ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
HIGH VOLTAGE MEASURING DEVICE

Изобретение относится к области высоковольтной техники и может быть использовано для измерения высоких напряжений переменного и постоянного тока положительной или отрицательной полярности, в качестве безопасного, переносного, портативного устройства в сложных климатических условиях.
Известны высоковольтные измерительные устройства (киловольтметры электростатические) лабораторного типа С197 [1] Фиг. 1, которые измеряют напряжения постоянного и переменного тока до 30 кВ, имеют массу 8,5 кг и габаритные размеры 250×490×230 мм, небезопасные в использовании вне лабораторных условий, так как имеют открытый выход для подключения измерительного кабеля. Недостатками С197 являются также необходимость питания их от сети 50 Гц и узкий температурный диапазон эксплуатации от 10 до 35°C.
Другим высоковольтным измерительным устройством, является киловольтметр С196М Фиг. 2 [2]. Прибор измеряет напряжение переменного тока до 30 кВ 50 Гц и постоянного тока до 40 кВ. Он состоит из высоковольтного делителя и измерительного блока, соединенных между собой кабелем, его масса составляет 4 кг, а габаритные размеры 250×220×575 мм. Недостатком прибора, затрудняющим его использование вне лабораторных помещений, являются внушительные массогабаритные характеристики, а также наличие открытого контакта для подсоединения измерительного кабеля. Прибор состоит из двух частей, питается от сети 50 Гц и эксплуатируется при температурах от 5 до 40°C.
Еще одно устройство для измерения высоких напряжений постоянного тока представлено на Фиг. 3. [3] Оно содержит делитель RC-типа, верхнее резистивное плечо, которое соединено с высоковольтной цепью, нижнее емкостное плечо делителя, состоящее из двух последовательно соединенных конденсаторов, к общим выводам которых подключен нагрузочный резистор, газовый разрядник, подключенный к нижнему плечу делителя, последовательно соединенные электронный усилитель, измерительный блок, индикатор, причем вход электронного усилителя подключен к общим выводам конденсаторов. [3].
Недостатком этого устройства является сложная схема построения, включающая электронный усилитель, измерительный блок и индикатор, что снижает ее надежность и влечет за собой зависимость показаний от изменения температуры.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является киловольтметр постоянного тока, предназначенный для измерения напряжений +5000 В и +1000 В, содержащий делители напряжения 4 общим сопротивлением 95 МОм и 20 МОм (5) соответственно. Верхние плечи делителей подключены к соединителям X1 (1), Х2 (2) (СР-75-54ПВ) нижние - соединены вместе и подключены к первому выводу микроамперметра (6) 50 мкА, шунтированного конденсатором (7) 0,01 мкФ, второй вывод которого подсоединен к минусу измеряемого источника напряжения Х3 (3) [4] (Фиг. 4).
Недостатком этого технического решения является измерения только положительных высоковольтных напряжений, невозможность измерения переменного высоковольтного напряжения, несоответствие соединителей СР-75-54ПВ уровню подключаемого к ним напряжения, что не обеспечивает безопасность использования устройства.
Целью изобретения является расширение возможности использования высоковольтного измерительного устройства для измерения положительных и отрицательных напряжений постоянного тока, напряжений переменного тока 50, 400 и более Гц, повышение надежности и безопасности его эксплуатации в диапазоне температур от минус 50 до плюс 50°C, улучшение массогабаритных характеристик.
Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтном измерительном устройстве (Фиг. 5) резистивный делитель R1…R6 (4), выполнен на высоковольтных резисторах R1…R6 (Р1-32) с повышенной точностью и температурной стабильностью, верхнее плечо которого соединено с входным высоковольтным малогабаритным соединителем 1, а нижнее - с первым выводом контрольного резистора 8, соединенного вторым выводом с корпусом устройства, при этом, микроамперметр 6, осуществляющий измерение напряжения, подключен к контрольному резистору 8 через мостовой выпрямитель 9…12, благодаря которому реализуется возможность измерения переменного и постоянного напряжения положительной и отрицательной полярности. С целью увеличения точности измерения напряжения введены переменные резисторы отдельно для постоянного 13 и переменного 14 напряжений, что позволяет подстроить показания переменного напряжения под эффективное, принятое в обыденной практике.
Элементы устройства не зависят от частоты, поэтому оно может измерять напряжение 50, 400 и более Гц. Конденсатор 7, шунтирующий микроамперметр 6, имеет относительно небольшую емкость и служит защитой от высоковольтных наводок, а также в качестве сглаживающего фильтра.
Надежность высоковольтного измерительного устройства обеспечивается использованием высоковольтных резисторов типа Р1-32 и входного соединителя высоковольтного, а безопасность и минимальные массогабаритные характеристики конструкцией Фиг. 6; 7, в которой высоковольтная часть залита эпоксидным компаундом, исключая наружную часть входного высоковольтного соединителя 1. Последний, благодаря своей конструкции [5], использующей высоковольтный провод РМПВ, имеющий на одном конце разрезной контакт для подключения к внутреннему контакту соединителя высоковольтного, а на другом - прижим для подключения к измеряемой высоковольтной цепи не имеет открытых частей и поэтому безопасен в эксплуатации.
Все элементы конструкции размещены в металлическом заземленном корпусе. Широкий диапазон эксплуатационных температур обеспечивается отсутствием зависящих от температуры элементов.
Изготовленный образец показал себя удобным в эксплуатации в лабораторных и полевых условиях. Его масса составляет 2 кг, а габаритные размеры 250×110×70 мм.
Источники информации
1 Киловольтметр электростатический С197 ООО «Росток прибор ЛТД» № Госреестра 11858-89.
2 Киловольтметр С196М ЗАО «ПрофКиП» № Госреестра 64596-16.
3 Пат. 2079847, Республика Беларусь, Устройство для измерения высоких напряжений постоянного тока / Бреднев А.В., Сычик В.А., Уласюк Н.Н., Шабуневский К.К.
4 Павлов А. Самодельный киловольтметр постоянного тока [Электронный ресурс], - http://y12rmk.qrz.ru/kvm/html - статья в интернете.
5 Заявка, Российская Федерация, Соединитель высоковольтный/ Попов С.Г, Ерохин В.Г. - N 201614949/07(065405); приоритет от 18.10.2016.