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CN107179429B - 一种新型阻容并联分压器 - Google Patents

一种新型阻容并联分压器 Download PDF

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闫家启
苟杨
申赛康
程乐
王亚楠
李志闯
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Abstract

本发明提供一种新型阻容并联分压器，包括高压臂和低压臂，本发明采用多条电容支路并联、在高压臂首端和电容支路串接低阻值的并联阻尼电阻、以及高压臂的首端阻尼电阻和低压臂的低感阻容薄片均采用低感阻容元件等措施，极大地减小了杂散电感，对高频振荡和过冲进行了良好阻尼，并对电压波形进行了优化和调节，可同时测量纳秒脉冲、雷电波、操作冲击、工频交流及直流高电压信号。

Description

一种新型阻容并联分压器
技术领域
本发明属于脉冲功率技术和电力工业领域，特别涉及一种新型阻容并联分压器。
背景技术
分压器是脉冲功率技术和电力工业中高电压测量的关键器件，在纳秒脉冲、雷电冲击、操作冲击、工频交流及直流电压的测量方面具有日益重要的作用。国内外针对分压器开展了持久的研究，常见形式有电阻分压器、电容分压器、阻容串联分压器、阻容并联分压器等。目前，各类分压器均存在难以克服的固有缺陷。
电阻分压器适合测量低频及直流信号，但其响应速度较慢，难以响应快脉冲电压信号；
电容分压器适合测量快脉冲电压信号，但难以测量低频及直流信号；
阻容串联分压器相当于在电容分压器中串接电阻，用以阻尼信号的高频振荡，仍然存在难以测量低频及直流信号的问题；
阻容并联分压器是一种可测量不同频带电压信号的多用途分压器，在高压开关放电、暂态电压监测等领域具有重要的应用价值，其原理是，低频及直流信号由电阻支路测量，高频信号由电容支路测量，从而保证了宽频带信号的测量精度。然而，当前的阻容并联分压器仍存在高频响应慢、前沿过冲和波形振荡等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服当前阻容并联分压器所存在的缺点，提供一种新型的、高精度的阻容并联分压器，此分压器具备从纳秒脉冲、雷电冲击、操作冲击到工频交流及直流电压精确测量的能力。
为达到上述目的，本发明提供一种新型阻容并联分压器，包括高压臂和低压臂，所述高压臂包括绝缘外壳、高压电容、并联阻尼电阻、高压电阻、首端阻尼电阻、上电极、连接电极、引入电极和密封螺母；所述高压电容、并联阻尼电阻、高压电阻和首端阻尼电阻、上电极、连接电极、引入电极、密封螺母通过螺纹和螺杆固定并连接在一起；所述高压电容和并联阻尼电阻串联构成电容支路；所述首端阻尼电阻设置在引入电极与上电极之间；所述低压臂包括低感阻容薄片、金属外壳、下电极、尼龙隔板、香蕉头、匹配电阻和BNC母座；所述低感阻容薄片设置在金属外壳与下电极之间；所述BNC母座固定于金属外壳)上，与匹配电阻和香蕉头串联相接；所述香蕉头穿过低感阻容薄片的中心孔，与下电极相连接；所述低感阻容薄片的上端、下电极和香蕉头连接在一起；所述绝缘外壳、引入电极、金属外壳和BNC母座构成密闭腔体，腔体内部充入绝缘油。
进一步的，所述电容支路数量为1～10个，通过上电极和连接电极并联在一起构成环形电容支路，所述高压电阻设置在环形电容支路中心。
优选的，所述电容支路数量优选6个。
优选的，所述高压电容选用低感的陶瓷电容器，其容值为数十皮法；
所述并联阻尼电阻选用低感的玻璃釉电阻，其阻值为数十到数百欧姆；
所述高压电阻选用低感的玻璃釉电阻，其阻值为数兆到数百兆欧姆；
所述首端阻尼电阻和低感阻容薄片选用低感的玻璃釉电阻或贴片电阻焊接于低感阻容元件制成的电阻，其阻值为数十到数百欧姆。
