to its sealed housing. Herewith the divider housing is made detachable and consists of a branch pipe and a cover; in the housing there is an additionally installed unit of the signal transmission to the measuring duct, wherein the unit is a homogeneous transmission line consisting of a high frequency connector and pairs of external and internal coaxial conductors connected using collet contacts. In one of the pairs between the contact and the measuring electrode a ceramic disc is hermetically installed, and the high-frequency connector is installed in the cover. Multilayer foil capacitor is made in the form of alternating potential and grounded foil ring washers, between which dielectric washers are laid. Measuring electrode is fixed to the end of the branch pipe, it has a T-shaped section and contains a disc portion facing the high-voltage electrode, and also a core ledge connected to the unit of the signal transmission to the measuring duct. Internal surface of the branch pipe contains a next-to-the-end cylindrical section, the potential washers are put with tightness onto the core ledge, and the grounded washers are inserted with tightness into the cylindrical section of the branch pipe.
EFFECT: technical result is expansion of operational capabilities of the divider by providing its operation in a liquid dielectric, in a gas under high pressure and the possibility of changing the capacitance of the foil capacitor, and also by improving the processability of its assembling and repair and improving the time resolution.
8 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике измерений высоких импульсных напряжений и может быть использовано для регистрации высоковольтных импульсов наносекундной длительности.The invention relates to techniques for measuring high pulse voltages and can be used to register high-voltage pulses of nanosecond duration.

Известен емкостный делитель напряжения (Патент №1151095 РФ, МПК G01R 15/04. Емкостный делитель импульсов высокого напряжения наносекундной и субнаносекундной длительности. Желтов К.А., Петренко А.Н. 3530361/21. Заявлено 29.12.82. Опубликовано 20.04.1996), установленный на внешнем кондукторе высоковольтной передающей линии и содержащий высоковольтное и низковольтное плечи. Емкость конденсатора низковольтного плеча образована внутренним кондуктором (измерительным электродом делителя) низкоомной конической коаксиальной линии и заземленным внешним кондуктором передающей высоковольтной линии. Емкость конденсатора высоковольтного плеча образована плоскостью торца внутреннего кондуктора конической линии и внутренним кондуктором высоковольтной передающей линии (высоковольтным электродом).Known capacitive voltage divider (Patent No. 1151095 of the Russian Federation, IPC G01R 15/04. Capacitive divider of high voltage pulses of nanosecond and subnanosecond duration. Zheltov K.A., Petrenko A.N. 3530361/21. Declared 12/29/1996. ) mounted on the external conductor of the high-voltage transmission line and containing high-voltage and low-voltage shoulders. The capacitance of the low voltage arm capacitor is formed by the internal conductor (measuring electrode of the divider) of the low impedance conical coaxial line and the grounded external conductor of the transmitting high voltage line. The capacitor of the high voltage arm is formed by the plane of the end face of the internal conductor of the conical line and the internal conductor of the high voltage transmission line (high voltage electrode).

Недостатками данного делителя являются невозможность использования его в высоковольтных устройствах с газовой изоляцией, находящейся под высоким давлением, в вакуумных камерах, а также малая длительность регистрируемых импульсов (всего несколько наносекунд).The disadvantages of this divider are the impossibility of using it in high-voltage devices with gas insulation under high pressure in vacuum chambers, as well as the short duration of the recorded pulses (only a few nanoseconds).

Наиболее близким к заявляемому является емкостный делитель напряжения (Зайцев В.И., Олейник Г.М., Ямпольский И.Р. Наносекундный датчик напряжения // ПТЭ. 1984. №2. С. 109-111), содержащий герметичный корпус. Низковольтное плечо делителя содержит низкоиндуктивный фольговый конденсатор, выполненный в виде трехслойной ленты (две полосы алюминиевой фольги, разделенные фторопластовой пленкой), уложенной гармошкой за один оборот вокруг измерительного электрода. Один вывод конденсатора соединен с измерительным электродом делителя, другой вывод соединен с его корпусом. Высоковольтное плечо образовано емкостью между высоковольтным электродом и измерительным электродом делителя.Closest to the claimed is a capacitive voltage divider (Zaitsev V.I., Oleinik G.M., Yampolsky I.R. Nanosecond voltage sensor // PTE. 1984. No. 2. S. 109-111), containing a sealed enclosure. The low-voltage arm of the divider contains a low-inductive foil capacitor made in the form of a three-layer tape (two strips of aluminum foil separated by a fluoroplastic film), laid accordion in one revolution around the measuring electrode. One terminal of the capacitor is connected to the measuring electrode of the divider, the other terminal is connected to its housing. The high voltage arm is formed by the capacitance between the high voltage electrode and the measuring electrode of the divider.

