一種高電壓電容介質損耗因數標準校正裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于儀器儀表領域，特別涉及一種高電壓電容介質損耗因數標準校正裝置，是一種用虛擬損耗器組成的高電壓電容介質損耗因數標準校正裝置。
【背景技術】
[0002]檢測儀器需要經常的校驗，作為電容介質損耗因數檢測儀通常是在實驗室進行校驗，采用的是標準損耗器法進行校驗。采用兩個標準電容，一個接標準損耗器，一個作為參考分別接入被校驗儀器，標準損耗器是串聯若干個電阻，通過改變不同的電阻值，得到不同的介損值。這類標準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，串聯電阻需要承受很高的電壓及消化很大的功率，高穩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，標準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。所以通常這類標準損耗器在試驗電壓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]傳統的標準損耗器大介損檔位數據不穩定。這是由于大介損時與標準電容器串聯的電阻器阻值很大，這時候其周邊的分布參數(分布電容及泄漏電阻)對電阻器的阻抗會有很大影響，在環境條件發生變化時，其呈現的阻抗就會發生變化，導致最終的介損值發生變化。
[0005]傳統的標準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準損耗器。
[0006]傳統的標準損耗器都一般都是采用機械插座或開關進行分檔，機械開關觸點容易老化造成接觸不良。
[0007]傳統的標準損耗器不能帶電切換量程。這是由于帶電下如果切換檔位，會造成標準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。
【發明內容】
[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損耗因數標準校正裝置，利用虛擬模擬技術模擬不同電阻值，實現的多種高電壓電容介質損耗因數標準校正，同時還可以在一個標準電容器下模擬實現對多種電容器的校正。
[0009]為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是:一種高電壓電容介質損耗因數標準校正裝置，包括被校驗的測量儀器和兩個標準電容器，兩個標準電容中，一個作為標準電容連接至測量儀器電容標準參考輸入端，另一個作為校正電容與介質損耗模擬裝置串聯后連接至測量儀器介質損耗測量端；其特征在于，所述介質損耗模擬裝置是介質損耗模擬虛擬裝置，所述兩個標準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節端。
[0010]方案進一步是:所述介質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標準電容器的電流轉換為電壓信號；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電路，相位選擇開關電路由微處理單元控制器控制，相位選擇開關電路根據已知電阻值對應標準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對不同標準電容器輸出電流變化的調幅電路，調幅電路的輸入與移相電路的輸出連接，調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幅電路。
[0011]方案進一步是:所述恒流輸出電路包括一個負反饋電路，所述負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動一個恒流輸出變壓器，恒流輸出變壓器輸出了介質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極輸入用以保證調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組成，多個電阻相互串聯后并聯至恒流輸出變壓器輸出兩端，量程切換開關的多個切入觸點分別連接至串聯電阻之間的節點，量程切換開關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極之間設置有反饋信號放大比例調節電路，所述反饋信號放大比例調節電路由一個比例運算放大器和放大比例開關電路組成，放大比例開關電路由多個電阻和反饋切換開關連接組成，反饋切換開關控制輸出的反饋信號放大比例與量程切換開關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準電容器的比例輸出，所述量程切換開關和反饋切換開關聯動。
[0013]方案進一步是:所述調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選擇電路，所述放大倍數選擇電路的放大倍數范圍保證所述模擬電流輸出符合裝置設定的工作電壓和電容量調節范圍。
[0014]方案進一步是:所述放大倍數選擇電路是由不同比例電阻組成的多級放大倍數選擇電路。
[0015]方案進一步是:所述放大倍數選擇電路是一個由數/模轉換電路實現的無級放大倍數選擇電路。
[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，微處理器數據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電路，所述微處理器的數據線輸出連接所述放大倍數選擇電路。
[0017]本實用新型具有的有益效果是:操作安全、簡單，消除了傳統校驗的弊端，可以實現高電壓下的電容介質損耗的校正，模擬電阻不產生電能的損耗，可以在帶電的狀況下實現無觸點的切換，擴大了介質校正的范圍；實現了對電容的變化調整，將一個標準電容擴展為多個標準電容器。
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型作一詳細描述。
【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虛擬裝置電路結構示意圖；
[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損耗因數標準校正裝置，如圖1所示，所述裝置包括被校驗的測量儀器I和兩個標準電容器，兩個標準電容中，一個作為標準電容2連接至測量儀器電容標準參考輸入端Cn，另一個作為校正電容3與介質損耗模擬裝置5串聯后連接至測量儀器介質損耗測量端Cx;其中，所述介質損耗模擬裝置是介質損耗模擬虛擬裝置，所述兩個標準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節端，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虛擬裝置代替實際的電阻，用電子移相電路來實現改變tgS的功能。為了得到模擬不同的模擬電容量，增加了調幅電路，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標準電容器的電流轉換為電壓信號；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電路，相位選擇開關電路由微處理單元控制器控制，相位選擇開關電路根據已知電阻值對應標準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虛擬裝置的模擬電流輸出；其中，所述裝置還包括一個應對不同標準電容器輸出電流變化的調幅電路505，調幅電路的輸入與移相電路的輸出連接，調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(標準電容器)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，由于標準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相電路就是將輸出電流信號Ii根據不同的tg5設定值對應的相角進行移相，得到新的參考電流信號Ii’，后續輸出電流的相位以此信號為基準。不