优选的，所述首端阻尼电阻和低感阻容薄片结构相同，其结构包括与外电路连接的电极A和电极B，电极B内的底部中间设置有凸台，凸台上连接带有若干贴片元件的印制电路板，印制电路板上安装电极A，电极A位于电极B的内部，且电极A与电极B的内壁之间设置有绝缘子，电极A的底部开设有用于安装引出端子的安装孔，电极B的底部开设有用于使引出端子伸出的通孔。
优选的，所述上电极为圆形设计，中间位置上设置有凸台，凸台四周设置有连接固定高压电容的通孔。
优选的，所述连接电极为中空环形设计，中心孔四周设置有连接高压电容和并联阻尼电阻的通孔。
优选的，所述香蕉头为金属材质。
本发明与现有技术相比，采用如上技术方案带来的有益技术效果是：本发明采用多条电容支路并联、在高压臂首端和电容支路串接低阻值的并联阻尼电阻、以及高压臂的首端阻尼电阻和低压臂的低感阻容薄片均采用低感阻容元件等措施，极大地减小了杂散电感，对高频振荡和过冲进行了良好阻尼，并对电压波形进行了优化和调节，可同时测量纳秒脉冲、雷电波、操作冲击、工频交流及直流高电压信号。
附图说明
图1是本发明新型阻容并联分压器的结构示意图；
图2是首端阻尼电阻和低感阻容薄片的结构示意图；
图3是上电极的结构示意图；
图4是连接电极的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种新型阻容并联分压器，包括高压臂1和低压臂2。
高压臂1包括绝缘外壳3、高压电容4、并联阻尼电阻5、高压电阻6、首端阻尼电阻7、上电极8、连接电极9、引入电极10和密封螺母11；高压电容4、并联阻尼电阻5、高压电阻6和首端阻尼电阻7、上电极8、连接电极9、引入电极10、密封螺母11通过螺纹和螺杆固定并连接在一起。
低压臂2包括低感阻容薄片12、金属外壳13、下电极14、尼龙隔板15、香蕉头16、匹配电阻17和BNC母座18；所述绝缘外壳3、引入电极10、金属外壳13和BNC母座(18)构成密闭腔体，腔体内部充入绝缘油。
高压电容4和并联阻尼电阻5串联构成电容支路。优选的，电容支路数量为1～10个，数量越多，性能越好，但体积会过大，综合考虑性能和体积后，电容支路数量选6个时性能最好，电容支路通过上电极8和连接电极9并联在一起构成环形电容支路。高压电容4选用低感的陶瓷电容器，其容值为数十皮法。并联阻尼电阻5选用低感的玻璃釉电阻，其阻值为数十到数百欧姆。高压电阻6设置在环形电容支路中心，选用低电感的玻璃釉电阻，其阻值为数兆到数百兆欧姆。
首端阻尼电阻7设置在引入电极10与上电极8之间，其阻值为数十到数百欧姆，选用低感的玻璃釉电阻或贴片电阻焊接于低感阻容元件制成的电阻。低感阻容薄片12设置于金属外壳13和下电极14之间，其阻值为数十到数百欧姆，选用低感的玻璃釉电阻或贴片电阻焊接于低感阻容元件制成的电阻。BNC母座18通过螺栓固定于金属外壳13上，与匹配电阻17和香蕉头16串联相接。香蕉头16为金属材质，穿过低感阻容薄片12的中心孔，与下电极14相连接。低感阻容薄片12的上端、下电极14和香蕉头16连接在一起。
如图2所示，首端阻尼电阻7和低感阻容薄片12采用相同的结构，其结构包括与外电路连接的电极A 19和电极B 21，电极B内的底部中间设置有凸台，凸台上连接带有若干贴片元件24的印制电路板22，印制电路板22上安装电极A，电极A位于电极B的内部，且电极A与电极B的内壁之间设置有绝缘子23，电极A的底部开设有用于安装引出端子20的安装孔，电极B的底部开设有用于使引出端子20伸出的通孔。
如图3所示，上电极8为圆形设计，中间位置上设置有凸台25，凸台四周设置有连接固定高压电容4的通孔26。
如图4所示，连接电极9为中空环形设计，中心孔四周设置有连接高压电容4和并联阻尼电阻5的通孔27。
