一種高電壓電容介質(zhì)損耗因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)校正裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于儀器儀表領(lǐng)域，特別涉及一種高電壓電容介質(zhì)損耗因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)校正裝置，是一種用虛擬損耗器組成的高電壓電容介質(zhì)損耗因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)校正裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]檢測儀器需要經(jīng)常的校驗，作為電容介質(zhì)損耗因數(shù)檢測儀通常是在實驗室進行校驗，采用的是標(biāo)準(zhǔn)損耗器法進行校驗。采用兩個標(biāo)準(zhǔn)電容，一個接標(biāo)準(zhǔn)損耗器，一個作為參考分別接入被校驗儀器，標(biāo)準(zhǔn)損耗器是串聯(lián)若干個電阻，通過改變不同的電阻值，得到不同的介損值。這類標(biāo)準(zhǔn)損耗器工作原理簡單，但存在以下幾個方面的缺陷:
[0003]在模擬大介損值時，串聯(lián)電阻需要承受很高的電壓及消化很大的功率，高穩(wěn)定度大功率的電阻器是比較難找的。再者由于傳入大電阻后，標(biāo)準(zhǔn)電容器測量端子的電位會抬高，該端子一般允許最高電壓為2kV，隨著試驗電壓升高及介損值增大，該端子的電壓會隨著增大，就可能會超出端子的耐壓要求。這點在制造上是很難處理的。所以通常這類標(biāo)準(zhǔn)損耗器在試驗電壓1kV下最大的介損值只能做到O?0.1。如果需要更高的試驗電壓，能做到的介損值范圍更小。
[0004]傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)損耗器大介損檔位數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。這是由于大介損時與標(biāo)準(zhǔn)電容器串聯(lián)的電阻器阻值很大，這時候其周邊的分布參數(shù)(分布電容及泄漏電阻)對電阻器的阻抗會有很大影響，在環(huán)境條件發(fā)生變化時，其呈現(xiàn)的阻抗就會發(fā)生變化，導(dǎo)致最終的介損值發(fā)生變化。
[0005]傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)損耗器只能改變介損值，不能改變電容量。如果要測量多種電容量需要配置多個不同電容量的標(biāo)準(zhǔn)損耗器。
[0006]傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)損耗器都一般都是采用機械插座或開關(guān)進行分檔，機械開關(guān)觸點容易老化造成接觸不良。
[0007]傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)損耗器不能帶電切換量程。這是由于帶電下如果切換檔位，會造成標(biāo)準(zhǔn)電容器尾端瞬時開路或電位改變，容易帶來火花及不安全因素，所以一般都是不允許帶電切換。所以每測量一個點必須降壓后再更換檔位，再進行測量，這樣不利于提高校驗工作的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型的目的針對上述問題提出的一種高電壓電容介質(zhì)損耗因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)校正裝置，利用虛擬模擬技術(shù)模擬不同電阻值，實現(xiàn)的多種高電壓電容介質(zhì)損耗因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)校正，同時還可以在一個標(biāo)準(zhǔn)電容器下模擬實現(xiàn)對多種電容器的校正。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是:一種高電壓電容介質(zhì)損耗因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)校正裝置，包括被校驗的測量儀器和兩個標(biāo)準(zhǔn)電容器，兩個標(biāo)準(zhǔn)電容中，一個作為標(biāo)準(zhǔn)電容連接至測量儀器電容標(biāo)準(zhǔn)參考輸入端，另一個作為校正電容與介質(zhì)損耗模擬裝置串聯(lián)后連接至測量儀器介質(zhì)損耗測量端；其特征在于，所述介質(zhì)損耗模擬裝置是介質(zhì)損耗模擬虛擬裝置，所述兩個標(biāo)準(zhǔn)電容的電源連接端通過一個升壓器連接至測量儀器電源輸出調(diào)節(jié)端。
