6.1 Podstawowy układ probierczy napięcia przemiennego 50Hz: Elementy układu, schemat ideowy.

Transformatory probiercze i regulatory napięcia stanowią główne elementy każdego układu probierczego. Zbudowanie funkcjonalnego układu jest jednak niemożliwe bez wielu urządzeń pomocniczych.

Należą do nich :

• aparatura sterująca (wyłączniki styczniki)

• urządzenia zabezpieczające (bezpieczniki, przekaźniki, wyłączniki krańcowe, zwieracze oporniki ograniczające)

• aparatura pomiarowa (mierniki napięcia i prądu w obwodzie zasilania transformatora, dzielniki napięcia, mierniki wartości skutecznej i szczytowej W.N)

• instalacja uziemiająca

• przewody zasilające niskiego napięcia i przewody łączące po stronie probierczej

W1- wyłącznik główny

W2-wyłącznik transformatora

RN- regulator napięcia

TP- trafo probierczy

R_Z- opornik zabezpieczający

Z- uziemiacz

DN- dzielnik napięcia

LS- lampka sygnalizacyjna

B- blokada drzwi

1. Elementy układów probierczych wysokiego napięcia stałego, schemat przykładowego układu probierczego.

Przy zestawieniu układu należy dobrać:

• transformator TP o napięciu znamionowym równym co najmniej wymaganemu napięciu wyprostowanemu, o mocy 10-30% większej od spodziewanej mocy obciążenia układu prostowniczego

• kondensator C1 o napięciu znamionowym równym napięciu wyprostowanemu

• prostownik P o znamionowym napięciu zwrotnym co najmniej 2U, wykonany z niskonapięciowych diod krzemowych

• opornik w obwodzie ładowania Ro w zależności od prądu znamionowego prostownika

Jednoprostownikowy układ wysokiego napięcia stałego

2. Metody pomiarów wysokich napięć przemiennych i stałych.

Metody pomiarowe:

• Bezpośrednie

• iskiernikowe wykorzystywana znana zależność napięcia przebicia powietrza od odstępu elektrod. Pomiary napięcia: stałego, przemiennego (50Hz), udarowego (łączeniowego, piorunowego)

• pomiary wysokonapięciowymi woltomierzami elektrostatycznymi gdzie wykorzystywana jest siła pola elektrycznego w naładowanym kondensatorze (mierzą wartość skuteczną napięcia) pomiary napięcia: stałego i przemiennego (20Hz÷1MHz)

• Pośrednie

• Metody prostownikowe pomiaru wartości szczytowej wysokiego napięcia przemiennego.

1. metoda prostownikowa z kondensatorem szeregowym

2. metoda miernika wartości szczytowej napięcia przemiennego

• Stosowanie dzielników napięcia

2. Wysokonapięciowy mostek Scheringa.

Wysokonapięciowymi elementami są tutaj: kondensator wzorcowy Cn i badany obiekt Cx. Pozostałe gałęzie mostka z R3, R4 i C4 oraz ochronnikami przepięciowymi są w części niskonapięciowej.

Linią przerywaną są zaznaczone ekrany zewnętrzne przewodów doprowadzających, kondensatora wzorcowego i ewentualnego badanego obiektu.

Wadą laboratoryjnego mostka Scheringa jest konieczność odizolowania badanego obiektu od ziemi.

3. Pomiary wyładowań niezupełnych: parametry intensywności wyładowań, układ pomiarowy maksymalnego ładunku wyładowań, skalowanie układu pomiarowego.

Wyładowania niezupełne są wyładowaniami „progowymi” tzn. pojawiają się one powyżej krytycznych napięć i natężeń pola elektrycznego.

Parametry intensywności wyładowań:

• Ładunek pozorny q_X płynący w obwodzie pomiarowym

• Częstotliwość powtarzania impulsów wnz , określa liczbę wyładowań w jednostce czasu.

• średni prąd wyładowań
  

• średni kwadrat ładunków wyładowań
  

• średnia moc wyładowań
  

Układ z impedancją pomiarową połączoną szeregowo z badanym obiektem, charakteryzuje się większą czułością (pojemność rozproszenia zwiększa Cs) od innych układów.

M- przyrządy pomiarowe

Ck- pojemność kabla pomiarowego

Cs- kondensator sprzęgający

Cx- pojemność badanego obiektu

Zm- impedancja pomiarowa

Układy pomiarowe wzn wymagają kalibracji, czyli wyznaczenia zależności między ładunkami pozornymi wyładowań, a wskazaniami przyrządów pomiarowych. Układ kalibracji składa się z: generatora impulsów prostokątnych o regulowanej częstotliwości napięcia U₀ oraz kondensatora o pojemności C₀.

W bezpośredniej kalibracji- układ kalibrujący dołącza się równolegle do badanego obiektu Cx.

W pośredniej kalibracji- układ kalibrujący włącza się równolegle z impedancją pomiarową Zm

Niedokładność kalibracji wynosi:

T₁- czas trwania impulsu kalibrującego

T- stała czasowa obwodu pomiarowego

---