Недостатками этого делителя также является невозможность использования его в линиях с газовой изоляцией, находящейся под высоким давлением, вакуумных камерах, низкая технологичность изготовления и недостаточное временное разрешение (около 2 нс) для работ с генераторами высоковольтных импульсов длительностью менее 2 нс.The disadvantages of this divider are also the impossibility of using it in gas-insulated lines under high pressure, vacuum chambers, low manufacturability and insufficient time resolution (about 2 ns) for working with high-voltage pulse generators with a duration of less than 2 ns.

При создании данного изобретения решалась задача создания емкостного делителя высоких напряжений для регистрации наносекундных импульсов напряжения в высоковольтных устройствах с любым видом изолирующей среды.When creating this invention, the problem was solved of creating a capacitive high voltage divider for recording nanosecond voltage pulses in high-voltage devices with any type of insulating medium.

Техническим результатом является расширение эксплуатационных возможностей делителя за счет обеспечения его работы в жидком диэлектрике, в газе, находящемся под высоким давлением, и возможности изменения емкости фольгового конденсатора, а также за счет повышения технологичности его сборки и ремонта и улучшения временного разрешения.The technical result is to expand the operational capabilities of the divider by ensuring its operation in a liquid dielectric, in a gas under high pressure, and the possibility of changing the capacitance of the foil capacitor, as well as by improving the manufacturability of its assembly and repair and improving the time resolution.

Дополнительным техническим результатом является повышение термостойкости делителя, что дает возможность работы делителя в условиях повышенных температур и вакуума.An additional technical result is to increase the heat resistance of the divider, which makes it possible to work the divider in conditions of elevated temperatures and vacuum.

Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным емкостным делителем напряжения, содержащим металлический корпус, высоковольтное и низковольтное плечи, высоковольтное плечо образовано емкостью между высоковольтным электродом и измерительным электродом делителя, низковольтное плечо выполнено в виде многослойного фольгового конденсатора, один вывод конденсатора соединен с измерительным электродом делителя, другой вывод соединен с его корпусом, корпус делителя выполнен герметичным, новым является то, что корпус делителя выполнен разъемным и состоит из патрубка и крышки, при этом в корпусе дополнительно установлен узел передачи сигнала в измерительный тракт, причем узел представляет собой однородную передающую линию, состоящую из высокочастотного разъема и пар наружных и внутренних коаксиальных проводников, соединенных с использованием цанговых контактов, а в одной из пар между разъемом и измерительным электродом герметично установлен керамический диск, высокочастотный разъем установлен в крышке, многослойный фольговый конденсатор выполнен в виде чередующихся потенциальных и заземленных кольцевых шайб из фольги, между которыми проложены диэлектрические кольцевые шайбы, измерительный электрод закреплен на торце патрубка, имеет Т-образное сечение и содержит дисковый участок, обращенный к высоковольтному электроду, а также стержневой выступ, подключенный к узлу передачи сигнала в измерительный тракт, внутренняя поверхность патрубка содержит приторцевой цилиндрический участок, потенциальные шайбы надеты с натягом на стержневой выступ, а заземленные шайбы вставлены с натягом в цилиндрический участок патрубка.The specified technical result is achieved in that, in comparison with the known capacitive voltage divider containing a metal casing, high voltage and low voltage arms, the high voltage arm is formed by the capacitance between the high voltage electrode and the measuring electrode of the divider, the low voltage arm is made in the form of a multilayer foil capacitor, one capacitor terminal is connected to the measuring electrode of the divider, the other terminal is connected to its housing, the housing of the divider is sealed, new is that the divider case is made detachable and consists of a nozzle and a cover, while in the case an additional signal transmission unit is installed in the measuring path, the node being a uniform transmission line consisting of a high-frequency connector and pairs of external and internal coaxial conductors connected using collet contacts, and in one of the pairs between the connector and the measuring electrode a ceramic disk is sealed, a high-frequency connector is installed in the lid, a multilayer foil capacitor It is made in the form of alternating potential and grounded ring washers made of foil, between which dielectric ring washers are laid, the measuring electrode is fixed at the end of the nozzle, has a T-shaped section and contains a disk section facing the high-voltage electrode, as well as a rod protrusion connected to the transmission unit signal into the measuring path, the inner surface of the nozzle contains a frontal cylindrical section, potential washers are fitted with an interference fit on the rod protrusion, and grounded washers are inserted s with an interference fit into the cylindrical nozzle portion.

