專利名稱：數(shù)字顯示高壓泄漏表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電流測(cè)量?jī)x表，特別是一種測(cè)量高壓電器在承受高壓(可高達(dá)幾十萬(wàn)伏)時(shí)所存在的泄漏電流的數(shù)字顯示表。
測(cè)量高壓電器絕緣狀態(tài)的主要方法是對(duì)該電器施加一個(gè)規(guī)定值的直流高電壓，然后測(cè)量流經(jīng)電器絕緣體內(nèi)的泄漏電流。為了測(cè)準(zhǔn)泄漏電流，使用的電流表必須處于對(duì)地的高電位，且具有良好的電磁屏蔽。電流表往往會(huì)受到大電流的沖擊。
以往，大多采用指針式微安表測(cè)量高壓泄漏，其缺點(diǎn)是精度低、測(cè)量范圍小，而且由于它處于高電位，人體不便接近，轉(zhuǎn)換量程和遠(yuǎn)距離讀數(shù)都困難，當(dāng)高壓電器絕緣發(fā)生擊穿或閃絡(luò)時(shí)，表針往往因過(guò)電流而燒毀。近年來(lái)，有些產(chǎn)品采用紅色發(fā)光二極管作指示的數(shù)字電表作高壓泄漏表，與指針式微安表相比，其測(cè)量精度及范圍都大大提高，在適當(dāng)?shù)墓庹諚l件下可遠(yuǎn)距離讀數(shù)，但仍有缺點(diǎn)發(fā)光二極管在較強(qiáng)的陽(yáng)光照射下，讀數(shù)仍困難，儀表耗電大(因處于高電位只能用干電池供電，耗電大導(dǎo)致電池電壓下降，從而多次測(cè)量誤差增大)，更重要的致命弱點(diǎn)是數(shù)字表承受過(guò)電流、過(guò)電壓的能力差，在被測(cè)高壓電器發(fā)生擊穿或閃絡(luò)時(shí)，數(shù)字表毫無(wú)例外地會(huì)毀壞。有的產(chǎn)品雖然加了氖管、穩(wěn)壓管或快速熔絲企圖用來(lái)保護(hù)數(shù)字表，但氖管、穩(wěn)壓管或快速熔絲對(duì)快速電沖擊的響應(yīng)太慢，因此在遭受快速的電沖擊時(shí)，保護(hù)器件尚來(lái)不及動(dòng)作，數(shù)字表早已損壞了。
本實(shí)用新型的目的是提供一種能準(zhǔn)確、方便地測(cè)量高壓泄漏，同時(shí)在遭受過(guò)電流沖擊時(shí)，又能確保儀表安全的數(shù)字顯示高壓泄漏表。
本實(shí)用新型由起屏蔽作用的金屬外殼、裝在金屬殼內(nèi)的數(shù)字電流表和數(shù)字電流表的保護(hù)裝置三部分組成。其特點(diǎn)在于所說(shuō)的數(shù)字電流表采用液晶顯示的數(shù)字電流表，它的測(cè)量范圍廣(1微安－2000微安)、耗電少(1－2毫安)，可在陽(yáng)光下遠(yuǎn)距離清晰方便地進(jìn)行讀數(shù)；所說(shuō)的保護(hù)裝置由N級(jí)(N≥2)級(jí)過(guò)壓保護(hù)單元串聯(lián)構(gòu)成，第i級(jí)過(guò)壓保護(hù)單元由小型色碼電感Li、小型無(wú)感電容Ci、半導(dǎo)體管VRi和電阻Ri構(gòu)成四端網(wǎng)絡(luò)小型無(wú)感電容Ci和小型色碼電感Li連接成Γ形濾波器，半導(dǎo)體管VRi在該Γ形濾波器的輸出端與小型無(wú)感電容Ci并聯(lián)，在四端網(wǎng)絡(luò)輸出端的一臂上有一電阻Ri。第N級(jí)過(guò)壓保護(hù)單元輸出端與所說(shuō)的液晶顯示的數(shù)字電流表兩端相聯(lián)，第1級(jí)過(guò)壓保護(hù)單元的輸入端并聯(lián)一電容C0后分別與金屬外殼上的兩個(gè)接線柱相連。
本實(shí)用新型中，采用的小型色碼電感Li，電感量為2毫亨左右(1－5毫亨)；小型無(wú)感電容Ci為陶瓷電容或玻釉電容，電容量為0.1微法左右(0.047微法－0.47微法)；半導(dǎo)體管VRi可以是一個(gè)半導(dǎo)體觸發(fā)管或一個(gè)硅雙向開(kāi)關(guān)管，或多個(gè)半導(dǎo)體觸發(fā)管或／和多個(gè)硅雙向開(kāi)關(guān)管串聯(lián)而成。
保護(hù)裝置的電路設(shè)計(jì)如下半導(dǎo)體觸發(fā)管的擊穿電壓V0為32伏，硅雙向開(kāi)關(guān)管的擊穿電壓V0為9伏。當(dāng)保護(hù)裝置共有N級(jí)保護(hù)單元時(shí)，第i級(jí)半導(dǎo)體管的擊穿電壓Vi與保護(hù)裝置的電阻滿足如下公式Vi=K·I·(R0+Σi=iNRi)]]>
