ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ВОЛЬТМЕТР

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ВОЛЬТМЕТР


RU (11) 2198409 (13) C1

(51) 7 G01R5/28, G01R15/00, G01R19/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2003.02.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2001114104/09 
(22) Дата подачи заявки: 2001.05.22 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.05.22 
(45) Опубликовано: 2003.02.10 
(56) Аналоги изобретения: Электрические измерения. Учебник для ВУЗов, изд. 4-е. Под ред. А.Ф. ФРЕМКЕ - Л.: Энергия, 1973. SU 119925 А, 05.10.1959. SU 1479880 А, 15.05.1989. RU 2128844 С1, 10.04.1999. RU 2133039 С1, 10.07.1999. FR 1586076 А, 06.02.1970. 
(71) Имя заявителя: Уфимский государственный авиационный технический университет 
(72) Имя изобретателя: Хайруллин И.Х.; Исмагилов Ф.Р.; Фаттахов Р.К.; Афанасьев Ю.В.; Пашали Д.Ю. 
(73) Имя патентообладателя: Уфимский государственный авиационный технический университет 
(98) Адрес для переписки: 450000, г.Уфа - центр, ул. Карла Маркса, 12, УГАТУ, патентный отдел 

(54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ВОЛЬТМЕТР 

Использование: изобретение относится к области измерительной техники, в частности к электрическим приборам, которые могут быть использованы для измерения высоких напряжений. Технический результат заключается в повышении точности электростатического вольтметра. Электростатический вольтметр содержит диэлектрический корпус, два электрода, выводы которых соединены с измерительными клеммами, подвижный элемент, ось, связанную с корпусом и имеющую возможность вращения, и отсчетное устройство со шкалой, в котором в отличие от прототипа в качестве подвижного элемента использован цилиндрический диэлектрик, расположенный на оси, при этом ось сводного конца связана с корпусом посредством спиральной пружины, шкала отсчетного устройства нанесена на торец подвижного элемента, а электроды расположены под углом относительно нормали к поверхности подвижного элемента, величина этого угла зависит от материала, из которого выполнен подвижный элемент для обеспечения наибольшего вращающего момента подвижного элемента, в связи с чем электроды имеют возможность поворота и установки на упомянутый угол. Отсчетное устройство электростатического вольтметра включает два световода отсчета с неподвижным указателем и подсветки шкалы. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к электрическим приборам, которые могут быть использованы для измерения высоких напряжений.

Известен измеритель высоких напряжений [АС СССР 1479880, кл. G 01 R 15/02, Бюл. 18, 1989 г.], содержащий корпус, частично заполненный двухфазным диэлектриком, измерительный сосуд, сообщающийся отверстием с полостью корпуса, ультразвуковой измеритель уровня, два электрода, расположенные по обе стороны от границы раздела фаз, при этом нижний электрод выполнен плоским и полностью погружен в жидкую фазу, а верхний электрод с целью повышения точности измерения и линеаризации передаточной характеристики выполнен в виде шара, погруженного в жидкую фазу.

Недостатком такой конструкции является ее сложность.

Известен электростатический вольтметр [Электрические измерения. Учебник для вузов. Изд. 4-е. Под. ред. А.В. Фремке. Л., "Энергия", 1973], выбранный за прототип, содержащий диэлектрический корпус, два неподвижных электрода, соединенные с измерительными клеммами, подвижный элемент, который представляет собой пластину, подвешенную между неподвижными электродами на тонких металлических ленточках.

Перемещение подвижной пластины посредством тяги и мостика передается на ось, связанную с корпусом и имеющую возможность вращения, а затем на отсчетное устройство, которое состоит из стрелки и шкалы.

Данный вольтметр обладает следующими достоинствами: простотой и дешевизной конструкции; используется для измерения высоких напряжений до десятков и сотен киловольт без применения громоздких, дорогостоящих и потребляющих большую мощность добавочных сопротивлений в широком диапазоне частот (20 Гц - 30 МГц), при этом на его показания почти не влияют частота измеряемого напряжения, температура и посторонние магнитные поля; может применяться для измерений как в цепях переменного, так и в цепях постоянного тока.

Недостатками данной конструкции являются ее низкая точность из-за погрешностей, вызванных недостаточной вибростойкостью вольтметра, небольшой величиной вращающего момента, действующего на его подвижную часть, а также влиянием положения прибора в пространстве на точность его показаний.

Задачей изобретения является повышение точности электростатического вольтметра при сохранении таких преимуществ прототипа, как большой диапазон измеряемых высоких напряжений в широком диапазоне частот, частотная и температурная независимости, отсутствие влияния посторонних магнитных полей, измерения в цепях постоянного и переменного тока.

