ОДНОПОЛЮСНЫЙ КИЛОВОЛЬТМЕТР
SINGLE-POLE KILOVOLT-METER

Область техники к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области измерительной техники, в частности к электрическим приборам, которые могут быть использованы для измерения высоких напряжений, в том числе в однопроводный линиях переменного высокого напряжения и в жидких средах.
Уровень техники
Известно устройство для измерения высокого напряжения киловольтметр СКВ-100 ФГУП «НИИЭМП» (http://niiemp.ru/). Конструктивно данный киловольтметр состоит из высоковольтного частотно-компенсированного резистивно-емкостного делителя напряжений (ДН) и блока измерительного. ДН состоит из высоковольтного плеча, заполненного трансформаторным маслом, в электроизоляционном корпусе, высоковольтного электрода и экрана для некоронирующего подключения к источнику высокого напряжения, низковольтного плеча, конструктивно выполненного в виде основания делителя в металлическом корпусе. Питание прибора аккумуляторное с напряжением 9 В.
Недостатком такого киловольтметра является то, что для измерения высокого напряжения используется двухпроводная технология, высокая стоимость, требуется источник питания.
Известен киловольтметр С197 «Западприбор» (http://zapadpribor.com/s197/). Киловольтметр С197 – прибор электростатической системы со световым указателем в металлическом корпусе. Принцип действия киловольтметра основан на электростатическом взаимодействии, возникающем между двумя телами, находящимися под напряжением относительно друг друга. Киловольтметр должен быть надежно соединен с заземлением. Требует питания 220 В.
Недостатком такого киловольтметра является то, что для измерения высокого напряжения используется двухпроводная технология, высокая стоимость, требуется источник питания.
Известен измеритель высоких напряжений: Электростатический вольтметр (Заявка: 2001114104/09, 22.05.2001, кл. G01R 5/28, G01R 15/00, G01R 19/00). Электростатический вольтметр содержит диэлектрический корпус, два электрода, выводы которых соединены с измерительными клеммами, подвижный элемент, ось, связанную с корпусом и имеющую возможность вращения.
Недостатком такого киловольтметра является то, что для измерения высокого напряжения используется двухпроводная технология и его высокая стоимость.
Описанные выше киловольтметры являются двухполюсниками. Недостатком указанных устройств является то, что при ненадежном заземлении возникает угроза электрического поражения оператора. В двухпроводной линии, подключаемой к киловольтметру, при высоком напряжении возможно короткое замыкание, что может привести к сильному нагреву проводов и к возгоранию материала их изоляции. Если измерение проводится в взрывоопасной среде, например в шахте, то возможен взрыв.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является киловольтметр KB-1/10, изготовитель научный центр “ПЛАЗОН” (http://plazon.ru/kv/kv10.html). Киловольтметр имеет пластмассовый корпус, на передней панели которого установлены два гнезда для подключения высокого напряжения и измерительная головка. Измерение высокого напряжения построено на основе микроамперметра магнитоэлектрической системы. Схема прибора состоит из добавочных резисторов, включенных последовательно с магнитоэлектрической головкой и расположена внутри корпуса. Электрическая схема выполнена навесным монтажом. Измерение переменного напряжения осуществляется по детекторной схеме. Не требует питания.
Недостатком такого киловольтметра является то, что для измерения высокого напряжения этим киловольтметрам требуется подключение к источнику по схеме двухпроводной технологии. Это потенциальный вход и заземление. Если эти провода окажутся слишком близки друг другу, то возможен электрический пробой между ними.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка прибора, позволяющего измерять высокое переменное напряжение с использованием однопроводной технологии.
Поставленная задача решается благодаря тому, что прибор имеет для измерения высокого напряжения только одну измерительную клемму и использует однопроводную технологию. Киловольтметр имеет пластмассовый корпус, на передней панели которого установлена только одна входная клемма и измерительная головка. Внутри корпуса установлена схема, которая содержит первый селеновый столб VD1, конденсатор C1 и второй селеновый столб VD2, включенный встречно. Селеновые столбы VD1, VD2 и конденсатор C1 образуют замкнутый контур, а измерительная головка PA1 подключена параллельно к конденсатору C1. При этом входная клемма X1 подключена и к первому столбу VD1, и ко второму столбу VD2. Измерение высокого напряжения построено на основе микроамперметра магнитоэлектрической системы.
Измерение высокого напряжения с помощью однополюсного киловольтметра заключается том, что для измерения высоковольтного переменного напряжения используется один полюс киловольтметра, не требуется заземления или подключения к корпусу высоковольтного источника. Однополюсный киловольтметр может измерять напряжение как непосредственно при контакте с потенциальным выходом источника, так и на расстоянии, может быть использован для измерения электрического потенциала в жидкости, не требует источников питания.
Технический результат заключается в повышении безопасности, упрощении конструкции путем отказа от двухполюсности и использовании только одного полюса для измерения высокого напряжения.
Перечень фигур
Устройство поясняется схемой однополюсного киловольтметра представленной на фиг. 1
Осуществление изобретения
Однополюсный киловольтметр предназначен для измерения и индикации переменного высоковольтного напряжения.
Устройство содержит корпус, в котором установлена электрическая цепь однополюсного киловольтметра, состоящая из последовательно соединенных первого выпрямительного селенового столба VD1, конденсатора на высокое напряжение C1 и второго выпрямительного селенового столба VD2, включенного встречно и параллельно конденсатору C1, на номинальное напряжение 30 кВ включена измерительная головка PA1 с измерительной шкалой до 100 мкА.
VD1 и VD2 - выпрямители селенового типа Ф (высоковольтные) собраны из элементов с основанием из алюминиевой фольги в корпусе из изоляционного материала с применением контактной пружины.
C1 - Конденсатор низкочастотный, бочоночный с аксиальными стержневыми выводами. Предназначен для использования в цепях постоянного и пульсирующего токов. Номинальное напряжение 30 кВ.
На передней панели корпуса однополюсного киловольтметра смонтированы измерительная PA1 головка и одна входная клемма X1.
Устройство работает следующим образом. Потенциал высокого напряжения порождает индукционный ток, который распространяется по однопроводной линии и образует вихревой ток в электрической цепи однополюсного киловольтметра. Диодные столбы изменяют форму тока на негармоническую, в спектре которого присутствует постоянная составляющая. Эта составляющая заряжает конденсатор C1 до некоторой величины. Измерительная головка показывает величину тока разряда.
Отличительная особенность изобретения состоит в том, что электрическая цепь однополюсного киловольтметра состоит из последовательно соединенных первого селенового столба, конденсатора и второго селенового столба, включенного встречно. Эти элементы образуют индукционное кольцо, в котором образуется индукционный ток. Параллельно конденсатору включена измерительная головка. Используется принцип индукционного распространения вихревого тока в однопроводной линии.
Технико-экономический эффект состоит в простоте конструкции и малом количестве элементов, вследствие чего – малой стоимости и веса изобретения.