專利名稱：帶有電壓分壓器的測量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有電壓分壓器的測量設(shè)備，其包括-連接在電壓測量輸入端與公共點之間的第一測量電阻器；-連接在所述公共點與基準(zhǔn)電地之間的第二測量電阻器；-與所述公共點連接的測量輸出端；-與所述基準(zhǔn)電地連接的圍繞所述第一和第二測量電阻器的屏蔽外殼；以及-圍繞所述第一和第二測量電阻器并安排在所述屏蔽外殼內(nèi)的內(nèi)部電容電極。
背景技術(shù)：
表示在圖1中的已知電子中壓或高壓測量設(shè)備包括與高壓測量輸入端2連接的高值第一電阻器1、和與電地4連接的低值第二腳電阻器3。兩個電阻器與公共點5連接形成電阻橋。公共點5與電阻橋的測量輸出端6連接。眾所周知，高壓電阻分壓器被安排在圍繞測量電阻器1和3的屏蔽外殼7中。在這樣的布局中，在電阻器1與接地外殼之間會出現(xiàn)雜散電容8。這些電容分布在電阻器1和外殼7的縱向上。從而使測量電阻器1和電容 8形成分布式低通濾波器。這樣的濾波器生成輸出信號相對于輸入電壓信號的相差，并且衰減信號的高頻，尤其諧波分量。表示在圖2中的其它設(shè)備包括圍繞測量電阻器1和3的內(nèi)部電容電極9。這個電極一般安排在屏蔽外殼7的內(nèi)部，與測量輸出端6連接。這樣的設(shè)備描述在專利申請 DE19841164 中。包括內(nèi)部電容電極的設(shè)備具有改進的相差。但是，相差仍然很大，難以將這些設(shè)備用在電功率測量系統(tǒng)中。而且，對于這些設(shè)備，包含高階諧波分量的信號的測量不夠精確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供帶有電壓分壓器的測量設(shè)備，具有使高階諧波信號能夠得到測量的縮小相差并具有隨溫度的小相差漂移。按照本發(fā)明的帶有電壓分壓器的測量設(shè)備包括-連接在電壓測量輸入端與公共點之間的第一測量電阻器；-連接在所述公共點與基準(zhǔn)電地之間的第二測量電阻器；-與所述公共點連接的測量輸出端；-與所述基準(zhǔn)電地連接的圍繞所述第一和第二測量電阻器的屏蔽外殼；以及-圍繞所述第一和第二測量電阻器并安排在所述屏蔽外殼內(nèi)的內(nèi)部電容電極，包括連接在所述內(nèi)部電容電極與所述公共點之間的相差補償電路。在一個優(yōu)選實施例中，所述補償電路是帶有輸入端-輸出端兩者的雙端電路。所述補償電路最好是相位超前電路。所述補償電路最好包含至少一個電阻器和一個電容器。 所述補償電路最好包含至少一個具有隨溫度變化的電量的電子部件。按照第一可替代實施例，所述補償電路被安排在所述內(nèi)部電容電極的內(nèi)部。
按照第二可替代實施例，所述內(nèi)部電容電極與補償輸出端連接，和所述補償電路連接在所述補償輸出端與所述測量輸出端之間。所述第一測量電阻器最好具有大于50兆歐的阻值。在一個特定實施例中，所述設(shè)備包括-在所述屏蔽外殼與所述內(nèi)部電容電極之間的第一絕緣層；以及-在所述內(nèi)部電容電極與所述第一測量電阻器之間的第二絕緣層，所述第一和第二絕緣層具有隨溫度大致相同的介電特性變化。


其它優(yōu)點和特征可以從為非限制性舉例目的給出的和表示在附圖中的本發(fā)明特定實施例的如下描述中更明顯看出，在附圖中-圖1和圖2代表現(xiàn)有技術(shù)的電阻橋測量設(shè)備；-圖3代表按照本發(fā)明第一實施例的測量設(shè)備；-圖4代表按照本發(fā)明實施例的設(shè)備的第一模型化圖；-圖5代表按照本發(fā)明第二實施例的測量設(shè)備；-圖6代表按照本發(fā)明實施例的設(shè)備的第二模型化圖；以及-圖7 圖9代表用在按照本發(fā)明的設(shè)備中的補償電路的圖形。
