[实用新型]高压单极指示器

说明书

本实用新颖是属于指示是否存在高压电的一种试电装置，是一种只有一个电极，使用时对人身特别安全的指示仪器。

在低电压范围内，指示电压是否存在的常用工具是普通试电笔，使用电笔时总是用一只手触摸着电笔的一端而把另一端接触被试验的物体。如果被测物带电，电笔内的氖管就发光；否则就不发光。但是这个方法不能用于高压领域，主要原因是对操作人员实在太危险。

本实用新颖的目的是提供一种指示是否有高压存在的电气装置，它只要一个电极，除了被指示的物体，不需要接触任何其它物体(包括人的手)就能明确指示是否有高电压存在的一种仪器。这是一种对人体绝对安全的高压存在指示器。

要达到本实用新颖的目的，在仪器内必须有一块具有一定面积的导体。下面先说明它的工作原理：

我们称只有一个电极并用一根导线连接到高压就能有指示作用的仪器为单极灯或单极指示器，最简单就是如图1所示的单极灯：图1中的6为具有一定面积的一块导体片，7为限流电阻，8为一只普通氖灯泡。如果导体6的面积大到一定的程度，我们只要把单极灯的输入端2与高压相连接，氖泡就会立即发光。为了说明它的工作原理，先看它的等效线路图2：图中的9为导体6对大地的分布电容，设其电容量为C₁；而10则为6对高压端的分布电容，其容量为C₂。由此看到，如果把一块金属导体安装在带高压的器件近旁，就好象在高压器件旁安装了一只电容分压器。如果高压端对地的电势为Φ，则分配到C₂两端的电压差也就是建立在导体6与高压端2之间的电压差则为：

Φ₂=Φ×C₁÷(C₁+C₂)-------(1)而它的输出阻抗为：

Z_out=1÷Jω(C₁+C₂)------(2)这样我们已经看到：在带高压的器件旁安装一块导体，在器件与导体之间就立即生成一个电势为Φ₂和输出阻抗为Z_out的一个电源，我们称它为附生电源。现在再在电容C₂的两端即在附生电源上并联一个小氖泡8和限流电阻7的串联组合，只要附生电源的电势Φ₂超过氖气的击穿电压，同时该电源所能提供的功率超过使氖泡发光所需要的最小功率，则氖泡就能正常发光。这就是单极灯或单极指示器的简单原理。

下面结合附图和实施实例对本实用新颖作进一步的说明。

图1．最简单的单极指示灯。

图2．图1的等效电路图。

图3．带有两极管的单极指示器电路图。

图4．带有全桥整流的单极指示器。

图5．一只实用的高压单极指示器。

图中的1．为带高压的铜排2．为单电极3．为绝缘壳体4．为印刷线路板5．为液晶显示屏或小氖泡6．为大面积导体7．为限流电阻8．为小氖泡9．为大面积导体对地的分布电容C₁ 10．为大面积导体对被测器件的分布电容C₂ 12．为两极管

借助于附生电源可以有多个方案达到本实用新颖的目的，下面只举两个能比较方便地实施的电路：图3的电路由输入兼固定装置2、限流电阻7、小氖袍8(2只)、整流两极管10(2只)和一块具有一定面积的金属导体6组成。只要输入端2有高压，在输入端2与导体6之间就一定有附生电源生成，并可以使两只小氖泡发光。图4的电路是在输入端2与导体6之间连接了桥式全波整流电路(由4只两极管10组成)，使附生电源的交流电源变成了直流电源，然后该直流电流进过限流电阻7而流入带有驱动器的液晶显示屏5(当然也可以是小氖泡)。

图5是一只实际的高压单极指示器：图中的1是带高压的铜排母线，它本身并不是单极指示器的组成部分，只是整只指示器固定在它的上面。2是一只导电的弹簧夹子，也是该单极指示器的唯一的一个电极，它紧紧地夹住铜排1，支持了整只仪器，通过它也输入了高压信号。3是绝缘壳体，它的作用是容纳其它的另部件。4是一块印刷电路板，它的上面安装着由图4所示的电路中除导体6和显示屏5以外的所有电气元件。5是一块带有驱动器的液晶显示屏，当被测铜排1带有高压时，屏上显示就《高压危险》等四个字样；当铜排不带电时，屏上一片空白。6是一个直经为5cm左右的空心金属球体，就是本说明书在上面多次提到的本实用新颖中的关键元件——具有一定面积的导体。图5所示的那个单极指示器中各元件之间的电气连接线路如图4所示。

有了如图5所示的高压单极指示器，指示高压器件是否带有高压的问题，就变得安全，因为这个指示器根本不需要接触人体，检查人员可以在离它很远的地方就清楚地看到它明确的指示信号。