式中K為系數(shù)，取K＝1.1－1.2；I為液晶顯示數(shù)字電流表滿量程電流值；R0為液晶顯示數(shù)字電流表的內(nèi)阻；Ri為第i級(jí)保護(hù)單元的電阻。
半導(dǎo)體管具有特殊的伏安特性和極快的響應(yīng)速度。半導(dǎo)體觸發(fā)管的擊穿電壓為32伏，當(dāng)兩端電壓小于該擊穿電壓V0時(shí)，流過(guò)管子的電流為0，當(dāng)兩端電壓達(dá)到擊穿電壓時(shí)，管子導(dǎo)通，即使流過(guò)管子的電流急劇增長(zhǎng)，其兩端電壓仍穩(wěn)定在V0。這種伏安特性與雙向穩(wěn)壓管的伏安特性是一樣的，根本的區(qū)別是它的響應(yīng)時(shí)間比雙向穩(wěn)壓管快得多，為十幾納秒至幾十納秒量級(jí)。硅雙向開(kāi)關(guān)管的特點(diǎn)是當(dāng)其兩端電壓小于擊穿電壓V01(＝9伏)時(shí)，流過(guò)管子的電流為0，當(dāng)它兩端的電壓達(dá)到擊穿電壓V01時(shí)，管子導(dǎo)通，通過(guò)它的電流急劇增加，它兩端的電壓反而降低至維持電壓V01′(＝1伏)。而且響應(yīng)速度極快，約5納秒。
本實(shí)用新型就是利用半導(dǎo)體管上述特殊的伏安特性和極快的響應(yīng)速度來(lái)保護(hù)液晶顯示數(shù)字電流表的，試驗(yàn)效果十分理想，能可靠保護(hù)。而且由于采用液晶顯示數(shù)字電流表，它的測(cè)量范圍1－2000微安或1－20000微安，而且耗電只有1－2毫安，可在陽(yáng)光下遠(yuǎn)距離清晰地方便地讀數(shù)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖3為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。
圖1的左圖為本實(shí)用新型的正視圖，右圖為其半剖左視圖。圖中1接線柱，2液晶顯示數(shù)字電流表，3保護(hù)裝置，4電源開(kāi)關(guān)，5金屬外殼，6電池，為2提供電能。
圖2是具有N級(jí)保護(hù)單元的電路原理圖，由N級(jí)過(guò)壓保護(hù)單元(四端網(wǎng)絡(luò))串聯(lián)構(gòu)成。每一級(jí)過(guò)壓保護(hù)單元由小型色碼電感Li、小型無(wú)感電容Ci連接成Γ形濾波器，半導(dǎo)體管VRi在該Γ形濾波器的輸出端與小型無(wú)感電容Ci并聯(lián)，在四端網(wǎng)絡(luò)輸出端的一臂上有電阻Ri。第N級(jí)過(guò)壓保護(hù)單元輸出端與液晶顯示數(shù)字電流表2兩端相連，第1級(jí)過(guò)壓保護(hù)單元的輸入端并聯(lián)一電容C0后分別與金屬外殼上的兩個(gè)接線柱1相連。
圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例，即具有兩級(jí)(N＝2)過(guò)壓保護(hù)單元的保護(hù)裝置3的數(shù)字顯示高壓泄漏表的電路圖。實(shí)施例中選擇液晶顯示數(shù)字電流表的量程為0－2000微安，內(nèi)阻R0＝100歐姆；VR1為半導(dǎo)體觸發(fā)管，擊穿電壓V01＝32伏；VR2為硅雙向開(kāi)關(guān)管，擊穿電壓V02＝9伏，維持電壓V02′＝1伏，C0、C1、C2均為小型無(wú)感電容，容量0.1微法；L1、L2為小型色碼電感，電感量為2毫亨；R2＝3.65千歐，R1＝10.8千歐。4為電流開(kāi)關(guān)，6是干電池。
打開(kāi)開(kāi)關(guān)4并將表接入被測(cè)高壓電器回路，即可測(cè)量高壓電器1的漏電。電路的工作過(guò)程如下在通過(guò)穩(wěn)定直流時(shí)，電感可視為短路，電容視為開(kāi)路。當(dāng)通過(guò)回路的電流為2毫安時(shí)，VR2兩端的電壓7.5伏，VR1兩端的電壓為29伏，均低于各自的擊穿電壓，兩級(jí)保護(hù)單元均無(wú)動(dòng)作，對(duì)測(cè)量無(wú)影響。當(dāng)回路中出現(xiàn)沖擊過(guò)電流，其數(shù)值達(dá)到1.1倍，即2.2毫安時(shí)，VR1兩端的電壓為32伏，即VR1處于臨界狀態(tài)，當(dāng)沖擊電流略超過(guò)2.2毫安時(shí)，VR1即可動(dòng)作，將CD兩端電壓限制在32伏，限制了液晶顯示數(shù)字電流表2中的電流為2.2毫安，回路中其余的電流均經(jīng)VR1旁路，從而保護(hù)了電流表不被損壞。