高電壓波形精密傳感器的製作方法

2024-01-25 10:37:15 6

專利名稱：高電壓波形精密傳感器的製作方法
技術領域：
商電壓波形精密傳感器本實用新型的名稱是一種髙電壓波形精密傳感器，它能將高壓電源的實時 電壓按比例分壓為低壓信號，送給電子檢測電路(例如A/D轉換電路)，它厲於高 壓電器和電子技術領域。
背景技術：
高壓(例如110kV)電網需要檢測其電壓的幅值和波形等，因此需要將髙壓電 源的實時電壓按比例精確分壓為低壓檢測信號,目前常用的設備是高壓互感器， 它的主要材料是冷札矽鋼片和銅線，前者對高次諧波的磁滯損耗和渦流損耗相 當大，影響精度和穩定性，後者造成產品成本高。 發明內容為了克服現有常用高壓互感器之弊端，本實用新型提供一種髙電壓波形精 密傳感器，它能消除磁滯損耗和渦流損粍，精度和穩定性好，而且可大幅度減少 銅線用量，降低產品成本。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是用精密電阻鏈分壓將髙電 源的實時電壓按比例精確分壓，獲取低壓檢測信號，用電容鏈和屏弊圓簡對精 密電阻鏈實現屏弊，抑制幹擾，並用專用接口電路SPC實現電阻鏈分壓信號之 放大及其IC器件等供電。具體而言，本實用新型由電阻鏈RcH、屏弊層、絕緣材 料、專用接口電路SPC和電容鏈CcH及均壓電阻構成，RcH由電阻器Ri,R2、R3…….Rn 與R(n+i)串聯而成，CcH由電容器Ci、 C2、 C3……C(n—i)與Cn串聯而成，其中n >10 ;IU的首端與d的首端相連，作為高壓輸入端F ; R(n+D的末端作為另一 個高壓輸入端E， E和Cn的末端作為SPC的兩個交流輸入端；R(n+i)的首端作為電 阻鏈RCH的分壓輸出端與SPC的信號輸入端IN相連，SPC的輸出端是OUT和丄。