Кроме того, заземленные шайбы содержат, по меньшей мере, три радиальных выступа, радиальные выступы образованы лысками на боковой поверхности шайб.In addition, the grounded washers contain at least three radial protrusions, the radial protrusions are formed by flats on the side surface of the washers.

Диэлектрические кольцевые шайбы могут быть выполнены из лавсановой пленки толщиной 0.02-0.05 мм.Dielectric ring washers can be made of dacron film 0.02-0.05 mm thick.

Диэлектрические кольцевые шайбы могут быть выполнены из слюды толщиной 0.02-0.05 мм.Dielectric ring washers can be made of mica with a thickness of 0.02-0.05 mm.

Потенциальные шайбы надеты с натягом на стержневой выступ по посадке H8/z8, и заземленные шайбы вставлены с натягом в цилиндрический участок патрубка по посадке H8/z8.Potential washers are fitted with an interference fit to the H8 / z8 rod protrusion, and grounded washers are inserted with interference into the cylindrical portion of the H8 / z8 fitting.

Потенциальные и заземленные шайбы выполнены из нержавеющего металла или имеют нержавеющее покрытие.Potential and grounded washers are made of stainless steel or have a stainless coating.

Керамический диск выполнен из корундовой керамики.The ceramic disc is made of corundum ceramics.

Выполнение корпуса делителя разъемным, из патрубка и крышки, позволяет расположить фольговый конденсатор низковольтного плеча в патрубке вплотную к измерительному электроду, а высокочастотный разъем и узел передачи сигнала в крышке, что дает возможность оперативно и многократно производить разборку и ремонт делителя в случае пробоя или механического повреждения изоляции и обкладок конденсатора низковольтного плеча, а также при необходимости изменять емкость конденсатора. Расположение конденсатора низковольтного плеча вплотную к измерительному электроду необходимо для обеспечения максимального временного разрешения делителя при регистрации импульсов наносекундной длительности.The design of the divider housing is detachable, from the nozzle and the cover, allows you to place the foil capacitor of the low voltage arm in the nozzle close to the measuring electrode, and the high-frequency connector and the signal transmission unit in the cover, which makes it possible to quickly and repeatedly disassemble and repair the divider in case of breakdown or mechanical damage insulation and the capacitor plates of the low-voltage arm, and also, if necessary, change the capacitance of the capacitor. The location of the low-voltage arm capacitor close to the measuring electrode is necessary to ensure maximum time resolution of the divider when recording pulses of nanosecond duration.

Установка в корпусе дополнительного узла, представляющего собой однородную передающую линию, состоящую из высокочастотного разъема и пар наружных и внутренних коаксиальных проводников, соединенных с использованием цанговых контактов, позволяет улучшить временное разрешение за счет передачи высокочастотного регистрируемого сигнала с вывода фольгового конденсатора низковольтного плеча в измерительный тракт без искажений, а также осуществлять быстрое и качественное подключение к делителю кабелей, передающих регистрируемый сигнал на осциллограф или другое средство регистрации. При этом протяженность передающей линии может многократно превышать поперечные размеры делителя, что дает возможность размещать измерительный электрод и фольговый конденсатор низковольтного плеча в самых труднодоступных местах. Применение цанговых соединений значительно облегчает процесс разборки и сборки делителя.The installation in the housing of an additional unit, which is a uniform transmission line consisting of a high-frequency connector and pairs of external and internal coaxial conductors connected using collet contacts, can improve the time resolution by transmitting a high-frequency recorded signal from the output of the low-voltage shoulder foil capacitor to the measuring path without distortions, as well as to carry out fast and high-quality connection to the divider of cables transmitting the recorded signal n an oscilloscope or other means of recording. Moreover, the length of the transmission line can be many times greater than the transverse dimensions of the divider, which makes it possible to place the measuring electrode and the foil capacitor of the low voltage arm in the most inaccessible places. The use of collet joints greatly facilitates the process of disassembling and assembling the divider.

