Методы и устройства для измерения высоких напряжений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Направление - Электроэнергетика

Реферат по дисциплине: «Техника высоких напряжений»

Методы и устройства для измерения высоких напряжений

Выполнил студент гр.9А97 Андрей Сергеевич Федоров

Проверил преподаватель Г.Е. Куртенков

Томск - 2012

Содержание

1. Краткие сведения

2. Измерение шаровым разрядником

2.1 Измерение постоянных и переменных напряжений шаровыми разрядниками

3. Измерение электростатическим киловольтметром

4. Измерение напряжения с использованием делителей

4.1 Омический делитель для измерения постоянных напряжений

4.2 Омический делитель для измерения переменного и импульсного напряжения

4.3 Емкостной делитель

4.4 Емкостно-омический делитель

5. Измерение амплитудного значения переменного напряжения

6. Измерение напряжения с помощью низковольтных вольтметров с трансформаторами напряжения

7. Описание установки для калибровки киловольтметра

8. Порядок проведения калибровки киловольтметра

8.1 Калибровка киловольтметра на переменном напряжении

8.2 Калибровка киловольтметра на постоянном напряжении

Список литературы

Контрольные вопросы

1. Краткие сведения

Измерение высоких напряжений является одной из сложных проблем в высоковольтной технике. Сложность измерения высоких напряжений обусловлена тем, что на точность измерения оказывают влияние факторы, имеющие сложные и случайные зависимости от частоты, напряжения, тепловых явлений и внешних условий. Влияние этих факторов не представляется возможным полностью исключить, поэтому их необходимо уметь учитывать. К таким факторам относятся емкостные связи между элементами измерительной системы, сопротивление утечки, коронный разряд, частичные разряды в изоляционных конструкциях, зависимость величины сопротивления резисторов от напряжения и температуры и т.п. Выполнение конструкции измерительных устройств и приборов в соответствие с требованиями техники высоких напряжений позволяет уменьшить влияние мешающих факторов и тем самым обеспечить достаточно высокую точность получения измеряемой величины и формы напряжения.

Существующие высоковольтные измерительные устройства и методы измерения можно разбить на две основные группы.

Методы и устройства, позволяющие измерить полную величину напряжения.

Методы и устройства, позволяющие измерять часть напряжения и определять полное напряжение по коэффициенту пропорциональности устройства.

Наиболее широкое распространение при измерении переменных, постоянных и импульсных напряжений в научно-исследовательских и промышленных лабораториях получили шаровые измерительные разрядники, электростатические киловольтметры и делители напряжений в сочетании с низковольтными регистрирующими и измерительными приборами.

2. Измерение шаровым разрядником

Шаровой измерительный разрядник весьма широко используется для измерения высокого напряжения благодаря простоте устройства и приемлемой для практики точности, которую можно получить при правильной методике измерения с соблюдением требований, определенных ГОСТ 17512-82 "Электрооборудование и электроустановки на напряжение 3 кВ и выше. Методы измерения при испытаниях высоким напряжением". Измерение высокого напряжения шаровыми разрядниками основано на использовании зависимости величины пробивного напряжения воздушного промежутка между электродами от расстояния между ними. Для измерения следует использовать промежутки с однородным или слабонеоднородным полем, в которых значения напряжения возникновения условия самостоятельного разряда и напряжения искрового пробоя близки и имеют линейную зависимость от расстояния. Шаровые разрядники позволяют измерить высокие напряжения в широком диапазоне от десятков киловольт до нескольких мегавольт.

Разрядное напряжение шарового разрядника является функцией расстояния между шаровыми электродами и их диаметра. Величина напряжения, при котором произошел пробой, определяется по специальным таблицам разрядных напряжений шаровых промежутков (ГОСТ 17512 - 82, см. [1] таблицы 1, 2, 3 Приложения). В таблицах приведены амплитудные значения пробивных напряжений в зависимости от диаметра шаровых электродов и расстояния между ними для нормальных атмосферных условий. За нормальные атмосферные условия принято: давление воздуха 760 мм рт. ст. и температура 20 ⁰С. Влияние влажности воздуха на разрядное напряжения в однородных и слабонеоднородных полях незначительно, поэтому его не учитывают. При измерении импульсных напряжений учитывается эффект полярности измеряемого напряжения. При соблюдении нормированных ГОСТ 17512 - 82 условий измерения, метод измерения шаровыми разрядниками обеспечивает достаточно высокую точность измерения постоянных, переменных и импульсных напряжений с длительностью фронта не менее 10^-6 с. Погрешность измерения высоких напряжений не превышает ±3 % при условии, что рас-стояние между шаровыми электродами находится в пределах S0,5D, где D - диаметр шаров. При соотношении 0,5D< S0,75D не гарантируется указанная погрешность и поэтому значения пробивных напряжений в таблице даны в скобках.

В практике измерения применяется горизонтальное и вертикальное включение шаровых разрядников (рисунок 1).

Рисунок 1. Эскиз стандартных измерительных шаров. Указанные на чертеже размеры должны удовлетворять требованиям табл. 1: ВН - провод от источника измеряемого напряжения; Р - точка максимальной напряженности на поверхности незаземленного шара

При вертикальном расположении один шар всегда заземлен, а при горизонтальном расположении возможны два варианта:

1) заземлен один шар;

2) оба шара незаземлены.

Расстояния от измерительных шаров до поверхности земли и до посторонних предметов:

Таблица 1

Диаметр шаров D, см	Наименьшее значение А	Наибольшее значение А	Наименьшее значение В
6,25	7D	9D	14D
10-15	6D	8D	12D
25	5D	7D	10D
50	4D	6D	8D
75	4D	6D	8D
100	3,5D	5D	7D
150	3D	4D	6D
200	3D	4D	6D

При измерении напряжений с амплитудой меньше 50 кВ разрядниками любого диаметра и любых напряжений шаровым разрядником диаметром меньше 12,5 см рекомендуется облучение межэлектродного промежутка. Облучение может осуществляться радиоактивными препаратами или кварцевыми ртутными лампами.

2.1 Измерение постоянных и переменных напряжений шаровыми разрядниками

Может осуществляется двумя способами:

1. Устанавливается необходимое расстояние между электродами, а затем подается напряжение на шаровой разрядник. Затем электроды сближаются до возникновения разряда между ними. По таблицам разрядных напряжений шаровых промежутков определяется величина напряжения, при котором возник разряд.

2. Устанавливается заведомо большое расстояние между электродами и подается напряжение на шаровой разрядник. Затем электроды сближаются до возникновения разряда между ними. Определяется расстояние S, при котором произошел пробой и по таблицам 1, 2, 3 ([1] Приложения) определяется искомое напряжение.

Величина напряжения определяется как среднее из пяти последовательных измерений с интервалом не менее 1 мин. Перед началом измерения рекомендуется произвести несколько предварительных разрядов. В тех случаях, когда измерения производятся в нестандартных атмосферных условиях, для получения истинного значения напряжения необходимо ввести поправку К в зависимости от относительной плотности воздуха д:

где Р - давление воздуха, мм рт. ст.; t - температура воздуха в градусах Цельсия.

Истинное значение пробивного напряжения в этом случае будет равно:

где U_таб - значение разрядного напряжения, взятое из таблиц, а К=f(д).

Для значений относительной плотности в пределах от 0,95 до 1,05 коэффициент К = д и истинное значение напряжения можно определить как:

При измерении амплитуды импульсных напряжений определяют так называемое 50% импульсное напряжение. Дело в том, что изменение вероятности пробоя между шарами от 0 до 100% происходит в сравнительно узком диапазоне изменения амплитуд, подаваемых на электроды импульсов. Поэтому принято измерение амплитуд импульсных напряжений производить при 50% вероятности пробоя. Измерение импульсных напряжений можно проводить двумя путями.

Для получения 50% импульсного пробивного напряжения изменяют расстояние между шаровыми электродами (при Umax = const) или изменяют напряжение ГИН (при S = const). Изменение проводят ступенями - не более 2% ожидаемой величины пробивного расстояния или пробивного напряжения. На каждой ступени делают шесть приложений импульсных напряжений с интервалом не менее 5 с. Значение разрядного напряжения, дающего 50% вероятность пробоя, определяют интерполяцией между двумя отсчетами расстояния или напряжения. Один отсчет соответствует одному или двум пробоям из шести приложений, а второй отсчет - четырем или пяти пробоям.

