专利名称：带有电压分压器的测量设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及带有电压分压器的测量设备，其包括-连接在电压测量输入端与公共点之间的第一测量电阻器；-连接在所述公共点与基准电地之间的第二测量电阻器；-与所述公共点连接的测量输出端；-与所述基准电地连接的围绕所述第一和第二测量电阻器的屏蔽外壳；以及-围绕所述第一和第二测量电阻器并安排在所述屏蔽外壳内的内部电容电极。
背景技术：
表示在图1中的已知电子中压或高压测量设备包括与高压测量输入端2连接的高值第一电阻器1、和与电地4连接的低值第二脚电阻器3。两个电阻器与公共点5连接形成电阻桥。公共点5与电阻桥的测量输出端6连接。众所周知，高压电阻分压器被安排在围绕测量电阻器1和3的屏蔽外壳7中。在这样的布局中，在电阻器1与接地外壳之间会出现杂散电容8。这些电容分布在电阻器1和外壳7的纵向上。从而使测量电阻器1和电容 8形成分布式低通滤波器。这样的滤波器生成输出信号相对于输入电压信号的相差，并且衰减信号的高频，尤其谐波分量。表示在图2中的其它设备包括围绕测量电阻器1和3的内部电容电极9。这个电极一般安排在屏蔽外壳7的内部，与测量输出端6连接。这样的设备描述在专利申请 DE19841164 中。包括内部电容电极的设备具有改进的相差。但是，相差仍然很大，难以将这些设备用在电功率测量系统中。而且，对于这些设备，包含高阶谐波分量的信号的测量不够精确。
发明内容
本发明的目的是提供带有电压分压器的测量设备，具有使高阶谐波信号能够得到测量的缩小相差并具有随温度的小相差漂移。按照本发明的带有电压分压器的测量设备包括-连接在电压测量输入端与公共点之间的第一测量电阻器；-连接在所述公共点与基准电地之间的第二测量电阻器；-与所述公共点连接的测量输出端；-与所述基准电地连接的围绕所述第一和第二测量电阻器的屏蔽外壳；以及-围绕所述第一和第二测量电阻器并安排在所述屏蔽外壳内的内部电容电极，包括连接在所述内部电容电极与所述公共点之间的相差补偿电路。在一个优选实施例中，所述补偿电路是带有输入端-输出端两者的双端电路。所述补偿电路最好是相位超前电路。所述补偿电路最好包含至少一个电阻器和一个电容器。 所述补偿电路最好包含至少一个具有随温度变化的电量的电子部件。按照第一可替代实施例，所述补偿电路被安排在所述内部电容电极的内部。
按照第二可替代实施例，所述内部电容电极与补偿输出端连接，和所述补偿电路连接在所述补偿输出端与所述测量输出端之间。所述第一测量电阻器最好具有大于50兆欧的阻值。在一个特定实施例中，所述设备包括-在所述屏蔽外壳与所述内部电容电极之间的第一绝缘层；以及-在所述内部电容电极与所述第一测量电阻器之间的第二绝缘层，所述第一和第二绝缘层具有随温度大致相同的介电特性变化。
其它优点和特征可以从为非限制性举例目的给出的和表示在附图中的本发明特定实施例的如下描述中更明显看出，在附图中-图1和图2代表现有技术的电阻桥测量设备；-图3代表按照本发明第一实施例的测量设备；-图4代表按照本发明实施例的设备的第一模型化图；-图5代表按照本发明第二实施例的测量设备；-图6代表按照本发明实施例的设备的第二模型化图；以及-图7 图9代表用在按照本发明的设备中的补偿电路的图形。
具体实施例方式图3代表一种带有电压分压器的测量设备，它包括连接在电压测量输入端2与公共点5之间的第一测量电阻器1、连接在所述公共点5与基准电地4之间的第二测量电阻器 3、和与所述公共点连接的测量输出端6。该设备还包括围绕第一和第二测量电阻器1和3 并与所述基准电地4连接的的屏蔽外壳7。外壳7保护电阻免受设备外部的电磁和静电干扰的影响。围绕所述第一和第二测量电阻器1和3的内部电容补偿电极9被安排在所述屏蔽外壳7的内部。它使与电阻器的电容连线收集的信号能够转变成输出信号。按照本发明，该设备包括连接在所述内部电容补偿电极9与所述公共点5之间的相差补偿电路10。补偿电路10包含对输出端6上的输出信号与输入端2上的高压输入信号之间的相差进行精确补偿的电子部件。该补偿电路10还能够在要测量的信号的通带上保证信号的衰减几乎不变，以便测量高阶谐波分量。要测量的通带信号最好应该在例如基频与第十三(13阶)谐波之间。在图3的实施例中，补偿电路10被安排在内部电容电极9的内部。该电路10具有包含电子部件的印刷电路的形式。图4代表按照本发明实施例的设备的第一模型化图。电阻器1和3形成电阻分压器桥，一方面电阻器1与内部电容电极9之间的分布式电容器8和内部电容电极9与外壳 7之间的分布式电容器11形成电容分压器。补偿电路10连接在电容分压器与电阻分压器之间，以便与设备通带的增大结合地优化或缩小相差。在图5的实施例中，内部电容电极9与补偿输出端12连接，并且补偿电路10连接在补偿输出端12与测量输出端6之间。该电路10是印刷电路的形式，包括在位于外壳7 外部的壳体中的电子部件。