萬(wàn)一VR1失效，即當(dāng)回路電流大至1.2倍，即2.4毫安時(shí)，VR2也處于臨界狀態(tài)，VR2也動(dòng)作，由于VR2的負(fù)阻特性，它把AB兩端電壓限制在1伏，此時(shí)液晶顯示數(shù)字電流表2中的電流僅為267微安，其余電流均通過(guò)VR2旁路。上述電路的保護(hù)裝置確能有效地抑制沖擊過(guò)電流產(chǎn)生的脈沖尖峰。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本實(shí)用新型能經(jīng)受被測(cè)高壓電器發(fā)生擊穿或短路時(shí)的電沖擊而完好無(wú)損。多級(jí)過(guò)壓保護(hù)單元的保護(hù)裝置工作更可靠。所以本實(shí)用新型達(dá)到了發(fā)明目的。
權(quán)利要求1.一種處于高電位測(cè)量高壓電器泄漏電流的數(shù)字顯示高壓泄漏表，由金屬外殼、裝在殼內(nèi)的數(shù)字電流表及其保護(hù)裝置組成，其特征在于a)所說(shuō)的數(shù)字電流表為液晶顯示的數(shù)字電流表；b)所說(shuō)的保護(hù)裝置由N級(jí)(N≥2)過(guò)壓保護(hù)單元串聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)保護(hù)單元是一個(gè)四端網(wǎng)絡(luò)，第i級(jí)保護(hù)單元由一個(gè)小型無(wú)感電容Ci和一個(gè)小型色碼電感Li連接成Γ形濾波器，半導(dǎo)體管VRi在該Γ形濾波器的輸出端與小型無(wú)感電容Ci并聯(lián)，在四端網(wǎng)絡(luò)輸出端的一臂上有一電阻Ri；c)第N級(jí)過(guò)壓保護(hù)單元的輸出端與所說(shuō)的液晶顯示的數(shù)字電流表兩端相連，第1級(jí)過(guò)壓保護(hù)單元的輸入端并聯(lián)一電容C0后分別接到金屬外殼的兩個(gè)接線柱上。
2.按照權(quán)利要求1的高壓泄漏表，其特征在于所說(shuō)的小型色碼電感，電感量為1－5毫亨，所說(shuō)的小型無(wú)感電容為陶瓷電容或玻釉電容，其電容量的選擇范圍為0.047微法－0.47微法，所說(shuō)的半導(dǎo)體管可以是半導(dǎo)體觸發(fā)管、硅雙向開(kāi)關(guān)管、半導(dǎo)體觸發(fā)管或／和硅雙向開(kāi)關(guān)管的串聯(lián)。
3.按照權(quán)利要求1的高壓泄漏表，其特征是所說(shuō)的保護(hù)裝置的第i級(jí)保護(hù)單元的半導(dǎo)體管VRi的擊穿電壓Vi與回路的電阻滿足如下公式Vi＝K·I·(
)式中K為系數(shù)，取K＝1.1－1.2；I為液晶數(shù)字顯示電流表滿量程電流值；R0為液晶數(shù)字顯示電流表的內(nèi)阻；Ri為各級(jí)保護(hù)單元的電阻。
4.按照權(quán)利要求1、2或3的高壓泄漏表，其特征在于所說(shuō)的保護(hù)裝置是由兩級(jí)保護(hù)單元構(gòu)成，電路元件及參數(shù)選擇如下VR1為半導(dǎo)體觸發(fā)管，擊穿電壓V01＝32伏，VR2為硅雙向開(kāi)關(guān)管，擊穿電壓V02＝9伏，維持電壓V02′＝1伏，C1＝C2＝C0＝0.1微法L1＝L2＝2毫亨，R1＝10.8千歐，R2＝3.65千歐，所說(shuō)的液晶數(shù)字顯示電流表的量程為0－2000微安，內(nèi)阻R0＝100歐姆。
專利摘要一種處于高電位測(cè)量高壓電器泄漏電流的數(shù)字顯示高壓泄漏表，由金屬外殼、裝在殼內(nèi)的數(shù)字電流表及其保護(hù)裝置組成，其特點(diǎn)是所說(shuō)的保護(hù)裝置由N級(jí)(N≥2)過(guò)壓保護(hù)單元串聯(lián)構(gòu)成，每級(jí)保護(hù)單元由小型色碼電感Li、小型無(wú)感電容Ci、半導(dǎo)體管VRi和電阻Ri構(gòu)成四端網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)G01R31/02GK2151471SQ92242648
公開(kāi)日1993年12月29日 申請(qǐng)日期1992年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月7日
發(fā)明者王漢屏, 左竹靜 申請(qǐng)人:王漢屏, 左竹靜