Герметичная установка изолирующего керамического диска в одной из пар между разъемом и измерительным электродом обеспечивает возможность работы делителя при наличии высокого давления (до 5 МПа и выше) газового или жидкого диэлектрика со стороны измерительного электрода. Такая возможность обусловлена высокой механической прочностью, например, корундовой керамики типа ВК94-1. При этом керамический диск с припаянными к нему коаксиальными проводниками является участком передающей линии, что позволяет осуществлять передачу проходящего через него наносекундного импульса без искажений.A sealed installation of an insulating ceramic disk in one of the pairs between the connector and the measuring electrode allows the divider to operate when there is a high pressure (up to 5 MPa and above) of the gas or liquid dielectric from the side of the measuring electrode. This possibility is due to the high mechanical strength, for example, corundum ceramics type VK94-1. In this case, a ceramic disk with coaxial conductors soldered to it is a part of the transmission line, which allows the transmission of a nanosecond pulse passing through it without distortion.

Наличие стержневого выступа у измерительного электрода Т-образного сечения и приторцевого цилиндрического участка патрубка дает возможность обеспечить электрическое соединение потенциальных и заземленных кольцевых шайб из фольги с измерительным электродом и корпусом делителя соответственно за счет того, что потенциальные шайбы надеты с натягом на стержневой выступ, а заземленные шайбы вставлены с натягом в цилиндрический участок патрубка. Величина натяга определяется посадкой Н8/z8, которая одновременно обеспечивает качественный контакт сопрягаемых деталей и отсутствие их заклинивания при разборке делителя. Дисковый участок измерительного электрода образует емкость между измерительным и высоковольтным электродами, достаточную для регистрации высоковольтного импульса с малым уровнем помех.The presence of the rod protrusion of the measuring electrode of the T-shaped section and the frontal cylindrical section of the nozzle makes it possible to ensure electrical connection of the potential and grounded foil ring washers with the measuring electrode and the divider body, respectively, because the potential washers are fitted with an interference fit on the rod protrusion and are grounded the washers are tightened into the cylindrical section of the pipe. The amount of interference is determined by the fit of H8 / z8, which simultaneously provides high-quality contact of the mating parts and the absence of their jamming during disassembly of the divider. The disk portion of the measuring electrode forms a capacitance between the measuring and high-voltage electrodes, sufficient to register a high-voltage pulse with a low noise level.

В отличие от делителя по прототипу, фольговый конденсатор содержит в качестве изоляции между обкладками диэлектрические плоские кольцевые шайбы. При сборке конденсатора шайбы подвергаются только сжатию и не испытывают усилий изгиба или другого вида деформации. Поэтому в заявляемом делителе могут применяться диэлектрические шайбы как из пластических пленок (фторопласт, лавсан, полипропилен и т.д.), так и из сравнительно хрупких материалов, например из слюды. Слюда выдерживает без разрушения высокие температуры, что позволяет применять заявляемый делитель в условиях повышенных температур и производить его отжиг для работы в условиях вакуума в ускорительных трубках или других вакуумных устройствах.Unlike the prototype divider, the foil capacitor contains dielectric flat ring washers as insulation between the plates. When assembling the capacitor, the washers are only compressed and do not experience bending forces or other type of deformation. Therefore, in the inventive divider, dielectric washers can be used both from plastic films (fluoroplast, lavsan, polypropylene, etc.), and from relatively fragile materials, for example, mica. The mica can withstand high temperatures without destruction, which allows the inventive divider to be used at elevated temperatures and annealed it to work in vacuum in accelerator tubes or other vacuum devices.

Таким образом, в данном изобретении реализуется указанный технический результат.Thus, in the present invention implements the specified technical result.

На фиг. 1 показана конструкция заявляемого емкостного делителя напряжения.In FIG. 1 shows the design of the inventive capacitive voltage divider.

На фиг. 2 показана конструкция фольгового конденсатора в заявляемом емкостном делителе напряжения.In FIG. 2 shows the construction of a foil capacitor in the inventive capacitive voltage divider.

На фиг. 3 показана осциллограмма напряжения, зарегистрированная при помощи заявляемого делителя. Развертка по горизонтали - 2 нс/деление.In FIG. 3 shows a voltage waveform recorded using the inventive divider. Horizontal scan - 2 ns / division.