[0010]方案進一步是:所述介質(zhì)損耗模擬虛擬裝置包括電流取樣電路，移相電路、恒流輸出電路和微處理單元控制器；所述電流取樣電路用取樣電阻將流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)電容器的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號；移相電路與電壓信號連接，所述移相電路含有相位選擇開關(guān)電路，相位選擇開關(guān)電路由微處理單元控制器控制，相位選擇開關(guān)電路根據(jù)已知電阻值對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)電容器電流的相位損耗角選擇通路將電壓信號進行移相，恒流輸出電路的輸出為介質(zhì)虛擬裝置的模擬電流輸出；其特征在于，所述裝置還包括一個應(yīng)對不同標(biāo)準(zhǔn)電容器輸出電流變化的調(diào)幅電路，調(diào)幅電路的輸入與移相電路的輸出連接，調(diào)幅電路輸出連接恒流輸出電路，所述微處理單元控制器控制連接調(diào)幅電路。
[0011]方案進一步是:所述恒流輸出電路包括一個負(fù)反饋電路，所述負(fù)反饋電路包括一個反饋運算放大器，反饋運算放大器的輸出驅(qū)動一個恒流輸出變壓器，恒流輸出變壓器輸出了介質(zhì)虛擬裝置的輸出電流信號，其中，反饋運算放大器的正極輸入連接電壓調(diào)幅電路輸出，電流信號同時作為反饋連接反饋運算放大器的負(fù)極輸入用以保證調(diào)幅電路輸出變化等于電流信號的變化。
[0012]方案進一步是:所述恒流輸出電路還包括電容量程選擇電路，所述電容量程選擇電路包括:在所述恒流輸出變壓器輸出與電流信號之間設(shè)置的電壓比例輸出電路，所述電壓比例輸出電路由多個相同阻值電阻和量程切換開關(guān)組成，多個電阻相互串聯(lián)后并聯(lián)至恒流輸出變壓器輸出兩端，量程切換開關(guān)的多個切入觸點分別連接至串聯(lián)電阻之間的節(jié)點，量程切換開關(guān)的公用觸點作為所述電流信號引出，在電流信號引出與反饋運算放大器的負(fù)極之間設(shè)置有反饋信號放大比例調(diào)節(jié)電路，所述反饋信號放大比例調(diào)節(jié)電路由一個比例運算放大器和放大比例開關(guān)電路組成，放大比例開關(guān)電路由多個電阻和反饋切換開關(guān)連接組成，反饋切換開關(guān)控制輸出的反饋信號放大比例與量程切換開關(guān)控制輸出的電壓輸出比例剛好相反，用以保證電流信號引出的是標(biāo)準(zhǔn)電容器的比例輸出，所述量程切換開關(guān)和反饋切換開關(guān)聯(lián)動。
[0013]方案進一步是:所述調(diào)幅電路包括一個比較運算放大器，比較運算放大器輸出連接恒流輸出電路，所述比較放大器含有一個放大倍數(shù)選擇電路，所述放大倍數(shù)選擇電路的放大倍數(shù)范圍保證所述模擬電流輸出符合裝置設(shè)定的工作電壓和電容量調(diào)節(jié)范圍。
[0014]方案進一步是:所述放大倍數(shù)選擇電路是由不同比例電阻組成的多級放大倍數(shù)選擇電路。
[0015]方案進一步是:所述放大倍數(shù)選擇電路是一個由數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)的無級放大倍數(shù)選擇電路。
[0016]方案進一步是:所述微處理單元控制器有一個微處理器，微處理器連接有鍵盤、顯示器和無線信號輸入輸出處理器，微處理器數(shù)據(jù)控制輸出連接一個譯碼電路，譯碼電路輸出控制連接所述相位選擇開關(guān)電路，所述微處理器的數(shù)據(jù)線輸出連接所述放大倍數(shù)選擇電路。