Задача решается посредством электростатического вольтметра, содержащего диэлектрический корпус, два электрода, выводы которых соединены с измерительными клеммами, подвижный элемент, ось, связанную с корпусом и имеющую возможность вращения, и отсчетное устройство со шкалой, в котором в отличие от прототипа в качестве подвижного элемента использован цилиндрический диэлектрик, расположенный на оси, при этом ось с одного конца связана с корпусом посредством спиральной пружины, шкала отсчетного устройства нанесена на торец подвижного элемента, а электроды расположены под углом относительно нормали к поверхности подвижного элемента, причем величина этого угла зависит от материала, из которого выполнен подвижный элемент, в связи с чем электроды имеют возможность поворота и установки на упомянутый угол.

Задача решается также, если отсчетное устройство электростатического вольтметра включает два световода отсчета с неподвижным указателем и подсветки шкалы.

На чертеже изображен предлагаемый электростатический вольтметр.

Вольтметр состоит из диэлектрического корпуса 1, подвижного элемента 2 в виде цилиндрического диэлектрика, выполненного из фибры, расположенного на оси 3, которая закреплена с возможностью вращения в подшипниках 4 и 5, при этом ось с одного конца связана с корпусом 1 посредством спиральной пружины 6. Электроды 7 установлены под углом относительно нормали к поверхности подвижного элемента 2, теоретически и экспериментально выбранного для фибры равным 50o. Отсчетное устройство состоит из круговой шкалы 8, нанесенной на торец подвижного элемента 2, световода отсчета 9 с неподвижным указателем 10 и световода подсветки шкалы 11, торец которого освещен миниатюрной лампой накаливания, на фигуре не показана. Выводы электродов 7 соединены с измерительными клеммами 12.

Использование в качестве подвижного элемента цилиндрического диэлектрика, расположенного на оси, закрепленной с возможностью вращения и связанной с одного конца с корпусом прибора посредством спиральной пружины, позволяет исключить влияние положения электростатического вольтметра в пространстве на точность его показаний и повысить его вибростойкость. При этом спиральная пружина выполняет роль механического элемента сравнения. Повышение точности электростатического вольтметра достигается также за счет того, что шкала нанесена на торец подвижного элемента. Указанная в заявляемом решении пространственная взаимосвязь подвижного элемента с электродами обеспечивает необходимый вращающий момент подвижного элемента. Установка электродов с возможностью поворота позволяет изменять угол их наклона относительно нормали подвижного элемента и обеспечивать наибольший вращающий момент подвижного элемента в зависимости от материала, из которого он выполнен, что позволяет уменьшить момент инерции подвижной части, а следовательно, расширить пределы измерения в сторону малых величин, улучшить условия успокоения прибора, а следовательно, повысить его чувствительность и точность. При этом зависимость угла наклона электродов от характеристик материала, из которого выполнен подвижный элемент, в целях получения его наибольшего вращающего момента носит экспоненциальный характер.

Использование в электростатическом вольтметре отсчетного устройства, включающего два световода - отсчета с неподвижным указателем и подсветки шкалы, также позволяет повысить вибростойкость и точность электростатического вольтметра.

Электростатический вольтметр работает следующим образом.

При подаче на электроды 7 измеряемого сигнала подвижный элемент в виде цилиндрического диэлектрика 2 поворачивается. Направление вращения цилиндрического диэлектрика не зависит от знака измеряемого напряжения. При вращении подвижного элемента 2 спиральная пружина 6 создает противодействующий момент. При равенстве вращающего и противодействующего моментов подвижный элемент 2 останавливается, и по положению неподвижного указателя 10, нанесенного на световод отсчета 9 по шкале 6, нанесенной на торец подвижного элемента 2 и освещаемой с помощью световода подсветки шкалы 11, определяется измеряемое напряжение.

Отсутствие в данной конструкции подвесных частей, надежная связь оси подвижного элемента с корпусом прибора, установка электродов с возможностью поворота и указанная в заявляемом решении пространственная взаимосвязь подвижного элемента и электродов обеспечивают вибростойкость, независимость показаний прибора от его расположения в пространстве и наибольший вращающий момент подвижной части, а следовательно, точность электростатического вольтметра. При этом сохраняются все преимущества прототипа, а именно большой диапазон измеряемого напряжения в широком диапазоне частот, частотная и температурная независимости, отсутствие влияния посторонних магнитных полей, возможность применения для измерений напряжения в цепях постоянного и переменного тока. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Электростатический вольтметр, содержащий диэлектрический корпус, два электрода, выводы которых соединены с измерительными клеммами, подвижный элемент, ось, связанную с корпусом и имеющую возможность вращения, и отсчетное устройство со шкалой, отличающийся тем, что в качестве подвижного элемента использован цилиндрический диэлектрик, расположенный на оси, при этом ось с одного конца связана с корпусом посредством спиральной пружины, шкала отсчетного устройства нанесена на торец подвижного элемента, а электроды расположены под углом относительно нормали к поверхности подвижного элемента, причем величина угла зависит от материала, из которого выполнен подвижный элемент, для обеспечения наибольшего вращающего момента подвижного элемента, в связи с чем электроды имеют возможность поворота и установки на упомянутый угол.

2. Электростатический вольтметр по п.1, отличающийся тем, что отсчетное устройство включает два световода - отсчета с неподвижным указателем и подсветки шкалы.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru