Вакуумный емкостный делитель напряжения
Иллюстрации
Реферат
0 h И С А Н И Е ()938161
И306РЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Соцмапистическик
Республмк (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 03. 06. 80 (2! ) 2938028/18-21 (5! ) щ Кл
G 01 R 15/04
Н 02 М 3/06 с присоединением заявки РЙ
3Ъаударстмииый комитет
СССР по делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 23. 06. 82. Бюллетень № 23
Дата опубликования описания 25. 06. 82 (53) УДК 621. .317-7 (088.8) (72) Автор изобретения
Э.Н. Смирнов (71) Заявитель (54) ВАКУУМНЫЙ ЕИКОСТНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ
Изобретение относится к электрон- ной технике, а именно к электровакуумным приборам и может быть использовано в качестве высоковольтного делителя напряжения для киловольтметров, высоковольтных зондов, высоа ковольтных осциллографов, а также при настройке и контроле режимов импульсных и высокочастотных цепей мощных высоковольтных электро- и радио10 технических устройств.
Известен вакуумный емкостный делитель напряжения, содержащий два последовательно соединенных конденсатора: высоквольтный и низковольт е1й, размещенных в единой электроизоляционной металлодиэлектрической оболочке fl).
Известный вакуумный емкостный делитель напряжения имеет ограничен- 20 ную полосу пропускания частот, обусловленную конструкцией конденсаторов . делителя, и недостаточную точность коэффициента деления.
Наиболее близким техническим решением является вакуумный емкостный делитель напряжения, содержащий заключенные в металлодиэлектрическую оболочку два последовательно соединенных конденсатора, первый из которых образован высокопотенциальным цилиндрическим электродом, соединенным с высоковольтным вводом делителя, и коаксиальным низкопотенциальным электродом, а второй выполнен в виде двух систем цилиндрических электро.дов, одна из которых электрически
1соединена с заземленным фланцем делителя, а другая связана с низковольтным выводом делителя, причем электроды одной системы размещены между электродами другой системы с одинаковым междуэлектродным зазором и образуют емкостные пары Р2 3.
С ростом частоты контролируемого . напряжения второй конденсатор в известном вакуумном емкостном делителе напряжения приобретает свойства не938161 зазор между электродами внутренней емкостной пары; заданный диаметр внутреннего электрода; заданные волновые сопротивления соответственно внутренней и наружной емкостных
w(o), w(n) однородной коаксиаальной линии, отрезки которой образованы соседними цилиндрическими электродами конденсатора, образующими емкостные пары, причем при одинаковом зазоре между указанными соседними цилиндрическими электродами, образующими емкостные пары, изменение волнового сопротивления такой линии вдоль ее длины представляет собой дискретную характе 1р ристику, огибающая которой соответствует линейному закону изменения волнового сопротивления линии. При этом волновое сопротивление каждой последующей емкостной пары, образованной соседними цилиндрическими электродами второго конденсатора, уменьшается от внутренних электродов к наружным обратно пропорционально значениям емкостей этих пар.
Подобный линейный закон изменени волнового сопротивления емкостных пар цилиндрических электродов второго конденсатора не обеспечивает согласования их входных и выходных сопротивлений и согласования выходного сопротивления делителя с нагрузкой в области высоких частот, что снижает точность коэффициента деления известного вакуумного емкостного делителя напряжения Ь сужает его полосу пропускания частот.
Цель изобретения - повышение точности и коэффициента деления делителя и расширение его полосы пропускания частот.
Поставленная цель достигается тем, что в вакуумном емкостном делителе напряжения, содержащем заключенные в металлодиэлектрическую оболочку два последовательно соединенных конденсатора, первый из которыМ образован высокопотенциальным цилиндрическим электродом, соединенным с высоковольтным вводом делителя, и коак- 5 сиальным низкопотенциальным электродом, а второй выполнен в виде двух систем цилиндрических электродов, одна из которых электрически соединена с заземленным фланцем делителя, 50 а другая связана с низковольтным выводом делителя, причем электроды одной системы размещены между электродами другой системы с междуэлект родным зазором и образуют емкостные 55, пары, указанные системы цилиндрических электродов во втором конденсаторе размещены с переменными междуэлектродными зазорами, ступенчато возрастающими от внутренней емкостной пары к наружной.