本发明利用高压臂与低压臂的分压原理，将高幅值的电压信号转变为便于观测的低幅值电压信号。在高压臂电容支路和高压臂首端串联低阻值电阻，用以对快信号的响应特性进行较大优化。采用多条电容支路并联以及采用低感阻容元件做首端阻尼电阻和低压臂低感阻容薄片，从而最大限度的降低电感，这样可以明显改善测量快信号时的振荡问题，并且可同时准确测量纳秒级快脉冲和高幅值直流电压。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不能因此而理解为对本发明范围的限制，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种新型阻容并联分压器，其特征在于：包括高压臂(1)和低压臂(2)，
所述高压臂(1)包括绝缘外壳(3)、高压电容(4)、并联阻尼电阻(5)、高压电阻(6)、首端阻尼电阻(7)、上电极(8)、连接电极(9)、引入电极(10)和密封螺母(11)；
所述高压电容(4)、并联阻尼电阻(5)、高压电阻(6)和首端阻尼电阻(7)、上电极(8)、连接电极(9)、引入电极(10)、密封螺母(11)通过螺纹和螺杆固定并连接在一起；
所述高压电容(4)和并联阻尼电阻(5)串联构成电容支路；所述首端阻尼电阻(7)设置在引入电极(10)与上电极(8)之间；
所述低压臂(2)包括低感阻容薄片(12)、金属外壳(13)、下电极(14)、尼龙隔板(15)、香蕉头(16)、匹配电阻(17)和BNC母座(18)；
所述低感阻容薄片(12)设置在金属外壳(13)与下电极(14)之间；所述BNC母座(18)固定于金属外壳(13)上，与匹配电阻(17)和香蕉头(16)串联相接；所述香蕉头(16)穿过低感阻容薄片(12)的中心孔，与下电极(14)相连接；所述低感阻容薄片(12)的上端、下电极(14)和香蕉头(16)连接在一起；
所述绝缘外壳(3)、引入电极(10)、金属外壳(13)和BNC母座(18)构成密闭腔体，腔体内部充入绝缘油。
2.根据权利要求1所述的新型阻容并联分压器，其特征在于：
所述电容支路数量优选6个，通过上电极(8)和连接电极(9)并联在一起构成环形电容支路，所述高压电阻(6)设置在环形电容支路中心。
3.根据权利要求1所述的新型阻容并联分压器，其特征在于：
所述高压电容(4)选用低感的陶瓷电容器，其容值为数十皮法；
所述并联阻尼电阻(5)选用低感的玻璃釉电阻，其阻值为数十到数百欧姆；
所述高压电阻(6)选用低感的玻璃釉电阻，其阻值为数兆到数百兆欧姆；
所述首端阻尼电阻(7)和低感阻容薄片(12)选用低感的玻璃釉电阻或贴片电阻焊接于低感阻容元件制成的电阻，其阻值为数十到数百欧姆。
4.根据权利要求1所述的新型阻容并联分压器，其特征在于：
所述首端阻尼电阻(7)和低感阻容薄片(12)结构相同，其结构包括与外电路连接的电极A(19)和电极B(21)，电极B内的底部中间设置有凸台，凸台上连接带有若干贴片元件(24)的印制电路板(22)，印制电路板(22)上安装电极A(19)，电极A(19)位于电极B(21)的内部，且电极A与电极B的内壁之间设置有绝缘子(23)，电极A(19)的底部开设有用于安装引出端子(20)的安装孔，电极B(21)的底部开设有用于使引出端子(20)伸出的通孔。
5.根据权利要求1所述的新型阻容并联分压器，其特征在于：所述上电极(8)为圆形设计，中间位置上设置有凸台(25)，凸台四周设置有连接固定高压电容(4)的通孔(26)。
6.根据权利要求1所述的新型阻容并联分压器，其特征在于：所述连接电极(9)为中空环形设计，中心孔四周设置有连接高压电容(4)和并联阻尼电阻(5)的通孔(27)。
7.根据权利要求1所述的新型阻容并联分压器，其特征在于：所述香蕉头(16)为金属材质。
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