На чертежах обозначены следующие элементы:In the drawings, the following elements are indicated:

1 - заземленный корпус высоковольтного устройства;1 - grounded casing of a high voltage device;

2 - высоковольтный электрод;2 - high voltage electrode;

3 - измерительный электрод:3 - measuring electrode:

4 - патрубок;4 - pipe;

5, 6 - изоляторы;5, 6 - insulators;

7 - дисковый торцевой участок измерительного электрода;7 - disk end section of the measuring electrode;

8 - стержневой выступ измерительного электрода;8 - rod protrusion of the measuring electrode;

9 - цанговый контакт;9 - collet contact;

10 - высокочастотный разъем BNC-7026;10 - high-frequency connector BNC-7026;

11 - пары наружных и внутренних коаксиальных проводников;11 - pairs of external and internal coaxial conductors;

12 - керамический диск;12 - ceramic disk;

13 - крышка;13 - a cover;

14, 15, 16 - цанговые контакты:14, 15, 16 - collet contacts:

17 - многослойный фольговый конденсатор;17 - a multilayer foil capacitor;

18 - потенциальные кольцевые шайбы из фольги;18 - potential foil ring washers;

19 - заземленных кольцевые шайбы из фольги;19 - grounded foil ring washers;

20 - диэлектрические кольцевые шайбы;20 - dielectric ring washers;

21 - приторцевой цилиндрический участок патрубка;21 - a frontal cylindrical section of a branch pipe;

22 - изолирующая среда.22 - insulating medium.

Заявляемый емкостный делитель напряжения установлен на заземленном корпусе 1 высоковольтного устройства и служит для регистрации импульсов высокого напряжения на высоковольтном электроде 2. Делитель содержит измерительный электрод 3, установленный в патрубке 4 между изоляторами 5 и 6. Дисковый торцевой участок 7 измерительного электрода 3 обращен к высоковольтному электроду 2 и образует с ним емкость высоковольтного плеча. С обратной стороны измерительный электрод 3 имеет стержневой выступ 8, подключенный посредством цангового контакта 9 к узлу передачи сигнала, состоящему из высокочастотного разъема 10 и трех пар 11 наружных и внутренних коаксиальных проводников. Средняя пара выполнена с керамическим диском 12, герметично впаянным в радиальный зазор между проводниками. Волновое сопротивление всех трех пар и сопротивление разъема равны 50 Ом. Узел передачи сигнала расположен в крышке 13. Для простоты операций отсоединения крышки от патрубка и замены разъема используются цанговые контакты 14, 15 и 16.The inventive capacitive voltage divider is installed on the grounded housing 1 of the high-voltage device and serves to register high voltage pulses on the high-voltage electrode 2. The divider contains a measuring electrode 3 installed in the pipe 4 between the insulators 5 and 6. The disk end section 7 of the measuring electrode 3 is facing the high-voltage electrode 2 and forms with it the capacitance of the high voltage arm. On the reverse side, the measuring electrode 3 has a rod protrusion 8 connected via a collet contact 9 to the signal transmission unit, consisting of a high-frequency connector 10 and three pairs 11 of the external and internal coaxial conductors. The middle pair is made with a ceramic disk 12, hermetically soldered into the radial gap between the conductors. The impedance of all three pairs and the resistance of the connector are 50 ohms. The signal transmission unit is located in the cover 13. For ease of operation, disconnect the cover from the pipe and replace the connector collet contacts 14, 15 and 16 are used.

Между измерительным электродом 3 и патрубком 4 корпуса делителя включен многослойный фольговый конденсатор 17, выполненный в виде чередующихся потенциальных кольцевых шайб 18 и заземленных шайб 19 из фольги, между которыми проложены диэлектрические кольцевые шайбы 20. Потенциальные шайбы надеты с натягом на стержневой выступ 6 измерительного электрода, а заземленные шайбы вставлены с натягом в цилиндрический участок 21 патрубка 4.A multilayer foil capacitor 17 is made between the measuring electrode 3 and the nozzle 4 of the divider body, made in the form of alternating potential ring washers 18 and grounded foil washers 19, between which dielectric ring washers 20 are laid. Potential washers are fitted with an interference fit on the rod protrusion 6 of the measuring electrode, and grounded washers are inserted with interference into the cylindrical section 21 of the pipe 4.