[0017]本實用新型具有的有益效果是:操作安全、簡單，消除了傳統(tǒng)校驗的弊端，可以實現(xiàn)高電壓下的電容介質(zhì)損耗的校正，模擬電阻不產(chǎn)生電能的損耗，可以在帶電的狀況下實現(xiàn)無觸點的切換，擴大了介質(zhì)校正的范圍；實現(xiàn)了對電容的變化調(diào)整，將一個標(biāo)準(zhǔn)電容擴展為多個標(biāo)準(zhǔn)電容器。
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作一詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型校正接線示意圖；
[0020]圖2為本實用新型校正原理示意圖；
[0021]圖3為本實用新型電容介質(zhì)虛擬裝置電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本實用新型帶電容量程擴展功能的電容介質(zhì)虛擬裝置電路示意圖；
[0023]圖5為本實用新型電流取樣電路示意圖；
[0024]圖6為本實用新型移相電路不意圖；
[0025]圖7為本實用新型電容量程選擇電路示意圖。
【具體實施方式】
[0026]一種高電壓電容介質(zhì)損耗因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)校正裝置，如圖1所示，所述裝置包括被校驗的測量儀器I和兩個標(biāo)準(zhǔn)電容器，兩個標(biāo)準(zhǔn)電容中，一個作為標(biāo)準(zhǔn)電容2連接至測量儀器電容標(biāo)準(zhǔn)參考輸入端Cn，另一個作為校正電容3與介質(zhì)損耗模擬裝置5串聯(lián)后連接至測量儀器介質(zhì)損耗測量端Cx;其中，所述介質(zhì)損耗模擬裝置是介質(zhì)損耗模擬虛擬裝置，所述兩個標(biāo)準(zhǔn)電容的電源連接端通過一個升壓器4連接至測量儀器電源輸出調(diào)節(jié)端，其中的升壓器采用的是交流50赫茲或可變頻升壓器，額定輸出電壓可達(dá)200kV。
[0027]從介損的原理我們可以知道，介損測試儀測量的就是被試品的電流信號與容性電流分量之間的夾角。電流的夾角即可改變tgS值。本實施例采用了一種介質(zhì)虛擬裝置代替實際的電阻，用電子移相電路來實現(xiàn)改變tgS的功能。為了得到模擬不同的模擬電容量，增加了調(diào)幅電路，通過改變輸出電流的大小來得到不同的電容量。
[0028]因此，如圖3所示，本實施例介質(zhì)損耗模擬虛擬裝置包括電流取樣電路501，移相電路502、恒流輸出電路503和微處理單元控制器504 ;所述電流取樣電路用取樣電阻將流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)電容器的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號；移相電路與電壓信號連接，所述移相電路含有相位選擇開關(guān)電路，相位選擇開關(guān)電路由微處理單元控制器控制，相位選擇開關(guān)電路根據(jù)已知電阻值對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)電容器電流的相位損耗角選擇通路將電壓信號進行移相，恒流輸出電路的輸出為介質(zhì)虛擬裝置的模擬電流輸出；其中，所述裝置還包括一個應(yīng)對不同標(biāo)準(zhǔn)電容器輸出電流變化的調(diào)幅電路505，調(diào)幅電路的輸入與移相電路的輸出連接，調(diào)幅電路輸出連接恒流輸出電路，所述微處理單元控制器控制連接調(diào)幅電路。
[0029]其中:
[0030]如圖5所示，所述電流取樣電路的輸入電流信號取自校正電容(標(biāo)準(zhǔn)電容器)測量端對地的電流，用一個阻值較小的電阻(幾歐姆)作為取樣元件，本身消耗的功率極小，可以忽略不計。電阻兩端的電壓也極小，由于標(biāo)準(zhǔn)電容器性能近似為理想電容器，其電流與電壓夾角基本上為90度。此電流信號就作為本裝置的基本參考信號。
[0031]如圖6所示，所述移相電路即電子調(diào)相電路就是將輸出電流信號Ii根據(jù)不同的tg5設(shè)定值對應(yīng)的相角進行移相，得到新的參考電流信號Ii’，后續(xù)輸出電流的相位以此信號為基準(zhǔn)。不