Для получения 50% импульсного пробивного напряжения изменяют расстояние между шаровыми электродами или напряжение ГИН таким образом, чтобы между электродами возникало от четырех до шести пробоев из 10 приложений импульсного напряжения. В этом случае амплитудное значение напряжения соответствует 50% разрядному напряжению и может быть определено из стандартных таблиц разрядных напряжений шаровых промежутков.

При измерении импульсных напряжений стандартными таблицами минимальная погрешность достигается при импульсах напряжения длительностью не менее 5 мкс с временем нарастания напряжения не менее 1 мкс.

3. Измерение электростатическим киловольтметром

Для прямого измерения высокого напряжения применяют электростатические киловольтметры. Принцип измерения напряжения электростатическим киловольтметром основан на измерении сил электрического поля, возникающих между заряженными электродами (рисунок 2).

Рисунок 2. Схема устройства электростатического киловольтметра: 1 - высоковольтный электрод; 2 - заземленный электрод-экран; 3 - подвижный электрод; ИС - источник света

Под воздействием напряжения U, приложенного к пластинам 1 и 2, образующим плоский конденсатор, между ними возникает сила взаимодействия, стремящаяся сблизить их. Перемещение подвижной пластины 3 уравновешивается механической силой системы ее крепления. Эта сила пропорциональна квадрату напряжения и может быть выражена как:

где S - площадь электродов, образующих плоский конденсатор, l - расстояние между электродами.

Система крепления подвижного электрода при помощи специального оптического устройства, регистрирующего отклонение его от положения равновесия, позволяет измерить действующее значение напряжения.

Приборы, в которых измеряется абсолютная величина силы F и определяется, таким образом, напряжение, получили название абсолютных электростатических киловольтметров. В практике технических измерений используются относительные электростатические киловольтметры непосредственного отсчета измеряемого напряжения. К этому классу киловольтметров относятся приборы, типы которых приведены в таблице 2.

Таблица 2

Типы отечественных электростатических киловольтметров

Тип киловольтметра	Пределы измерений, кВ	Примечание
С-196	0…7	0…15	0…30
С-100	0…25	0…50	0…75	Симметричный
С-100	0…100	0…200	0…300

Для получения достаточной равномерности шкалы подвижный электрод и отверстие в электроде - экране 2 имеют специальную форму.

Электростатические киловольтметры имеют относительно малую погрешность ±(1,0...1,5)%, небольшую входную емкость порядка 18 пФ и позволяют измерять постоянное и переменное напряжения с частотой от 45 до 500 000 Гц. При измерении необходимо следить за тем, чтобы окружающие заземленные предметы находились на расстоянии, оговоренном нормативами прибора.

высокое напряжение измерение киловольтметр

4. Измерение напряжения с использованием делителей

Делитель напряжения - это измерительное устройство, представляющее из себя цепочку последовательно соединенных элементов, имеющих активное или реактивное сопротивление, один конец которой заземляется, а на другой конец подается измеряемое напряжение. Делитель напряжения содержит низковольтное плечо, к которому присоединяется измерительный прибор, и высоковольтное плечо. Делители характеризуются коэффициентом деления. Делитель характеризуется коэффициентом деления Кд - отношение величины полного сопротивления делителя к величине сопротивления низковольтного плеча с учетом передающего кабеля Z_к BBи измерительного устройства.

Делитель должен удовлетворять основному требованию: напряжение на низковольтном плече должно по форме повторять измеряемое напряжение, приложенное к высоковольтному плечу. Для этого необходимо, чтобы:

? коэффициент деления не зависел от частоты;

? коэффициент деления не зависел от величины и полярности измеряемого напряжения;

? величина сопротивления делителя не зависела от напряжения, температуры и включение делителя не оказывало влияния на измеряемое напряжение.

Делители напряжения используются для измерения постоянных, переменных и импульсных напряжений. Однако из-за существенного различия в требованиях к делителям при напряжениях различного вида обычно делители изготавливают для измерения какого-либо одного вида напряжения. Делители изготавливаются:

? омическими;

? емкостными;

? емкостно-омическими.

