Измерение напряжения переменного тока низковольтными приборами с делителями напряжения

При измерении высокого напряжения переменного тока низковольтными приборами в качестве делителя напряжения более предпочтительным является применение емкостного делителя напряжения.

Рис. 5.8. Схема измерения высокого напряжения переменного тока с помощью емкостного делителя напряжения.

(рис. 5.8). Здесь Cl, С2 — высоковольтный и низковольтный конденсаторы, a PV — низковольтный электростатический, электронный или цифровой вольтметр.

В качестве высоковольтного конденсатора для делителей напряжения могут быть применены конденсаторы, например, ДМРУ-80−1 (напряжение 80 кВ, емкость 1 нФ, вес 70 кг), М-100−1 (напряжение 100 кВ, емкость 1 нФ, все 70 кг) или МК- 190−0,1 (напряжение 190 кВ, емкость 1,1 нФ, вес 220 кг). Можно кроме этого использовать промежуток «шар — плоскость» (например, промежуток шар с диаметром 12,5 см и расстоянием между ним и плоскостью S = 10 см имеет емкость С = 5пФ), а также гирлянду подвесных изоляторов (шесть изоляторов имеют эквивалентную емкость С = 6пФ).

По такому же принципу построен и ПИН (прибор для измерения напряжения), в котором в качестве емкости высоковольтного конденсатора используется емкость 300−500 пФ между предпоследней и последней конденсаторными обкладками проходных изоляторов конденсаторного типа на напряжение 110 кВ и выше.

Схема (рис. 5.8) позволяет измерить действующее значение напряжения переменного тока. При измеренном вольтметром PV напряжении Uу высокое напряжение U равно.

где  — коэффициент деления емкостного делителя на.

Рис. 5.9. Измерение амплитудного значения высокого напряжения переменного тока: а — схема измерения; б — кривые напряжения на низковольтном плече делителя пряжения. Емкость низковольтного конденсатора составляет порядка десятых долей мкФ и более, поэтому параллельное подключение электростатического вольтметра на коэффициент деления практически не оказывает никакого влияния.

Измерение амплитудного значения напряжения переменного тока может быть осуществлено по схеме (рис. 5.9, а), в которой Cl, С2 — емкостный делитель напряжения, VD, VD2 — полупроводниковые диоды, СЗ — измерительный конденсатор, РА — измерительный прибор (микроампермегр), /?1 — дополнительный резистор и R2, С4 — симметрирующие схему резистор и конденсатор. В установившемся режиме напряжение на измерительном конденсаторе СЗ меняется так, как показано на рис. 5.9, б, т. е. когда напряжение в точке b превышает напряжение в точке а, вентиль VDI открыт, и происходит подзарядка конденсатора СЗ (рис. 5.9, б, времена t — ь, h — U, h — t₆). В течение времени, когда вентиль VD1 закрыт, идет разрядка этого конденсатора на резистор R1 и измерительный прибор РА. Отклонение стрелки измерительного прибора соответствует среднему значению пульсирующего напряжения в точке а, которое определяется из равенства заштрихованных площадей (см. рис. 5.9, б). Следовательно, амплитудное значение высокого напряжения (У| может быть найдено из соотношения.

где , кВ мкА — коэффициент пропорциональности между напряжением и измеренным током 1_А.

В моменты времени, когда вентиль VD1 открыт, измерительный конденсатор оказывается подключенным параллельно к конденсатору С2. При этом коэффициент деления делителя напряжения становится равным

что приводит к погрешности при измерении. В литературе эта погрешность называется «зарядной погрешностью измерения».

В моменты времени, когда вентиль V791 закрыт, и происходит разряд измерительного конденсатора СЗ, возникает «разрядная ошибка измерения».

Нетрудно видеть, что величина обеих этих ошибок зависит от глубины пульсации напряжения в точке а, которая тем больше, чем меньше постоянная времени т = /?1СЗ.

При постоянной времени т= 1 с и синусоидальном напряжении с частотой 50 Гц разница между наибольшим и наименьшим значениями напряжения на измерительном конденсаторе СЗ примерно равно 2,2 %. Следовательно, погрешность измерения составляет порядка 1%.

Подключения электростатического вольтметра к точкам а — 0 (рис. 5.9, а) обеспечивает измерения амплитудного значения напряжения U2т, а к точкам b — 0 — действующего значения (Л. Отношение.

U2т к U2 дает возможность оценить синусоидальность измеряемого напряжения.

Снижение глубины пульсации напряжения в точке а, а следовательно, и общей погрешности измерения можно осуществить путем уменьшения времени разряда измерительного конденсатора (рис. 5.9, б, времена /₂— h, и — /₅). Для этого вместо однополуперодного заряда измерительного конденсатора СЗ следует применить двухполупериодный путем применения мостовых зарядных схем (рис. 5.10). Благодаря тому, что подзаряд конденсатора СЗ происходит в этой схеме как в положительный, гак и в отрицательный полупериоды, длительность разряда, а, следовательно, и глубина пульсации напряжения на нем, сокращается практически в два раза.

Рис. 5.10. Схема измерения высокого напряжения переменного тока с использованием диодных мостов.

Рис. 5.11. Схема измерения высокого напряжения переменного и постоянного токов.

На рис. 5.11 приведена схема измерения высокого напряжения переменного и постоянного токов. Для того чтобы коэффициент деления делителя напряжения был одинаков как для переменного, так и для постоянного токов необходимо обеспечить строгое равенство постоянных времени, т. с.

Тогда при измерении напряжения переменного тока напряжение будет делиться одинаково по конденсаторам Cl — С2 и резисторам /?1.

• 215
• — R2, а при измерении напряжения постоянного тока — по резисторам /?1 — R2. Конденсаторы С1 — С2 будут обеспечивать при этом более равномерное распределение по резисторам при резких изменениях напряжения на них, которые возникают, например, при включении напряжения постоянного тока.