Typ i zasada działania dzielnika wysokiego napięcia
1. Pojemnościowy dzielnik wysokiego napięcia
Pojemnościowe dzielniki wysokiego napięcia do pomiaru napięcia impulsowego można podzielić na dwa typy. Ramię wysokiego napięcia jednego dzielnika wysokiego napięcia składa się z wielu kondensatorów wysokiego napięcia, podczas gdy ramię wysokiego napięcia drugiego dzielnika wysokiego napięcia ma tylko jeden kondensator. Pierwszy dzielnik napięcia jest najczęściej montowany z kondensatorem impulsowym izolowanym papierem olejowym z powłoką izolacyjną. Wymagane jest, aby kondensator ten miał małą indukcyjność i był w stanie wytrzymać rozładowanie zwarciowe. Kondensator papierowy wysokiego napięcia składa się z kilku elementów połączonych szeregowo i równolegle. Każdy element ma nie tylko pojemność, ale także naturalną indukcyjność i rezystancję styków połączonych szeregowo, a także rezystancję izolacji równolegle. Oczywiście każdy komponent ma również pojemność rozproszoną do masy. Ten dzielnik wysokiego napięcia należy traktować jako parametr dystrybucji, dlatego nazywa się go dzielnikiem napięcia o rozproszonej pojemności, jak pokazano na rysunku. Ramię wysokonapięciowe tego ostatniego typu dzielnika napięcia ma tylko jeden kondensator, którym jest zwykle para metalowych elektrod umieszczonych w prawie jednolitym polu elektrycznym. Jako medium pomiędzy elektrodami wykorzystuje się powietrze. Jest to skoncentrowany kondensator, dlatego nazywany jest scentralizowanym pojemnościowym dzielnikiem napięcia.
Rozproszony dzielnik napięcia kondensatora składa się z wielu kondensatorów impulsowych, z jedynie błędem amplitudy, ale bez błędu kształtu fali. Jeśli chodzi o błąd amplitudy, można go całkowicie wyeliminować po skorygowaniu za pomocą standardowego dzielnika wysokiego napięcia. Jednakże przy pomiarze fal stromych, ponieważ pojemność dzielnika pojemnościowego jest znacznie większa niż pojemność rozproszona pierścienia ekranującego dzielnika rezystancji ekranu, czas odpowiedzi jest również znacznie większy. Dlatego w przypadku pomiaru fali stromej charakterystyka odpowiedzi pojemnościowego dzielnika napięcia nie jest tak dobra, jak charakterystyka ekranowanego dzielnika napięcia oporowego. Pojedynczy kondensatorowy dzielnik napięcia nie zużywa energii i nie ma problemów z nagrzewaniem. W przypadku fali pomiarowej o czole fali długiej i czasie połowy szczytu, dzielnik kondensatora jest bardziej korzystny niż dzielnik rezystancji. Ponadto pojemnościowy dzielnik napięcia może być również używany jako kondensator obciążający w celu regulacji kształtu fali. Ramię wysokonapięciowe scentralizowanego pojemnościowego dzielnika napięcia może być standardowym kondensatorem wypełnionym sprężonym gazem. Wartość pojemności tego kondensatora jest dokładna i stabilna, a straty dielektryczne są niewielkie. Ponieważ jest ekranowany, otaczające obiekty nie mają wpływu na wartość pojemności. Jest z powodzeniem stosowany w pomiarach częstotliwości sieciowej. Jednak przy stosowaniu go jako dzielnika kondensatora impulsowego pojawiają się pewne problemy, a mianowicie nałożone oscylacje o wysokiej częstotliwości.
2. Dzielnik rezystancji
Rezystancja wewnętrzna to czysta rezystancja o prostej konstrukcji, wygodnym użytkowaniu, wysokiej dokładności pomiaru i dobrej stabilności. Jest powszechnie stosowany. Pod warunkiem napięcia impulsu piorunowego zastosowanie dzielnika napięcia oporowego jako urządzenia konwertującego ma pewne zalety:
1) Gdy jest nawinięty drutem miedzianym o małym współczynniku temperaturowym lub drutem Kama o małym współczynniku temperaturowym i wysokim współczynniku rezystancji, ma wysoką stabilność temperaturową i długoterminową stabilność.
2) Możliwe jest osiągnięcie wysokiej charakterystyki odpowiedzi poprzez zastosowanie ściśliwej rezystancyjnej struktury dzielnika.
Ze względu na powyższe zalety wiele standardowych systemów pomiarowych składa się z dzielników rezystancji. Ale ma pewne wady:
1) Aby uzyskać wysoką wydajność reakcji, jego rezystancja nie powinna być zbyt wysoka. Ponieważ będzie to miało wpływ na obciążenie generatora napięcia impulsowego, jego podłączenie spowoduje skrócenie czasu połowy szczytu fali uderzeniowej. Jednakże opór ogona fali generatora można ogólnie dostosować, aby rozwiązać problem.