具體實施例方式圖3代表一種帶有電壓分壓器的測量設(shè)備，它包括連接在電壓測量輸入端2與公共點5之間的第一測量電阻器1、連接在所述公共點5與基準(zhǔn)電地4之間的第二測量電阻器 3、和與所述公共點連接的測量輸出端6。該設(shè)備還包括圍繞第一和第二測量電阻器1和3 并與所述基準(zhǔn)電地4連接的的屏蔽外殼7。外殼7保護電阻免受設(shè)備外部的電磁和靜電干擾的影響。圍繞所述第一和第二測量電阻器1和3的內(nèi)部電容補償電極9被安排在所述屏蔽外殼7的內(nèi)部。它使與電阻器的電容連線收集的信號能夠轉(zhuǎn)變成輸出信號。按照本發(fā)明，該設(shè)備包括連接在所述內(nèi)部電容補償電極9與所述公共點5之間的相差補償電路10。補償電路10包含對輸出端6上的輸出信號與輸入端2上的高壓輸入信號之間的相差進行精確補償?shù)碾娮硬考?。該補償電路10還能夠在要測量的信號的通帶上保證信號的衰減幾乎不變，以便測量高階諧波分量。要測量的通帶信號最好應(yīng)該在例如基頻與第十三(13階)諧波之間。在圖3的實施例中，補償電路10被安排在內(nèi)部電容電極9的內(nèi)部。該電路10具有包含電子部件的印刷電路的形式。圖4代表按照本發(fā)明實施例的設(shè)備的第一模型化圖。電阻器1和3形成電阻分壓器橋，一方面電阻器1與內(nèi)部電容電極9之間的分布式電容器8和內(nèi)部電容電極9與外殼 7之間的分布式電容器11形成電容分壓器。補償電路10連接在電容分壓器與電阻分壓器之間，以便與設(shè)備通帶的增大結(jié)合地優(yōu)化或縮小相差。在圖5的實施例中，內(nèi)部電容電極9與補償輸出端12連接，并且補償電路10連接在補償輸出端12與測量輸出端6之間。該電路10是印刷電路的形式，包括在位于外殼7 外部的殼體中的電子部件。
圖6代表按照本發(fā)明實施例的設(shè)備的第二模型化圖。在這個圖形中，分布式電阻器1和分布式電容器8用一系列電阻-電容(RC)濾波器表示。補償電路最好是如圖7、圖8和圖9所表示的帶有輸入端-輸出端13和14兩者的雙端電路。該補償電路在多數(shù)情況下是相位超前電路。但是，也可以按照其它測量電路的相差調(diào)整這個相差。例如，在裝置的有功或無功功率或功率因素的測量范圍內(nèi)，按照相關(guān)電流測量電路經(jīng)受的相差來調(diào)整。在簡化形式中，補償電路包含像圖7那樣與電容器16串聯(lián)的電阻器15，或像圖8 那樣并聯(lián)的電容器17和電阻器18。安排在電阻器1與內(nèi)部電容電極9之間和所述內(nèi)部電容電極與外殼7之間的介電材料層可以具有隨溫度而變的介電特性。從而，電容器8和11的值也隨溫度而變。這樣的變化影響相差，并且影響通帶。為了限制這些影響，按照本發(fā)明實施例的設(shè)備包含所述屏蔽外殼與所述內(nèi)部電容電極之間的第一絕緣層30、和所述內(nèi)部電容電極與所述第一測量電阻器之間的第二絕緣層31，它們由隨溫度具有大致相同介電特性變化的材料制成。兩層使用相同材料是有利的。為了按照溫度來改進補償，補償電路10包含至少一個具有隨溫度變化的電量的電子部件。在圖9中，該補償電路是復(fù)合的。它包含與電阻器20串聯(lián)和與并聯(lián)RC單元串聯(lián)的第一電容器19，該并聯(lián)RC單元包含電容器21和具有隨溫度而變的值的電阻器22。電阻器22的溫度系數(shù)可以是正的(PTC)或負(fù)的(NTC)。上述的補償電路使電壓測量設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)成含有極高阻值的電阻器1。測量電阻器1具有大于50兆歐(ΜΩ)的阻值是有利的。高阻值使消耗在測量設(shè)備中的電功率受到限制，從而能夠縮小設(shè)備的體積。描述在上文中的設(shè)備尤其適用于中壓、高壓或超高壓測量，例如，從1，000伏到 100，000 伏。