Принцип работы заявляемого емкостного делителя заключается в делении напряжения, поданного на электрод 2, между емкостями высоковольтного и низковольтного плеч обратно пропорционально величине этих емкостей. Высоковольтное плечо образовано емкостью между измерительным электродом 3 и высоковольтным электродом 2 (около 0.05 пФ), низковольтное плечо - емкостью конденсатора 17, которая может варьироваться в широких пределах (от 0 до десятков нанофарад) путем изменения количества фольговых и изоляционных кольцевых шайб. Соответственно, коэффициент деления может быть равным примерно 104-105. Сигнал, полученный после деления высоковольтного импульса, поступает на высокочастотный разъем BNC-7026, к которому подключается измерительный кабель с сопротивлением 50 Ом.The principle of operation of the inventive capacitive divider is to divide the voltage supplied to the electrode 2 between the capacitance of the high-voltage and low-voltage arms inversely to the magnitude of these capacities. The high-voltage arm is formed by the capacitance between the measuring electrode 3 and the high-voltage electrode 2 (about 0.05 pF), the low-voltage arm is formed by the capacitor 17, which can vary over a wide range (from 0 to tens of nanofarads) by changing the number of foil and insulating ring washers. Accordingly, the division ratio may be equal to about 10 4 -10 5 . The signal obtained after dividing the high-voltage pulse is fed to the high-frequency connector BNC-7026, to which a measuring cable with a resistance of 50 Ohms is connected.

Благодаря низкой индуктивности конденсатора 17, малому времени пробега сигнала по его обкладкам (доли наносекунды), а также тому, что сигнал с конденсатора 17 непосредственно поступает на узел передачи сигнала, представляющий собой однородную линию сопротивлением 50 Ом, обеспечивается лучшее временное разрешение по сравнению с делителем по прототипу.Due to the low inductance of the capacitor 17, the small travel time of the signal along its plates (fractions of a nanosecond), and the fact that the signal from the capacitor 17 directly goes to the signal transmission unit, which is a uniform line with a resistance of 50 Ohms, a better time resolution is provided compared to the divider according to the prototype.

При помощи заявляемого делителя напряжения была произведена регистрация импульсов напряжения зарядки формирующей линии в мегавольтном ускорителе (в качестве изолирующей среды 22 был использован азот под давлением 4 МПа) и получена осциллограмма напряжения, показанная на фиг. 3. Передний фронт импульса соответствует зарядке линии, срез - ее быстрой разрядке. Длительность среза не превышает 0.7 нс, что в три раза меньше, чем на осциллограмме, полученной при помощи делителя по прототипу.Using the inventive voltage divider, the pulses of the charging voltage of the forming line were recorded in a megavolt accelerator (nitrogen was used as an insulating medium 22 at a pressure of 4 MPa) and the voltage waveform shown in FIG. 3. The leading edge of the pulse corresponds to the charging of the line, the slice to its fast discharge. The cutoff duration does not exceed 0.7 ns, which is three times less than on the waveform obtained using the divider of the prototype.

Claims (8)