Делители напряжения (ДН) позволяют не только измерять напряжение, но и зафиксировать форму воздействующего сигнала при помощи электронного осциллографа (рисунок 3).

Рисунок 3. Схема измерения высокого напряжения посредством делителя напряжения: Z₁-Z₂ - сопротивления высоковольтного и низковольтного плеча делителя; Z_К - волновое сопротивление кабеля; R_Z - согласующее сопротивление (необходимо для устранения отражений в кабеле R_Z); ЭО - электронный осциллограф

4.1 Омический делитель для измерения постоянных напряжений

Схема замещения в этом случае имеет вид, представленный на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема замещения омического делителя: ВН - высокое напряжение; R₁ - сопротивление высоковольтного плеча делителя; R₂ - сопротивление низковольтного плеча делителя

Погрешность измерения напряжения омическим делителем в этом случае будет определяться качеством резисторов температурной зависимостью их - сопротивления; влиянием токов утечки по изоляционной конструкции и их нелинейной зависимостью от напряжения; влиянием коронного разряда.

Омические делители для измерения постоянных напряжений могут быть выполнены намоткой из высокоомной проволоки (нихром, константан и др.) или из керамических поверхностных и объемных резисторов. Отечественная промышленность выпускает стабильные проволочные резисторы (МВСГ, МРГЧ, МРХ) и высоковольтные высокомегаомные резисторы (С5-23, С5-24, С5-24А, С5-50, С5-51), пригодные для создания точных делителей. Там, где не требуется высокая точность, можно использовать и другие типы поверхностных и объемных резисторов.

4.2 Омический делитель для измерения переменного и импульсного напряжения

В схеме замещения таких делителей необходимо учитывать емкость отдельных конструктивных элементов и индуктивность соединительных проводов и элементов конструкции. Схема замещения омического делителя для измерения переменного и импульсного напряжений приведена на рисунок 5.

Для изготовления могут быть использованы проволочные сопротивления и керамические резисторы. Проволочные сопротивления обладают существенной индуктивностью. Снижение индуктивности в этом случае можно добиться, выполняя бифилярную намотку сопротивлений. На характер передачи напряжения решающее влияние оказывают паразитная емкость на землю Cзi и индуктивность L0, определяемые конструкцией делителя. Наличие паразитных параметров приводит к колебательным процессам в делителе.

Паразитная емкость на землю приводит к неравномерному распределению напряжения вдоль его длины из-за токов, оттекающих на землю. Это приводит к изменению коэффициента деления. Для уменьшения влияния паразитной емкости на землю делители снабжают экранами (колоколообразными, тороидальными или цилиндрическими). Экраны подсоединяются к высоковольтному концу делителя, а цилиндрический экран соединяется и с землей. При измерении синусоидального напряжения из-за наличия паразитной емкости и индуктивности делителя возникают погрешности, которые определяются в основном произведением R0Сзi. Применение делителей малого сопротивления и малого габарита (Сзi мало) позволяет уменьшить погрешности. Но низкоомный делитель на высокие напряжения выполнить затруднительно. Обычно такие делители изготавливаются на напряжение до 100 кВ.

4.3 Емкостной делитель

Схему емкостного делителя можно получить, полагая в общей cхеме L = 0, R = 0, C = 0 (рисунок 6). Реальные емкостные делители имеют конечные значения индуктивности и сопротивления, что приводит к большим погрешностям при измерении переменных и импульсных напряжений с крутым фронтом.

При измерении импульсного напряжения омическим делителем возникают еще более сложные проблемы, связанные с высокими скоростями изменения напряжения



Рисунок 5. Схема замещения омического делителя при измерении переменных и импульсных напряжений: Z₁ - эквивалентное сопротивление высоковольтного плеча; R₀, L₀ - активное сопротивление и индуктивность резисторов; R₂, L₂ - сопротивление и индуктивность низковольтного плеча делителя; C_зi - усредненная емкость отдельных конструктивных элементов делителя

Рисунок 6. Схема замещения емкостного делителя напряжения

4.4 Емкостно-омический делитель

Их схема замещения приведена на рисунке 7. Емкостно-омические делители при соответствующем подборе параметров могут передавать с малой погрешностью постоянное, переменное и импульсное напряжения.