以下結合附圖和實施實例對本實用新型進一步說明。圖l是本實用新型的電路原理圖。圖2是圖1的一種實施實例之頂視圖。圖3是圖1的一種實施實例之前視困(後視圖與之類似)。圖4是圖2中精密電阻鏈RcH之局部剖面詳圖。
圖1是本實用新型的電路原理圖，圖中Ri、 R2、 R3……Rn與R(n+i)串聯構 成精密電阻鏈RCH，這些電阻各自有一個屏弊圃簡(圖中用虛線框表示)，它們彼 此互不導通，相鄰兩個屏弊圃簡跨接一個電容，每個電容並聯均壓電阻。Ri的首 端與Q的首端相連，作為高壓輸入端F ; R(rw)的末端作為另一個高壓輸入端E，E和Cn的末端作為SPC的兩個交流輸入端；R(n+i)的首端作為電阻鏈Rch的分 壓輸出端與SPC的信號輸入端IN相連，SPC的輸出端是OUT和丄。圖2描述了本實用新型的一種實施實例之頂視圖，即精密電阻鏈RcH繞在絕 緣板上之頂視圖。圖中SB代表厚度為5(0. 5mm《5 <50鵬)的絕緣板，W代表 絕緣板的寬度(50mra《W< 500mm);代表Rch的外徑，它在2mm至100mm範圍內。圖中還畫出了電容鏈CcH中的電容d至C8及其均壓電阻Rci至Rc8 。圖3描述了本實用新型精密電阻鏈RcH繞在絕緣板上的一種實施實例之前視 圖(後視圖與之類似)。圖中F和E代表高壓輸入端，ln至hffl+1代表繞在絕緣板上 的精密電阻鏈RcH "上、下相鄰區段"的表面相距之高度，它們各自在3mm至 100mm範圍內。圖中L代表絕緣板的長度(lOOmm < L< 5000mm)。圖4是精密電阻鏈RCH之局部剖面詳圖，圖中Rj至Rj+8是精密電阻鏈RCH的一段，圖中①代表絕緣層，它可以是3至5層特氟龍熱縮管；②代表絕緣層①外 側的屏弊圃簡，它可用銅箔捲成；③代表屏弊圓簡②與屏弊圃簡④之間的絕緣層， 它可用聚醯亞胺薄膜巻成；④代表絕緣層③外側的屏弊圓簡，它可用銅箔巻成。 圖中"+1和Ck+2是電容鏈的兩隻電容，它們分別跨接(焊)在兩個相鄰屏弊圓簡 上，且每隻電容各自並聯均壓電阻。
具體實施方式
以高壓電源電壓額定值UOkV為例，前面所述電阻和電容等參數分別可取 以下值圖1中可取11=360 ， R產R2-R3=R360 -3*680kO,即Ri至R36O各自由 3隻680kQ、精度等級為0.1%的精密電阻器串聯而成。圖2中Rch的外徑可取di-10咖，絕緣板的厚度5=3咖，絕緣板的寬度 W-230mm ,絕緣板的長度L-1600咖。圖3中電阻鏈屨數可取ffl—5,層間間距("電阻鏈上、下相鄰區段"的表面相距之高度)可取hi412......=h45-h46=30mm ;圖中電容器Ci至C則各自可選0. 22 |a F/630V電容器(精度等級為5%),其均壓電阻Rci至Rcn各自可由4隻 7. 5MO的電阻器串聯而成。圖4中電阻鏈RCH外之絕緣層①可由3層特氟龍熱縮管加溫熱塑而成，圖中 屏弊圓簡②可用0. lmm銅箔捲成，圖中絕緣層③可用厚度為25Mm聚醯亞胺薄 膜巻3層而成；圖中屏弊圓簡④也可用O.l咖銅箔巻成。據以上所述可知，電阻鏈RCH中各電阻器與對應屏弊圓簡的電壓差〈310V (相 對110kV而言，專用接口電路SPC兩個交流輸入端的壓降可視為0)，設電阻鏈Rch 中各電阻器與對應屏弊圃筒之間的等效電阻D101QQ，則RcH中各電阻器向外 的漏電流約為Il1c ^ 310V + 1010Q -0.031MA --------------------------(1)而流過電阻鏈RcH的電流為Irch" 110kV+(360*3*680kn)=149,8y A -------------------(2)若取R(n+i)-33. 3kD,則電阻鏈RCfi的分壓輸出信號電壓為4. 99V。 比較上面式(1)和式(2)可知 iLk+lRCH "0. 02% 。由此可見，本實用新型精度高，穩定性好。此外，在上述參數條件下，電阻鏈Rch和均壓電阻之總功耗為Pr = Prch+ PRc"[(llOkV)2+ (R1+R2+R3+……+R360)] + [ (11 OkV)2 + (Rci+Rc2+Rc3+……+RC360)] =[(110kV)2+(360*3*680kD)+ [(110kV)2+ (360*4*7. 5MQ)] =16. 5W+1. 1W=17. 6W綜上所述,本實用新型不僅精度髙，穩定性好，而且自身損耗較少。 至於專用接口電路SPC之智慧財產權,擬另行申請保護。
權利要求1.一種高電壓波形精密傳感器，它由精密電阻鏈RCH、屏弊層、絕緣材料、專用接口電路SPC和電容鏈CCH及均壓電阻構成，RCH由電阻器R1、R2、R3......Rn與R(n+1)串聯而成，CCH由電容器C1、C2、C3......C(n-1)與Cn串聯而成，其中n≥10；R1的首端與C1的首端相連，作為高壓輸入端F；R(n+1)的末端作為另一個高壓輸入端E，E和Cn的末端作為SPC的兩個交流輸入端；R(n+1)的首端作為電阻鏈RCH的分壓輸出端與SPC的信號輸入端IN相連，SPC的輸出端是OUT和。
2. 根據權利要求1所述的高電壓波形精密傳感器，其特徵是Rl R2、 r3......Rn，各自可由Ni (2《m《200)只電阻器串聯而成，每隻電阻器的標稱阻值>20kQ,且阻值精度等級不低於1% 。
3. 根據權利要求1所述的高電壓波形精密傳感器，其特徵是d至C。各 自可並聯均壓電阻，每隻電容器並聯的均壓電阻之標稱值可以相等，且各均壓 電阻可由N2 (2《N2《200)只電阻器串聯而成，每隻電阻器的標稱阻值> 30kCl。
4. 根據權利要求l所述的高電壓波形精密傳感器，其特徵是Rch可外 套1至5層熱縮管，並加溫熱縮。
5. 根據權利要求1所述的高電壓波形精密傳感器，其特徵是Ri至Rn各自有一個屏弊層，它們各自可呈圃簡形，且這些屏弊圓簡彼此互不導通，即 在電容鏈CCH及均壓電阻未與屏弊層聯接前，這些屏弊層彼此絕緣，其等效阻值 >1MD。
6. 根據權利要求1所述的髙電壓波形精密傳感器，其特徵是電容鏈CCH 中每隻電容器的電容量MOOPF，它們各自分別與兩個相鄰的屏弊圃簡相連。
7. 根據權利要求1所述的髙電壓波形精密傳感器，其特徵是本實用新 型可呈細長圓柱形或直線形，它也可繞在絕緣板或絕緣管上，並可浸入絕緣油 中，也可固化在絕緣澆注膠中或加熱固化在絕緣塑料中。
8. 根據權利要求1所述的髙電壓波形精密傳感器，其特徵是專用接口 電路SPC可由AC-DC穩壓電路和以運算放大器為核心的放大電路組成。
專利摘要本實用新型的名稱是高電壓波形精密傳感器，它能將高壓電源的實時電壓按比例分壓為低壓信號，它屬於高壓電器和電子技術領域。本實用新型由電阻鏈RCH、屏弊層、絕緣材料、專用接口電路SPC和電容鏈CCH及均壓電阻構成，RCH由電阻器R1至R(n+1)串聯而成，CCH由電容器C1至Cn串聯而成，其中n≥10；R1的首端與C1的首端相連，作為高壓輸入端F；R(n+1)的末端作為另一個高壓輸入端E，E和Cn的末端作為SPC的兩個交流輸入端；R(n+1)的首端作為電阻鏈RCH的分壓輸出端與SPC的信號輸入端IN相連，SPC的輸出端是OUT和。
文檔編號G01R15/18GK201017002SQ200720005550
公開日2008年2月6日 申請日期2007年3月9日 優先權日2007年3月9日
發明者孫梅生 申請人:孫梅生