1. Емкостный делитель напряжения, содержащий металлический корпус, высоковольтное и низковольтное плечи, высоковольтное плечо образовано емкостью между высоковольтным электродом и измерительным электродом делителя, низковольтное плечо выполнено в виде многослойного фольгового конденсатора, один вывод конденсатора соединен с измерительным электродом делителя, другой вывод соединен с его корпусом, корпус делителя выполнен герметичным, отличающийся тем, что корпус делителя выполнен разъемным и состоит из патрубка и крышки, при этом в корпусе дополнительно установлен узел передачи сигнала в измерительный тракт, причем узел представляет собой однородную передающую линию, состоящую из высокочастотного разъема и пар наружных и внутренних коаксиальных проводников, соединенных с использованием цанговых контактов, а в одной из пар между разъемом и измерительным электродом герметично установлен керамический диск, высокочастотный разъем установлен в крышке, многослойный фольговый конденсатор выполнен в виде чередующихся потенциальных и заземленных кольцевых шайб из фольги, между которыми проложены диэлектрические кольцевые шайбы, измерительный электрод закреплен на торце патрубка, имеет Т-образное сечение и содержит дисковый участок, обращенный к высоковольтному электроду, а также стержневой выступ, подключенный к узлу передачи сигнала в измерительный тракт, внутренняя поверхность патрубка содержит приторцевой цилиндрический участок, потенциальные шайбы надеты с натягом на стержневой выступ, а заземленные шайбы вставлены с натягом в цилиндрический участок патрубка.1. A capacitive voltage divider comprising a metal housing, a high voltage and a low voltage arm, a high voltage arm is formed by a capacitance between the high voltage electrode and the measuring electrode of the divider, the low voltage arm is made in the form of a multilayer foil capacitor, one terminal of the capacitor is connected to the measuring electrode of the divider, the other terminal is connected to it the casing, the casing of the divider is sealed, characterized in that the casing of the divider is made detachable and consists of a nozzle and a cover, while in the housing has an additional signal transmission unit installed in the measuring path, the node being a uniform transmission line consisting of a high-frequency connector and pairs of external and internal coaxial conductors connected using collet contacts, and a ceramic disk is hermetically sealed in one of the pairs between the connector and the measuring electrode , the high-frequency connector is installed in the cover, the multilayer foil capacitor is made in the form of alternating potential and grounded ring washers made of foul rings, between which dielectric ring washers are laid, the measuring electrode is mounted on the end of the nozzle, has a T-shaped section and contains a disk section facing the high-voltage electrode, as well as a rod protrusion connected to the signal transmission unit in the measuring path, the inner surface of the nozzle contains a cylindrical section, potential washers are fitted with an interference fit on the rod protrusion, and grounded washers are inserted with an interference fit into the cylindrical section of the nozzle. 2. Емкостный делитель напряжения по п. 1, отличающийся тем, что заземленные шайбы содержат по меньшей мере три радиальных выступа.2. A capacitive voltage divider according to claim 1, characterized in that the grounded washers contain at least three radial protrusions. 3. Емкостный делитель напряжения по п. 2, отличающийся тем, что радиальные выступы образованы лысками на боковой поверхности шайб.3. The capacitive voltage divider according to claim 2, characterized in that the radial protrusions are formed by flats on the side surface of the washers. 4. Емкостный делитель напряжения по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрические кольцевые шайбы выполнены из лавсановой пленки толщиной 0.02-0.05 мм.4. A capacitive voltage divider according to claim 1, characterized in that the dielectric ring washers are made of dacron film 0.02-0.05 mm thick. 5. Емкостный делитель напряжения по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрические кольцевые шайбы выполнены из слюды толщиной 0.02-0.05 мм.5. A capacitive voltage divider according to claim 1, characterized in that the dielectric ring washers are made of mica with a thickness of 0.02-0.05 mm. 6. Емкостный делитель напряжения по п. 1, отличающийся тем, что потенциальные шайбы надеты с натягом на стержневой выступ по посадке H8/z8, и заземленные шайбы вставлены с натягом в цилиндрический участок патрубка по посадке H8/z8.6. The capacitive voltage divider according to claim 1, characterized in that the potential washers are fitted with an interference fit on the rod protrusion of the landing fit H8 / z8, and the grounded washers are inserted tightly into the cylindrical portion of the fitting along the landing fit H8 / z8. 7. Емкостный делитель напряжения по п. 1, отличающийся тем, что потенциальные и заземленные шайбы выполнены из нержавеющего металла или имеют нержавеющее покрытие.7. The capacitive voltage divider according to claim 1, characterized in that the potential and grounded washers are made of stainless metal or have a stainless coating. 8. Емкостный делитель напряжения по п. 1, отличающийся тем, что керамический диск выполнен из корундовой керамики.8. Capacitive voltage divider according to claim 1, characterized in that the ceramic disk is made of corundum ceramics.
RU2016148509A 2016-12-09 2016-12-09 Capacitor voltage divider RU2649652C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016148509A RU2649652C1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Capacitor voltage divider

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016148509A RU2649652C1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Capacitor voltage divider

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2649652C1 true RU2649652C1 (en) 2018-04-04

Family

ID=61867400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016148509A RU2649652C1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Capacitor voltage divider

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2649652C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193825U1 (en) * 2019-06-28 2019-11-18 Акционерное общество "Специализированный научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "СНИИП") COAXIAL CONNECTOR FOR ELECTRIC CONTACT OF THE IONIZING RADIATION METER
CN114509585A (en) * 2022-01-27 2022-05-17 西北核技术研究所 Coaxial high-voltage pulse measuring probe structure