Рисунок 7. Схема замещения смешанного (емкостно-омического) делителя напряжения

5. Измерение амплитудного значения переменного напряжения

Для измерения амплитудного значения переменного напряжения может быть использована простая схема (рисунок 8) Микроамперметр PA магнитоэлектрического типа реагирует на среднее за период значение тока, протекающего через него в течение положительного полупериода:

так что амплитуда напряжения равна . Второй вентиль VD2 обеспечивает протекание тока в отрицательный полупериод, что предотвращает накопление заряда на конденсаторе.

Рисунок 8. Схема измерения амплитудного значения (а) и кривые тока и напряжения (б)

Эта схема пригодна только в случае, если в течение каждого полупериода напряжения имеется не более одного максимума.

6. Измерение напряжения с помощью низковольтных вольтметров с трансформаторами напряжения

В условиях эксплуатации наиболее распространенным методом измерения напряжения является применение низковольтных вольтметров с трансформаторами напряжения. При соблюдении условий загрузки трансформаторов напряжения этот метод обеспечивает высокую точность измерений, однако несинусоидальность напряжения приводит к достаточно большим погрешностям. Некоторые типы трансформаторов напряжения вносят большие искажения уже в третью гармонику (например, трансформатор ЗНОМ-35), хотя есть сообщения о нормальном преобразовании частот трансформаторами напряжения вплоть до 1кГц.

Рисунок 9. Т-образная схема замещения трансформатора с емкостной нагрузкой

В испытательных установках переменного напряжения измерения высокого напряжения производятся путем измерения напряжения первичной обмотки испытательного трансформатора с пересчетом по коэффициенту трансформации. Этот метод измерения может приводить к большим погрешностям в связи с наличием индуктивности рассеяния трансформатора. Поскольку объект испытаний представляет собой емкостную нагрузку с высокой добротностью, то вместе с индуктивностью рассеяния образуется последовательный колебательный контур (рисунок 9). При достаточно большой емкости испытуемого объекта напряжение на нем может быть существенно выше рассчитанного по коэффициенту трансформации. Несколько меньшие погрешности получаются при подключении низковольтного вольтметра к отводу высоковольтной обмотки, однако для исключения резонансных эффектов рекомендуется измерять непосредственно высокое напряжение.

7. Описание установки для калибровки киловольтметра

Лабораторная установка для выполнения данной работы содержит высоковольтный трансформатор типа ИОМ-100/20, защитный резистор, высоковольтные вентили и шаровой измерительный разрядник с диаметром шаров 100 мм и возможностью плавной регулировки расстояния между шарами, киловольтметр типа С-196. Таким образом, используя данные элементы можно провести калибровку киловольтметра на постоянном и переменном напряжениях.

8. Порядок проведения калибровки киловольтметра

8.1 Калибровка киловольтметра на переменном напряжении

1. Собрать схему калибровки вольтметра на переменном напряжении согласно рисунок 10.

Рисунок 10. Схема калибровки киловольтметра типа С-100 на переменном напряжении: РН - регулятор напряжения; ТВ - трансформатор высоковольтный; R_ЗАЩ - защитный резистор; ШР - шаровой разрядник; кВ -киловольтметр

2. Установить расстояние между электродами шарового разрядника 5 мм.

3. Плавно поднимая напряжение добиться пробоя шарового разрядника. Значение пробивного напряжения по киловольтметру занести в таблицу. Опыт повторить 5-6 раз.

4. Установить расстояние между электродами шарового разрядника 10 мм.

5. Повторить эксперимент, как описано в п. 3.

6. Установить расстояние между электродами шарового разрядника 15 мм.

7. Повторить эксперимент с расстояниями между электродами шарового разрядника от 20 до 35 мм с шагом 5 мм как описано в п. 3.

8. Введя поправку на плотность воздуха, определить пробивные напряжения по таблицам разрядных напряжений для шаровых промежутков при диаметре шаров 100 мм.

9. Построить градуировочную кривую для измерения переменного напряжения посредством данного киловольтметра.

