Вимірювання високих постійних і змінних напруг
Вимірювання високих напруг здійснюють за допомогою масштабних перетворювачів у вигляді добавочних резисторів і дільників напруги. Добавочний резисторз відомим опором включають послідовно з вимірювальним приладом. Цей метод достатньо простий і широко використовується для розширення меж вимірювання вольтметрів до кількох
кіловольт. При вимірюванні більш високих напруг паралельно до вимірювального приладу і частини вимірювального резистора зазвичай вмикають розрядник, що захищає прилад від перенапруг.
Для вирівнювання розподілу потенціалу на резисторі при перехідних процесах і зниження його постійної часу між окремими секціями добавочного резистора вмикають конденсатори (рис. 7.3).
Для напруги до 100 кВ добавочний резистор можна виготовити у вигляді ланцюжка послідовно включених резисторів, розміщених у заповненому маслом гнучкому поліетиленовому шлангу, що має на кінцях екрани для захисту від корони.
Дільники напруги застосовуються для точних вимірювань високих постійних, а також імпульсних і змінних напруг. При вимірюванні високих постійних напруг головним чином використовують резистивні дільники напруги – масштабні перетворювачі, обидва плеча яких виконано з резисторів. Коефіцієнт ділення такого дільника на постійному струмі дорівнює
, (7.5)
де R1 – опір високовольтного плеча з врахуванням опору джерела вимірюваної напруги, R2 – опір низьковольтного плеча з врахуванням опору вимірювального приладу, при чому R1 >> R2.
Похибка дільників в основному обумовлюється нагріванням провідників і резисторів, струмами витікання, впливом коронних розрядів і зазвичай складає 1…2%.
Однак, існують і більш точні дільники напруги з похибками порядку 0,1…0,01% для вимірювання напруг до 300 кВ. Найбільшого розповсюдження набули дільники, виготовлені з використанням мікродротяних та металоплівкових резисторів.
Резистивні дільники на порівняно невисокі напруги мають невеликі розміри, тому можна не враховувати їх розподілені ємності відносно землі (це неприпустимо для дільників на високі напруги, розміри яких значні). Еквівалентна схема такого дільника без врахування індуктивності його окремих елементів представлена на рис.7.4. Власні ємності С’з відносно землі погіршують частотні характеристики резистивного дільника. Ланка високої напруги дільника являє собою n послідовно з’єднаних резисторів
, (7.5)
де R1 – опір високовольтного плеча дільника. Кожен елемент дільника R1’ шунтується ємністю Сп’ = nCп, де Сп – поздовжня ємність високовольтного плеча. Для правильного запису осцилографованої напруги u2(t) слід якнайточніше забезпечити рівність коефіцієнтів ділення складових дільників
, (7.5)
де R1 = n·R1’; Сп=Cп’/ n; Rекв і Cекв – відповідно опір і ємність низьковольтного плеча дільника з урахуванням параметрів вимірювального приладу (осцилографа) і з’єднувального кабелю.