權(quán)利要求
1.一種帶有電壓分壓器的測量設(shè)備，其包括-連接在電壓測量輸入端O)與公共點(5)之間的第一測量電阻器(1)；-連接在所述公共點(5)與基準(zhǔn)電地(4)之間的第二測量電阻器(3)；-與所述公共點(5)連接的測量輸出端(6)；-與所述基準(zhǔn)電地(4)連接的圍繞所述第一和第二測量電阻器的屏蔽外殼(7)；以及-圍繞所述第一和第二測量電阻器并安排在所述屏蔽外殼(7)內(nèi)的內(nèi)部電容電極(9)，所述設(shè)備的特征在于它包括連接在所述內(nèi)部電容電極(9)與所述公共點(5)之間的相差補償電路(10)。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述補償電路(10)是帶有輸入端-輸出端(13，14)兩者的雙端電路。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述補償電路(10)是相位超前電路。
4.按照權(quán)利要求1到3的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述補償電路(10)包括至少一個電阻器(15，18，20，22)和一個電容器(16，17，19，21)。
5.按照權(quán)利要求1到4的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述補償電路(10)包括至少一個具有隨溫度變化的電量的電子部件02)。
6.按照權(quán)利要求1到5的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述補償電路(10)被安排在所述內(nèi)部電容電極(9)的內(nèi)部。
7.按照權(quán)利要求1到5的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述內(nèi)部電容電極(9)與補償輸出端(1 連接，和所述補償電路(10)連接在所述補償輸出端(1 與所述測量輸出端(6)之間。
8.按照權(quán)利要求1到7的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一測量電阻器(1) 具有大于50兆歐的阻值。
9.按照權(quán)利要求1到8的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于，它包括-在所述屏蔽外殼(7)與所述內(nèi)部電容電極(9)之間的第一絕緣層(30)；以及-在所述內(nèi)部電容電極(9)與所述第一測量電阻器⑴之間的第二絕緣層(31)，所述第一和第二絕緣層具有隨溫度大致相同的介電特性變化。
全文摘要
帶有電壓分壓器的測量設(shè)備包括連接在電壓測量輸入端(2)與公共點(5)之間的第一測量電阻器(1)、和連接在所述公共點(5)與基準(zhǔn)電地(4)之間的第二測量電阻器(3)。測量輸出端(6)與公共點(5)連接。屏蔽外殼(7)圍繞第一和第二測量電阻器并與基準(zhǔn)電地(4)連接。圍繞第一和第二測量電阻器的內(nèi)部電容電極(9)被安排在所述屏蔽外殼(7)的內(nèi)部。為了改進相差和通帶，該設(shè)備包括連接在所述內(nèi)部電容電極(9)與所述公共點(5)之間的相差補償電路(10)。
文檔編號G01R15/04GK102243264SQ20111009179
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者格拉德.亞當(dāng) 申請人:施耐德電器工業(yè)公司