一種用于方波電壓測量的緊湊型寬頻帶電容分壓器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種用于方波電壓測量的緊湊型寬頻帶電容分壓器，固定在方波電壓發(fā)生器輸出端的金屬連接部件上方，包括圓盤形金屬電極、貼片電容、金屬柱和BNC接頭；其高壓臂電容為圓盤形金屬電極與金屬連接部件之間形成的感應電容；其低壓臂通過絕緣支柱固定在圓盤形金屬電極和金屬柱之間；BNC接頭設置在金屬柱的另一端，為電容分壓器的輸出端。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型提供的一種用于方波電壓測量的緊湊型寬頻帶電容分壓器，利用圓盤形金屬電極與金屬連接部件之間的感應電容作為高壓臂電容，既縮減了空間又保證了高壓臂電容的電容量穩(wěn)定性，低壓臂電容采用多個pF級電容并聯(lián)，減小了低壓臂的電感量，保證了電容分壓器的快響應特性。
【專利說明】一種用于方波電壓測量的緊湊型寬頻帶電容分壓器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電容分壓器，具體涉及一種用于方波電壓測量的緊湊型寬頻帶電容分壓器。

【背景技術】
[0002]在電力系統(tǒng)中，為了檢驗電力設備耐受雷電沖擊過電壓的能力，需要在出廠時進行沖擊電壓耐受試驗，所以需要配備有沖擊電壓發(fā)生器及配套沖擊分壓器測量設備，用于對試驗設備進行出廠耐壓等其他性能試驗。由于雷電沖擊波形的波前時間僅為μs量級，因此沖擊電壓分壓器需有較好的動態(tài)響應特性才能保證沖擊分壓器幅值及時間測量的準確性。目前評判沖擊分壓器動態(tài)特性的方法主要采用對沖擊分壓器進行方波電壓響應試驗，通過對分壓器的方波響應波形進行分析，提取沖擊分壓器的動態(tài)響應特性參數(shù)。沖擊分壓器方波響應試驗中要求方波電壓源具有較高的幅值、寬脈寬及ns級的上升沿。
[0003]目前通常采用電阻分壓器測量方波電壓波形，但電阻分壓器通常自身會存在一定的響應時間，實測方波電壓波形會有一定的延時，造成測量波形失真，并且當測量用的電阻分壓器的阻值過小時會影響方波電壓的輸出幅值，因此需要研制一種輕負載，快響應的分壓器用于測量上升時間僅為ns量級的方波電壓波形。


【發(fā)明內容】

[0004]為了滿足現(xiàn)有技術的需要，本實用新型提供了一種用于方波電壓測量的緊湊型寬頻帶電容分壓器，所述電容分壓器固定在方波電壓發(fā)生器輸出端的金屬連接部件上方，所述電容分壓器包括圓盤形金屬電極、貼片電容、金屬柱和BNC接頭；
[0005]所述電容分壓器的高壓臂包括圓盤形金屬電極，高壓臂電容為所述圓盤形金屬電極與所述金屬連接部件之間形成的感應電容；所述電容分壓器的低壓臂通過絕緣支柱固定在所述圓盤形金屬電極和金屬柱之間；所述低壓臂包括貼片電容；
[0006]所述BNC接頭為電容分壓器的輸出端，設置在所述金屬柱的另一端。
[0007]優(yōu)選的，所述貼片電容并聯(lián)連接為環(huán)形結構后焊接到PCB板上；
[0008]優(yōu)選的，所述高壓臂電容的容量依據(jù)所述圓盤形金屬電極與金屬連接部件之間的距離，以及圓盤形金屬電極的面積確定；
[0009]優(yōu)選的，所述電容分壓器的低壓臂電容的容量為490pF ；
[0010]優(yōu)選的，所述BNC接頭的芯線通過香蕉頭與所述圓盤形金屬電極連接，所述BNC接頭的外皮與所述金屬柱連接；
[0011]所述BNC接頭連接匹配電阻后接入示波器，所述示波器用于觀測電容分壓器的輸出電壓波形；
[0012]優(yōu)選的，所述電容分壓器中高壓臂電壓與低壓臂電壓的分壓比為1000:1。