Кроме того, междуэлектродные зазоры между системами цилиндрических электродов во втором конденсаторе выполнены ступенчато возрастающими в соответствии с зависимостью пар электродов;
n — количество емкостных пар электродов(количество междуэлектродных зазоров); — порядковый номер емкостной пары электродов, начиная с внутренней емкостной пары.
На фиг. 1 изображен предлагаемый вакуумный емкостной делитель напряжения, на фиг. 2 - дискретная характеристика изменения волнового сопротивления w> второго конденсатора
1 делителя при размещении систем его цилиндрических электродов с переменными междуэлектродными зазорами.
Вакуумный емкостный делитель напряжения содержит металлодиэлектрическую цилиндрическую оболочку 1 с вакуумно-плотно соединенным с ней высоковольтным вводом 2 делителя, на котором закреплен электрически соединенный с ним высокопотенциальный цилиндрический электрод 3. Коаксиалъно высокопотенциальному электроду 3 установлен цилиндрический низкопотенциаль ей электрод 4, диэлектрически изолированный от заземлен5 93816 . ного флянца 5 делителя и образующий с высокопотенциальним электродом 3 первый высоковольный конденсатор делителя. Между металлодиэлектрической оболочкой 1 делителя и низкопотенциальным электродом 4 установлен экранный электрод 6, электрически соединенный с заземленным флянцем 3 делителя.
С этим же флянцем 5 электрически 10 соединена закрепленная на нем система 7 цилиндрических электродов, между которыми с переменными междуэлектродными зазорами d„ размещены цилиндрические электроды другой сис- 35 темы 8, электрически соединенной с низкопотенциальным электродом 4 и с низковольтным выводом 9 делителя и образующей с цилиндрическими электродами системы 7 второй низковопьт- gp ный конденсатор делителя. .Низковольтный вывод 9 делителя изолирован с помощью диэлектрической втулки 10 от заземленного флянца 11 делителя и вместе с яатрубком 25
12 флянца 11 образует высокочастотный разъем предназначенный для подключения нагрузки, например, измерительного прибора.
Соседние цилиндрические электроды систем 7 и 8 второго низковольтного конденсатора делителя. образуют емкостные пары, при этом междуэлектродные зазоры d. между цилиндрическими электродами систем 7 и 8 ступенчато возрастают от внутренней емкостной пары электродов к наружной. Такой характер изменения междуэлектродных зазоров d. улучшает согласование входящих и выходящих gp сопротивлений емкостных пар электродов во втором низковольтном конденсаторе делителя, являющимися на высоких частотах отрезками неоднородной коаксиальной линии с переменным по ее длине волновым сопротивлением.
Одновременно улучшается согласование выходного сопротивления делителя с нагрузкой.
При этом более точное согласование входных и выходных сопротивлений емкостных пар электродов во втором конденсаторе делителя и выходного сопротивления делителя с нагрузкой достигаются при размещении систем 7
55 и 8 цилиндрических электродов с переменными междуэлектродными зазорами, 1 ступенчато возрастающими от внутрен1 6 ней емкостной пары электродов к наружной в соответствии с зависимостью и glNри %(0))(1-Ф) д- „,=8е щ оЦ60-бил„) где 6
-а
2 зазор между электродами внутренней емкостной пары;
- заданный диаметр
° 4 внутреннего электрода; и(о), w(n) - заданные волновые сопротивления соответственно внутренней и наружной емкостных пар электродов;
n - количество емкостных пар электродов (количество междуэлектродных зазоров); — порядковый номер емкостной пары электродов начиная с внутренней емкостной пары. ! и таком изменении междуэлектродных зазоров К волновое сопротивление и неоднородной коаксиальной
1 линии, образованной емкостными парами цилиндрических электродов второго конденсатора делителя, изменяется вдоль ее длины по дискретной характеристике, огибающая которой является экспонентой, и повышается от внутренней емкостной пары электродов к наружной (фиг. 2).