Z tego samego powodu kondensatory rezystancyjne są trudne do pomiaru napięcia impulsu przełączającego.
Błąd generowany przez dzielnik rezystancji podczas pomiaru przejściowego napięcia impulsowego jest powiązany z iloczynem wartości rezystancji i pojemności rozproszonej do ziemi, dlatego należy zminimalizować wielkość i wpływ pojemności rozproszonej do ziemi. Dzielnik napięcia oporowego powinien w jak największym stopniu zmniejszać indukcyjność. W tym celu drut Kama lub drut Constantan należy ciasno nawinąć na rurkę izolacyjną, z bardzo cienkim papierem izolacyjnym pomiędzy warstwami, a następnie zanurzyć w cylindrze izolacyjnym zawierającym olej transformatorowy w celu zmniejszenia wielkości dzielnika napięcia, zmniejszenia pojemności doziemnej , a na jego górze zamontuj pierścień ekranujący jako konstrukcję kompensacyjną
Błąd dzielnika rezystancji przy pomiarze napięcia impulsowego jest powiązany z iloczynem wartości rezystancji R i pojemności rozproszenia C do ziemi. Dlatego możemy zmienić odpowiednie parametry, aby poprawić działanie dzielnika rezystancji. Na przykład: rezystancja mierząca szybki impuls wysokiego napięcia, dzielnik rezystancji z najlepszą odpowiedzią fali prostokątnej Z, dwa typy wysokonapięciowych dzielników rezystancji nanosekundowej o zmiennym przekroju, małe dzielniki rezystancji impulsu 200 kV z subtelnym poziomem oraz nowe dzielniki rezystancji impulsu 600 kV .
3. Dzielnik pojemności rezystancyjnej
Dzielnik wysokiego napięcia można podzielić na dzielnik napięcia szeregowego o pojemności rezystancyjnej i dzielnik napięcia równoległego o pojemności rezystancyjnej, zgodnie z trybem połączenia. Dzielnik napięcia szeregowego o pojemności rezystancyjnej nazywany jest również dzielnikiem napięcia o pojemności tłumiącej. Ostatnio dzielnik napięcia wysokiego napięcia jest często nazywany tą formą. Pokonuje indukcyjność resztkową obwodu kondensatora i zapobiega oscylacjom dzielnika napięcia. Jego działanie jest doskonałe. W zależności od różnych wartości tłumienia dzielnik napięcia serii RC można podzielić na dwa typy: dzielnik napięcia kondensatora o wysokim tłumieniu i dzielnik napięcia kondensatora tłumiącego lokalnie. Pojemnościowy dzielnik napięcia o wysokim tłumieniu nie może być stosowany jako kondensator obciążający (regulujący falę) generatora napięcia impulsowego. Służy wyłącznie jako urządzenie przetwarzające do pomiaru napięcia. Szeregowa rezystancja tłumienia dzielnika napięcia kondensatora o niskim tłumieniu jest bardzo mała. Jego podłączenie nie utrudni wygenerowania fali standardowej w obwodzie testowym. Może być również używany jako kondensator obciążeniowy. Jest to uniwersalny dzielnik napięcia. Z punktu widzenia łatwości użytkowania ma więcej zalet niż pojemnościowy dzielnik napięcia o wysokim tłumieniu; Ale z charakterystyki reakcji nie jest tak dobry jak dzielnik kondensatora o wysokim tłumieniu, ponieważ ma również wibracje. Rezystancja jest przeznaczona do umieszczenia w kondensatorze. Każdy opór wynosi tylko dziesiątki omów, a całkowity opór to tylko tysiące omów. Jest to nowoczesny dzielnik wysokiego napięcia o szerokości Z (3MV), który może być również stosowany do pomiaru napięcia o częstotliwości sieciowej. Napięcie znamionowe należy obniżyć do około 1/3 napięcia impulsowego.
Teoretycznie, gdy napięcie zmienia się szybko, o współczynniku dzielnika napięcia decyduje głównie pojemność, natomiast gdy napięcie zmienia się powoli, decyduje rezystancja. Jego drut oporowy jest ciasno nawinięty na porcelanową rurkę, równolegle do każdego kondensatora. Praktyka pokazała, że wybrana wartość rezystancji nie może być zbyt mała, w przeciwnym razie będzie to miało wpływ na obciążenie wyjściowe generatora, dlatego generalnie wybiera się ją jako dużą, ale jest ona za duża i ma zbyt mały wpływ, co jest podobne do czystego pojemnościowy dzielnik napięcia bez rezystancji. Dlatego laboratorium wyeliminowało opór w rzeczywistym teście.