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU938161A1 (en) * 1980-06-03 1982-06-23 Предприятие П/Я А-3816 Vacuum capacitive voltage divider
US4700123A (en) * 1985-09-17 1987-10-13 Sigma Instruments, Inc. Power distribution systems and means for control thereof
US20050280423A1 (en) * 2004-06-21 2005-12-22 Barbour Erskine R Method and apparatus for measuring voltage in a power switching device
EP1624311A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-08 Passoni & Villa Fabbrica Isolatori e Condensatori S.p.A. Combined current and voltage measurement transformer of the capacitor bushing type
RU2445637C1 (en) * 2011-01-13 2012-03-20 Открытое Акционерное Общество Холдинговая Компания "Электрозавод" (Оао "Электрозавод") Optoelectronic device for measuring high-frequency voltage on high-voltage leads
RU2525581C1 (en) * 2012-12-26 2014-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Electronic current and voltage sensor on high potential
RU164147U1 (en) * 2016-05-16 2016-08-20 Закрытое акционерное общество "Инженерно-технический центр "Континуум" HIGH VOLTAGE VOLTAGE DIVIDER

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU938161A1 (en) * 1980-06-03 1982-06-23 Предприятие П/Я А-3816 Vacuum capacitive voltage divider
US4700123A (en) * 1985-09-17 1987-10-13 Sigma Instruments, Inc. Power distribution systems and means for control thereof
US20050280423A1 (en) * 2004-06-21 2005-12-22 Barbour Erskine R Method and apparatus for measuring voltage in a power switching device
EP1624311A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-08 Passoni & Villa Fabbrica Isolatori e Condensatori S.p.A. Combined current and voltage measurement transformer of the capacitor bushing type
RU2445637C1 (en) * 2011-01-13 2012-03-20 Открытое Акционерное Общество Холдинговая Компания "Электрозавод" (Оао "Электрозавод") Optoelectronic device for measuring high-frequency voltage on high-voltage leads
RU2525581C1 (en) * 2012-12-26 2014-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Electronic current and voltage sensor on high potential
RU164147U1 (en) * 2016-05-16 2016-08-20 Закрытое акционерное общество "Инженерно-технический центр "Континуум" HIGH VOLTAGE VOLTAGE DIVIDER

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193825U1 (en) * 2019-06-28 2019-11-18 Акционерное общество "Специализированный научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "СНИИП") COAXIAL CONNECTOR FOR ELECTRIC CONTACT OF THE IONIZING RADIATION METER
CN114509585A (en) * 2022-01-27 2022-05-17 西北核技术研究所 Coaxial high-voltage pulse measuring probe structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2948690C (en) A partial discharge acquisition system comprising a capacitive coupling electric field sensor
JP2009020008A (en) Insulation monitoring device for gas insulation equipment
WO2011103775A1 (en) Generation device and method for nominal voltage
JPS6053860A (en) Local discharge measuring device in high-tension switching facility
RU2649652C1 (en) Capacitor voltage divider
Christodoulou et al. Measurement of the resistive leakage current in surge arresters under artificial rain test and impulse voltage subjection
CN103235166A (en) Hand-hole type capacitive voltage divider
CN108152694A (en) A kind of GIS disc insulators detection method for local discharge
KR20120037156A (en) High voltage broadband pulse attenuator having attenuation value self-correcting function
CN104833865A (en) Flat sample space charge distribution measuring apparatus capable of preventing electromagnetic interference and method thereof
Boggs et al. Coupling devices for the detection of partial discharges in gas-insulated switchgear
Wang et al. Capacitive sensor for fast pulsed voltage monitor in transmission line
Burow et al. Can ferrite materials or resonant arrangements reduce the amplitudes of VFTO in GIS
Michelarakis et al. Triple point surface discharge photography in atmospheric gases using intensified high-speed camera system
CN104953470A (en) Gas spark gap switch for nanosecond pulse generator
Ahmed Analysis of partial discharge in OIP bushing models
KR101138413B1 (en) High voltage broadband pulse attenuator
Wang et al. Measurement and analysis of transient overvoltage distribution in the low-voltage winding of 1000 kK power transformer without oil immersion
Jimenez et al. Measurements of surface breakdown voltage of a creeping discharge spark air gap using POM as insulation material
Okabe et al. Circuit models of gas insulated switchgear elements for electromagnetic wave leakage analysis
Ueta et al. Evaluation of breakdown characteristics of gas insulated switchgears for non-standard lightning impulse waveforms-breakdown characteristics for double-frequency oscillations under non-uniform electric field
Kulkarni et al. Concept of series connected vacuum interrupters
RU2739062C1 (en) High-voltage pulse generator
Gao et al. Effect of surface charge on flashover voltage for cross-linked polystyrene (XPS) insulator under nanosecond pulse voltage in vacuum
Zhang et al. Study on the lightning strike discharge characteristics of switchgear air gap at low air pressure condition