图6代表按照本发明实施例的设备的第二模型化图。在这个图形中，分布式电阻器1和分布式电容器8用一系列电阻-电容(RC)滤波器表示。补偿电路最好是如图7、图8和图9所表示的带有输入端-输出端13和14两者的双端电路。该补偿电路在多数情况下是相位超前电路。但是，也可以按照其它测量电路的相差调整这个相差。例如，在装置的有功或无功功率或功率因素的测量范围内，按照相关电流测量电路经受的相差来调整。在简化形式中，补偿电路包含像图7那样与电容器16串联的电阻器15，或像图8 那样并联的电容器17和电阻器18。安排在电阻器1与内部电容电极9之间和所述内部电容电极与外壳7之间的介电材料层可以具有随温度而变的介电特性。从而，电容器8和11的值也随温度而变。这样的变化影响相差，并且影响通带。为了限制这些影响，按照本发明实施例的设备包含所述屏蔽外壳与所述内部电容电极之间的第一绝缘层30、和所述内部电容电极与所述第一测量电阻器之间的第二绝缘层31，它们由随温度具有大致相同介电特性变化的材料制成。两层使用相同材料是有利的。为了按照温度来改进补偿，补偿电路10包含至少一个具有随温度变化的电量的电子部件。在图9中，该补偿电路是复合的。它包含与电阻器20串联和与并联RC单元串联的第一电容器19，该并联RC单元包含电容器21和具有随温度而变的值的电阻器22。电阻器22的温度系数可以是正的(PTC)或负的(NTC)。上述的补偿电路使电压测量设备能够实现成含有极高阻值的电阻器1。测量电阻器1具有大于50兆欧(ΜΩ)的阻值是有利的。高阻值使消耗在测量设备中的电功率受到限制，从而能够缩小设备的体积。描述在上文中的设备尤其适用于中压、高压或超高压测量，例如，从1，000伏到 100，000 伏。
权利要求
1.一种带有电压分压器的测量设备，其包括-连接在电压测量输入端O)与公共点(5)之间的第一测量电阻器(1)；-连接在所述公共点(5)与基准电地(4)之间的第二测量电阻器(3)；-与所述公共点(5)连接的测量输出端(6)；-与所述基准电地(4)连接的围绕所述第一和第二测量电阻器的屏蔽外壳(7)；以及-围绕所述第一和第二测量电阻器并安排在所述屏蔽外壳(7)内的内部电容电极(9)，所述设备的特征在于它包括连接在所述内部电容电极(9)与所述公共点(5)之间的相差补偿电路(10)。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，所述补偿电路(10)是带有输入端-输出端(13，14)两者的双端电路。
3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述补偿电路(10)是相位超前电路。
4.按照权利要求1到3的任何一项所述的设备，其特征在于，所述补偿电路(10)包括至少一个电阻器(15，18，20，22)和一个电容器(16，17，19，21)。
5.按照权利要求1到4的任何一项所述的设备，其特征在于，所述补偿电路(10)包括至少一个具有随温度变化的电量的电子部件02)。
6.按照权利要求1到5的任何一项所述的设备，其特征在于，所述补偿电路(10)被安排在所述内部电容电极(9)的内部。
7.按照权利要求1到5的任何一项所述的设备，其特征在于，所述内部电容电极(9)与补偿输出端(1 连接，和所述补偿电路(10)连接在所述补偿输出端(1 与所述测量输出端(6)之间。
8.按照权利要求1到7的任何一项所述的设备，其特征在于，所述第一测量电阻器(1) 具有大于50兆欧的阻值。
9.按照权利要求1到8的任何一项所述的设备，其特征在于，它包括-在所述屏蔽外壳(7)与所述内部电容电极(9)之间的第一绝缘层(30)；以及-在所述内部电容电极(9)与所述第一测量电阻器⑴之间的第二绝缘层(31)，所述第一和第二绝缘层具有随温度大致相同的介电特性变化。
全文摘要
带有电压分压器的测量设备包括连接在电压测量输入端(2)与公共点(5)之间的第一测量电阻器(1)、和连接在所述公共点(5)与基准电地(4)之间的第二测量电阻器(3)。测量输出端(6)与公共点(5)连接。屏蔽外壳(7)围绕第一和第二测量电阻器并与基准电地(4)连接。围绕第一和第二测量电阻器的内部电容电极(9)被安排在所述屏蔽外壳(7)的内部。为了改进相差和通带，该设备包括连接在所述内部电容电极(9)与所述公共点(5)之间的相差补偿电路(10)。
文档编号G01R15/04GK102243264SQ20111009179
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者格拉德.亚当 申请人:施耐德电器工业公司