[0013]與最接近的現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)異效果是:
[0014]1、本實用新型技術方案中，利用圓盤形金屬電極與方波電壓發(fā)生器輸出端的金屬連接部件之間的感應電容作為高壓臂電容，既縮減了空間又保證了高壓臂電容的電容量穩(wěn)定性，低壓臂電容采用多個PF級電容并聯(lián)，并成環(huán)形布置焊接于PCB板上，減小了低壓臂的電感量，保證了電容分壓器的快響應特性；
[0015]同時電容分壓器的電容量為pF量級，基本不影響方波電壓發(fā)生器的輸出電壓幅值，保證了方波電壓發(fā)生器的輸出電壓能力。
[0016]2、本實用新型提供的一種用于方波電壓測量的緊湊型寬頻帶電容分壓器，能夠應用于沖擊分壓器及陡波分壓器等電壓測量設備方波響應試驗及其溯源方面的研宄，有較大的科學研宄與工程實用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結合附圖對本實用新型進一步說明。
[0018]圖1:本實用新型實施例中一種用于方波電壓測量的緊湊型寬頻帶電容分壓器剖面圖；
[0019]圖2:本實用新型實施例中一種用于方波電壓測量的緊湊型寬頻帶電容分壓器立體圖；
[0020]圖3:本實用新型實施例中電容分壓器的應用示意圖；
[0021]其中，1-低壓臂；2_金屬電極；3_絕緣支柱；4-BNC接頭；5_金屬柱；6_金屬螺栓；7-香蕉頭；8_儲能電容模塊；9_放電開關；10_電容分壓器；11-充電端子；12-方波電壓發(fā)生器輸出端；13_電容分壓器輸出端；14-方波電壓發(fā)生器的金屬外殼；15-放電開關的球形放電間隙；16_金屬連接部件。

【具體實施方式】
[0022]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0023]本發(fā)明提供的一種用于方波電壓測量的緊湊型寬頻帶電容分壓器，固定在方波電壓發(fā)生器輸出的金屬連接端上方，測量器輸出的方波電壓，包括高壓臂和低壓臂。
[0024]如圖1和2所示，高壓臂為圓盤形金屬電極2，低壓臂I包括并聯(lián)的貼片電容。
[0025]1、低壓臂；
[0026]低壓臂I通過絕緣支柱3固定在金屬電極2和金屬柱之間，其中貼片電容并聯(lián)連接為環(huán)形結構后焊接到PCB板上；
[0027]低壓臂的低壓臂電容為貼片電容，貼片電容并聯(lián)后總容量為490pF。
[0028]2、高壓臂；
[0029]高壓臂的高壓臂電容為圓盤形金屬電極2與金屬柱5之間形成的感應電容；
[0030]3、金屬柱；
[0031]金屬柱5的一端與低壓臂連接，另一端設置有BNC接頭，該BNC接頭為電容分壓器的輸出端。BNC接頭連接匹配電阻后接入示波器，示波器用于觀測電容分壓器的輸出電壓波形。
[0032]其中，BNC接頭的芯線通過香蕉頭7與圓盤形金屬電極2連接，BNC接頭的外皮通過金屬螺栓6固定在金屬柱5。
[0033]本實施例通過空間感應電容計算公式，計算電容分壓器的高壓臂電容量，根據(jù)預期的電容分壓器分壓比計算出低壓臂的電容量參數(shù)，通過合理的選取貼片電容的參數(shù)，確定電容分壓器中高壓臂電壓與低壓臂電壓的分壓比為1000:1，匹配電阻的阻值為50 Ω。
[0034]所述高壓臂電容的容量依據(jù)圓盤形金屬電極2與金屬連接部件之間的距離，以及圓盤形金屬電極2的面積確定，即容量C = ε S/4 π kd ；
[0035]S為圓盤形金屬電極2的面積；
[0036]d為圓盤形金屬電極2與金屬連接部件之間的距離；
