Испытание предохранителей на отключающую способность

Амплитудные вольтметры. В тех случаях, когда достаточно знать максимальное значение напряжения на объекте, применяются специальные схемы и измерительные приборы, которые работают совместно с делителями напряжения. Такие устройства называют амплитудными вольтметрами (иногда пик-вольтметрами); они позволяют непосредственно при проведении эксперимента по показаниям стрелочного (или цифрового) прибора измерять максимальное значение высокого напряжения.

Рис. Простейшие схемы устройств для измерения максимальных значений переменного напряжения

а) Параллельно плечу низкого напряжения емкостного (или другого) делителя напряжение С1—С₂ подключается через диод Д во вспомогательный измерительный конденсатор С_и.

Напряжение на конденсаторе С_и измеряется вольтметром электростатической системы или электронным вольтметром с большим входным сопротивлением.

По существу амплитудный вольтметр представляет одно-полупериодный выпрямитель, преобразующий переменное напряжение на плече низкого напряжения в измеряемое постоянное.

При подъеме измеряемого напряжения до максимального значения диод Д на некоторое время открывается и параллельно емкости С2 подключается емкость С_и, что приводит к изменению коэффициента деления высокого напряжения. Чтобы этого не происходило, необходимо выбирать С_И<<С2. Диод Д не является идеальным выпрямителем. На нем всегда имеется некоторое падение напряжения при протекании тока в прямом направлении. Поэтому напряжение на С_и должно выбираться много большим, чем падение напряжения. При измерении переменного напряжения необходимо по показаниям прибора регистрировать также напряжение при его снижении. Для этого в схему вводят сопротивление R_y, которое снимает заряд с С_и при уменьшении измеряемого напряжения. Для обеспечения отсчетов напряжения выбирается постоянная времени R_УС_И 1 с. Наконец, из-за несимметричной в течение периода колебаний нагрузки емкости С₂ на ней возникает постоянная составляющая напряжения. Для ее устранения вводится сопротивление утечки R'_y.

Наличие сопротивления R_y приводит к дополнительным погрешностям, так как прибор измеряет действующее пульсирующее напряжение на емкости С_и которое всегда меньше максимального.

Для уменьшения погрешностей применяемые схемы амплитудных вольтметров отличаются от показанной на рис.а. Так, для устранения несимметричной нагрузки на делитель используют дополнительную пассивную цепь без прибора (рис. б), работающую в течение полупериода обратной полярности. При этом отпадает необходимость в сопротивлении R'_у. Дальнейшим развитием схем является использование электронных или полупроводниковых усилителей для зарядки емкости С_и, управляемых сигналом, снимаемым с делителя практически без потребления тока. При этом резко снижается погрешность, вызванная воздействием измерительной части схемы на делитель напряжения.

Амплитудные вольтметры для измерения максимальных значений однократных импульсов напряжения работают по аналогичному принципу. При этом должно быть обеспечено считывание показаний прибора в течение нескольких десятков секунд, т. е. в течение этого времени напряжение на емкости С_и практически не должно изменяться.

Как и при переменном напряжении, возникают погрешности, связанные с неидеальностью элементов. При этом важную роль играет сопротивление диода Д в обратном направлении. Конечное значение сопротивления приводит к ускоренной разрядке емкости С_и.

Рис. Простейшие схемы для измерения максимального значения однократного импульсного напряжения (а, б), иллюстрация возникновения погрешности 6U (в) и схема с перезарядкой (г)

В простейшем виде схема для измерения максимального значения однократных импульсов приведена на рис. а. Если в ней заменить диод Д некоторым сопротивлением R_д, величина которого зависит от состояния диода (открытое или запертое), то получим схему рис. б. Наличие цепи

R_д—С_и приводит к запаздыванию напряжения на С_и по сравнению с напряжением на С₂, что вызывает возникновение погрешности δU (рис. в). Диод Д открыт не до момента максимума напряжения на С₂, а до момента когда напряжения на С₂ и С_и оказываются равными. Для уменьшения погрешности необходимо сокращать постоянную времени R_ДС_и, т. е. стремиться выбрать диод Д с малым падением напряжения в прямом направлении и к уменьшению С_и. Однако последнее приводит к сокращению постоянной времени разрядки емкости С_и, зависящей от сопротивления утечки прибора, элементов схемы и конденсатора С_и, параллельно которому оказывается присоединенным сопротивление диода Д в обратном направлении, если С_И<<С₂.

Для устранения этих недостатков часто применяют схему с перезарядкой промежуточной емкости С_п через небольшое сопротивление R_П на накопительную емкость С_и (рис. г).

В этой схеме емкость С_П импульсно заряжается до напряжения, существенно большего, чем напряжение на измерительном приборе V. При этом значение С_П выбирается много меньшим, чем емкость С_и, требуемая по условиям времени отсчета показаний прибора, определяемого сопротивлением утечек R_y. После воздействия измеряемого импульса заряд, накопленный на С_П, через сопротивление R_П перераспределяется между С_П и С_и; на этих емкостях устанавливается напряжение, которое и измеряется прибором V.

Билет 12

1)измерение напряжения с помощью шаровых разрядников

Требования к разрядникам:

1. Минимальный разброс пробивных напряжений (≈3%)

2. Независимость пробивных напряжений от вида воздействующего напряжения

3. Прямолинейная зависимость разрядных напряжений от межэлектродного расстояния

4. Малое влияние окружающих объектов на разрядное напряжение

5. Простота изготовления и установки электродов

Шаровые разрядники используются для измерения напряжения, калибровки других измерительных устройств (например, делителей напряжения),получения срезанных импульсов напряжения.

1- Отрицательный импульс

2- Положительный импульс

3- Переменное напряжение

Для предотвращения влияния на точность измерений окружающих предметов расстояние между шарами S должно быть меньше радиуса шара (S≤0.5D), при 0,5D< S ≤0.75D, разрядник может использоваться для измерения, но погрешность будет превышать 3%.

Измерение напряжения проводится двумя способами:

1. Устанавливается нужное расстояние между шарами и напряжение плавно поднимается до пробоя.

2. Устанавливается напряжение, расстояние между шарами до достижения 50% пробоев между шарами.

По зависимостям пробивных напряжений в шаровых разрядников от расстояния между шарами находят пробивное напряжение, которое справедливо для нормальных условий. Вводится поправка:

табличное значение пробивного напряжения

При измерении постоянного и переменного напряжений для снижения эрозии шаров под действием дуги и для демпфирования переходных процессов последовательно с шарами включается резистор с сопротивлением от 10 кОм до 1Мом. При измерении импульсного напряжения - ≈ 500 Ом.

2) электростатические вольтметры

Используются для измерения постоянного и переменного напряжения до 600 кВ (без трансформаторов напряжения). Имеют маленькую входную емкость, большое входное сопротивление (сопротивление утечки по изоляторам).