8.2 Калибровка киловольтметра на постоянном напряжении

1. Собрать схему для калибровки киловольтметра на постоянном напряжении согласно рисунок 11.

Рисунок 11. Схема калибровки киловольтметра типа С-100 на постоянном напряжении: РН - регулятор напряжения; ТВ - трансформатор высоковольтный; R_ЗАЩ - защитный резистор; V₁, V₂ - вентили; С - конденсатор; ШР - шаровой разрядник; кВ - киловольтметр

2. Развести электроды шарового разрядника на расстояние более 30-40 мм.

3. Поднять напряжение до 74-75 кВ (напряжение контролировать по киловольтметру).

4. Медленно сближая шары, добиться пробоя. Определить расстояние между шарами и по таблицам разрядных напряжений для шаровых промежутков с учетом плотности воздуха определить разрядное напряжение. Опыт повторить 5-6 раз.

5. Поднять напряжение до 59-60 кВ (напряжение контролировать по киловольтметру).

6. Провести опыт в соответствие с п. 6.2.4.

7. Поднять напряжение до 49-50 кВ.

8. Провести опыт в соответствие с п. 6.2.4.

9. Повторить опыты в соответствии с п. 2.2.4 на напряжении, примерно, на 10 кВ ниже предыдущего уровня, доведя его до значения нижнего предела чувствительности по шкале киловольтметра.

10. Переключить киловольтметр на пределе 50 кВ и провести его калибровку аналогично пп. 6.2.2-6.2.9.

11. Построить градуировочную кривую для измерения постоянного напряжения посредством данного киловольтметра.

Список литературы

1. Техника высоких напряжений/ В.А. Бутенко, В.Ф. Важов, Ю.И. Кузнецов, Г.Е. Куртенков, В.А. Лавринович, А.В. Мытников, М.Т. Пичугина, Е.В. Старцева. - Изд.: ТПУ, 2010. - 120 с.

2. Техника высоких напряжений /под ред. М.В. Костенко. -М.: Высшая школа. 1973. - 528 с.

Контрольные вопросы

1. На каком принципе основано устройство электростатического вольтметра?

Принцип действия электростатического вольтметра основан на электростатическом взаимодействии заряженных проводников. Измерительный механизм прибора состоит из неподвижного электрода 7, имеющего форму П-образной камеры, и подвижного 10 в форме тонкой металлической пластинки (рисунок 12). Неподвижная камера укреплена на изолирующем основании 3, подвижная пластинка - на растяжках 4.

Измеряемое напряжение подводится одним полюсом к камере, другим - к пластинке. Эти два электрода заряжаются противоположными по знаку зарядами, возникающая между ними сила притяжения втягивает подвижную пластинку внутрь неподвижной камеры.

Рисунок 12. Устройство электростатического вольтметра

Растяжки 4, создавая механический крутящий момент, противодействуют втягиванию пластинки в камеру. Угол поворота пластинки вокруг своей оси может быть небольшим, поэтому на ось вращения помещается небольшое легкое зеркало, угол поворота которого определяется по отраженному от него световому «зайчику», попадающему на шкалу градуируемого прибора.

На рисунок 12 обозначены следующие узлы установки: проектор 1, освещающий зеркало 8, отражение светового зайчика от которого попадает на экран 5. Постоянный магнит 9 нужен для сокращения времени успокоения колебаний подвижного электрода 10. Неподвижный электрод 7 отделен от металлического основания прибора 2 изолятором 3.

Помимо самого вольтметра в состав установки входит источник постоянного напряжения, позволяющий плавно регулировать подаваемое на вольтметр напряжение в пределах 03000 В.

2. Какой принцип лежит в основе измерения высокого напряжения с помощью шарового разрядника?

Принцип измерения при помощи шарового разрядника основан на «законе Пашена - наименьшее напряжение зажигания газового разряда между двумя плоскими электродами есть величина постоянная (характерная для данного газа) при одинаковых значениях произведения pd, где р - давление газа, d - расстояние между электродами». Закон связывает пробивное электрическое напряжение промежутка с имеющимся расстоянием между шаров (его поверхностями).

3. Какой принцип лежит в основе измерения высокого напряжения с помощью делителя напряжения?