[0037]k為靜電力常量；
[0038]ε為介電常數(shù)。
[0039]4、電容分壓器的外殼為金屬外殼，密封固定在方波電壓發(fā)生器的金屬連接部件的上方，具有良好的抗電磁干擾能力，在現(xiàn)場試驗及實驗室試驗均能適用。
[0040]電容分壓器的電容量為pF級，基本不影響方波電壓發(fā)生器的輸出電壓幅值，保證了方波電壓發(fā)生器的輸出電壓能力，能夠測量最高電壓幅值為10kV、上升時間小于5ns的方波電壓。
[0041]5、本實施例中電容分壓器的工作過程為:
[0042]當方波電壓發(fā)生器開始工作后，其輸出端將產生方波高壓，電容分壓器通過電容分壓原理測量該方波高壓。根據(jù)方波電壓發(fā)生器預期的輸出電壓幅值和電容分壓器分壓比，在示波器中設置測量極性、觸發(fā)電平、縱軸電壓量程和橫軸時間量程等，在方波電壓發(fā)生器輸出方波電壓的瞬間，示波器即可捕捉到電容分壓器測量到的方波電壓，即可讀取該方波電壓的電壓幅值、上升時間、脈寬時間等波形參數(shù)。
[0043]本實施例中方波電壓發(fā)生器包括儲能電容模塊8、放電開關9、電容分壓器10、充電端子11、方波電壓發(fā)生器輸出端12、電容分壓器輸出端13、方波電壓發(fā)生器的金屬外殼14、放電開關的球形放電間隙15和金屬連接部件16。
[0044]充電端子11連接外部直流電源，向儲能電容模塊8中的電容充電，儲能電容模塊8向放電開關9放電，當放電電壓超過放電開關9的擊穿電壓時，放電開關9輸出方波電壓波形，電容分壓器10與金屬連接部件16連接，檢測所述方波電壓波形；電容分壓器輸出端13與示波器連接。
[0045]最后應當說明的是:所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
【權利要求】
1.一種用于方波電壓測量的緊湊型寬頻帶電容分壓器，所述電容分壓器固定在方波電壓發(fā)生器輸出端的金屬連接部件上方，其特征在于，所述電容分壓器包括圓盤形金屬電極、貼片電容、金屬柱和BNC接頭； 所述電容分壓器的高壓臂包括圓盤形金屬電極，高壓臂電容為所述圓盤形金屬電極與所述金屬連接部件之間形成的感應電容；所述電容分壓器的低壓臂通過絕緣支柱固定在所述圓盤形金屬電極和金屬柱之間；所述低壓臂包括貼片電容； 所述BNC接頭為電容分壓器的輸出端，設置在所述金屬柱的另一端。
2.如權利要求1所述的電容分壓器，其特征在于，所述貼片電容并聯(lián)連接為環(huán)形結構后焊接到PCB板上。
3.如權利要求1所述的電容分壓器，其特征在于，所述高壓臂電容的容量依據(jù)所述圓盤形金屬電極與金屬連接部件之間的距離，以及圓盤形金屬電極的面積確定。
4.如權利要求1所述的電容分壓器，其特征在于，所述電容分壓器的低壓臂電容的容量為490pF。
5.如權利要求1所述的電容分壓器，其特征在于，所述BNC接頭的芯線通過香蕉頭與所述圓盤形金屬電極連接，所述BNC接頭的外皮與所述金屬柱連接； 所述BNC接頭連接匹配電阻后接入示波器，所述示波器用于觀測電容分壓器的輸出電壓波形。
6.如權利要求1所述的電容分壓器，其特征在于，所述電容分壓器中高壓臂電壓與低壓臂電壓的分壓比為1000:1。
【文檔編號】G01R15/06GK204228795SQ201420698982
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權日:2014年11月20日
【發(fā)明者】李文婷, 龍兆芝, 任想, 劉少波, 魯非 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院