Согласование выходного сопротивпения делителя с нагрузкой, например, измерительным прибором, обеспечивается путем выбора значения волнового сопротивления w(n) наружной емкостной пары цилиндрических электродов второго конденсатора делителя, равным входному сопротивлению 2 нагрузки.
Изменение значения коэффициента деления делителя осуществляется изменением перекрытия 6о (фиг. 1) систем 7 и 8 цилиндрических электродов, образующих второй, низковольтный конденсатор делителя, а аксиальным перемещением высокопотенциального электрода 3 первого высоковольтного
938161 конденсатора делителя с помощью узла подстройки; размещенного внутри высоковольтного ввода 2 делителя.
Делитель работает следующим образом. 5
Делитель подключают к источнику контролируемого напряжения высоковольтным вводом 2, при этом контролируемое напряжение оказывается приложенным между высокопотенциальным 10 электродом 3 и заземленным флянцем
5, с которым электрически соединена система 7 цилиндрических электродов, и делится обратно пропорционально емкостям первого высоковольтного и 15 второго низковольтного конденсаторов делителя, т.е. в соответствии с установленным значением коэффициента деления. Выходное напряжение делителя при этом формируется между системами )p
7 и 8 цилиндрических электродов второго низковольтного конденсатора делителя, и через низковольтный вывод
9 делителя образующий с патрубком 12 заземленного флянца 11, высокочастот- 25 ный разъем, поступает на вход нагрузки делителя.
3а счет более точного согласования входных и выходных сопротивлений емкостных пар, образованных система- 50 ми 7 и 8 цилиндрических электродов второго низковольтного конденсатора делителя, путем использования переменных ступенчато возрастающих от внутренней емкостной пары электродов к наружной междуэлектродных зазоров расширяется в область более высоких частот полоса пропускания делителя и повышается точность его коэффициента деления в диапазоне частот.
При этом сигнал контролируемого напряжения, проходя цепь емкостных пар систем 7 и 8 цилиндрических электродов с большей точностью, по сравнению с известным сохраняет свою амплитуду и форму в выходном напряжении делителя.
Расширение полосы пропускания частот и повышение точности коэффициента деления вакуумного емкостного делителя напряжения позволяет повысить точность измерения напряжения высоковольтных электрических цепей мощных электро- и радиотехнических устройств и контроля параметров высоковольтных
55 элементов электронной техники: вакуумных конденсаторов, коммутирующих элеУ ментов, генераторных ламп в процессе их изготовления и эксплуатации, 8
Формула изобретения (oI(o)/60+ end„) где
2. зазор между электродами внутренней емкостной пары; заданный диаметр внутреннего электрода; заданные волновые сопротивления соответственно внутренней и на ружной емкостных пар электродов; количество емw(o), w(n) костных пар электродов (ко1. Вакуумный емкостный делитель напряжения, содержащий заключенные в металлодиэлектрическую оболочку два последовательно соединенных конденсатора, первый из которых образован высокопотенциальным цилиндрическим электродом, соединенным с высоковольтным вводом делителя и коаксиальным низкопотенциальным электродом, а второй выполнен в виде двух систем цилиндрических электродов, одна из которых электрически соединена с заземленным флянцем делителя, а другая связана с низковольтным выводом делителя, причем электроды одной системы размещены между электродами другой системы с междуэлектродным зазором и образуют емкостные пары, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности коэффициента деления делителя и расширения его полосы пропускания частот, укаэанные системы цилиндрических электродов во втором конденсаторе размещены с переменными междуэлектродными зазорами, ступенчато возрастающими от внутренней ем- костной пары к наружной.
2. Делитель напряжения по и. 1, отличающийся тем, что междуэлектродные зазоры между системами цилиндрических электродов во втором конденсаторе выполнены ступенчато возрастающими в соответствии с зависимостью
1(и(8и „)(„ д
938161
10 личество междуэлектродных зазоров);
- порядковый номер пары электродов, начиная с внутренней емкостной пары.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент ЧССР М 103743, кл. Н 01 g, 15.05.62.
2. Патент США Г 2912б28, кл. 317-245, 10.11.59 (прототип).
938161
Тираж 717 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. Ф/5
Заказ 4452/67
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель С. Вейскин е
Редактор А. Козориз Техред M. Рейвес Корректор М. Шароши