В основе измерения высокого напряжения с помощью делителя напряжения лежит принцип падения напряжения на последовательно соединенных резисторах. Выходное (низкое) напряжение снимают с низковольтного плеча и умножают на коэффициент пропорциональности:

где

R₁ - сопротивление высоковольтного плеча;

R₂ - сопротивление низковольтного плеча.

Изменяя соотношение между величинами сопротивлений R₁ и R₂, на выходе делителя можно получить любое значение напряжения, но не более входного.

4. Какие виды напряжений можно измерить электростатическим киловольтметром?

Электростатические киловольтметры позволяют измерять постоянное и переменное напряжения с частотой от 45 до 500 000 Гц.

5. Какие значения напряжения (среднее, действующее, мгновенное, амплитудное) можно измерить перечисленными измерительными устройствами?

Шаровой разрядник - амплитудное.

Киловольтметр - среднее.

Делитель напряжения - все перечисленные значения при использовании комбинированного ДН.

6. Какие требования предъявляются к делителям напряжений при измерении постоянного высокого напряжения?

· Полное сопротивление делителя должно быть таким, чтобы ток, протекающий через делитель, находился в пределах от десятков до 1 -- 2 ма;

· Используются омические делители напряжения.

7. Какие требования предъявляются к делителям напряжений при измерении переменного высокого напряжения?

· точное повторение формы высокого напряжения на низковольтном выходе;

· выполнение изоляции делителя таким образом, чтобы отсутствовали частичные разряды, искажающие форму кривой измеряемого напряжения;

· Используются емкостные делители напряжения, так как на высоких частотах в омических ДН возрастает влияние паразитных емкостей.

8. Какие требования предъявляются к делителям напряжений при измерении импульсного высокого напряжения?

· точное повторение формы высокого напряжения на низковольтном выходе;

· выполнение изоляции делителя таким образом, чтобы отсутствовали частичные разряды, искажающие форму кривой измеряемого напряжения.

9. Какие требования предъявляются к шаровым разрядникам при измерении высокого напряжения?

· Расстояние между шарами не должно превышать S ? 0,5D, где D - диаметр шаров. Следовательно, для широкого диапазона измеряе-мых напряжений нужен набор шаров разного диаметра.

· Поверхность шаров должна быть гладкой и чистой. Слой пыли снижает пробивное напряжение.

· Расстояние от шаров до заземленных или находящихся под на-пряжением предметов должно быть не менее L > 5 D.

· Для получения стабильных результатов измерений необходимо облучение разрядного промежутка ультрафиолетовым излучением или радиоактивными изотопами, особенно при малых расстояниях между шарами.

· Измерение следует производить 4-5 раз и за измеренную вели-чину принимать среднее арифметическое значение, т. к. имеет место статистический разброс пробивных напряжений.

10. Какие преимущества измерения высокого напряжения с помощью шарового измерительного разрядника по сравнению с делителем напряжения?

· Шаровой разрядник не требует калибровки.

· Дешевизна.

11. Какие преимущества измерения высокого напряжения делителем напряжения по сравнению с электростатическим вольтметром?

· Диапазон погрешностей очень велик и охватывает потребности подавляющего числа метрологов, как правило, ±(0,1-1)%.

· Диапазон нормируемых напряжений широк, отношение наибольшего напряжения к наименьшему нередко достигает 10-100.

· Для измерения только постоянного, только переменного и и того, и другого применяют соответственно резистивные, емкостные и комбинированные ДН. В комбинированных ДН конденсаторы и резисторы "помогают" друг другу: конденсаторы защищают резисторы от повреждения при пробоях, а резисторы выравнивают постоянную составляющую напряжения на конденсаторах. Соответственно комбинированными ДН можно легко измерить все виды напряжений: амплитудное, среднеквадратическое, среднее и т.п.

12. Какие преимущества измерения высокого напряжения электростатическим вольтметром по сравнению с шаровым измерительным разрядником?

Преимущество заключается в том, что измеряется истинное среднеквадратическое напряжение независимо от формы в широчайшем диапазоне частот. Также это обстоятельство очень существенно, если надо измерить высокое напряжение высокой (выше примерно килогерца) частоты.

Размещено на Allbest.ru