Ćwiczenie 11 – Wytwarzanie i pomiar wysokiego napięcia stałego

Załącznik – protokół badań

1.

Skalowanie oscyloskopu

a) przyłączyć do zacisku wysokiego napięcia zespołu probierczego rezystancyjny dzielnik napięcia

(DN) z oscyloskopem (Ok), woltomierz elektrostatyczny (Ve) oraz pojemność C = 2 nF. Dzielnik
napięcia stanowi jednocześnie obciążenie zespołu,

b)

załączyć zespół probierczy. Dla dwóch wartości napięcia wskazywanego przez woltomierz elektro-
statyczny 5 i 10 kV (U

1

i U

2

)odczytać z ekranu U

max

i U

min

(w działkch) a następnie obliczyć war-

tości średnie napięcia U

ś

r1

i U

ś

r2

w działkach,

2

U

U

U

min

max

ś

r

+

=

,

c) obliczyć czułość pomiaru

η

(dla zastosowanej czułości oscyloskopu

α

)

[kV/dz]

,

U

U

U

U

2

ś

r

1

ś

r

2

1

−

−

=

η

,

gdzie: U

1

, U

2

- wskazania woltomierza elektrostatycznego,

d) obliczyć przekładnię dzielnika

ϑ

α

η

=

ϑ

[kV/V] ,

gdzie:

α

- wzmocnienie (czułość oscyloskopu w V/dz),

e)

pomiary i obliczenia z punktów b, c i d powtórzyć dla innej pojemności filtrującej C = 3 nF.

Tab. Wyniki pomiarów i obliczeń

U

1

= 5 kV

U

2

= 10 kV

C

U

max

U

min

U

ś

r1

U

max

U

min

U

ś

r2

η

α

ϑ

nF

dz

dz

dz

dz

dz

dz

kV/dz

V/dz

kV/V

2. Pomiar pulsacji wysokiego napięcia stałego w funkcji pojemności

a)

do zespołu probierczego przyłączyć dzielnik napięcia z oscyloskopem i woltomierz elektrostatycz-
ny; pojemność C = 0,

b)

załączyć zespół probierczy. Ustawić napięcie 5 kV (na woltomierzu elektrostatycznym),

c)

odczytać i obliczyć korzystając z przekładni dzielnika:

−

I

ś

r

(wskazanie mikroamperomierza w pulpicie sterującym),

−

U

ś

r

= (U

max

+ U

min

)/2 [dz] (odczytać z oscyloskopu),

obliczyć U

ś

r

w kV: U

ś

r

=

η

⋅

(U

max

+ U

min

)/2 ,

−

δ

U = (U

max

– U

min

)/2 [dz] (odczytać z oscyloskopu),

obliczyć

δ

U w kV:

δ

U =

η

⋅

(U

max

– U

min

)/2

−

obliczyć:

δ

U

%

= (

δ

U/U

ś

r

)

⋅

100%,

d)

pomiary i obliczenia powtórzyć dla kilku wartości pojemności (np. 1, 2, 3, 4 i 5 nF).

Uwaga! W przypadku odczytu z ekranu oscyloskopu przy innej czułości

α

niż w punkcie 1, należy wy-

znaczyć współczynnik

η

z zależności

η

=

α ⋅

ϑ

Tab. 2. Wyniki pomiarów i obliczeń

U = 5 kV (w. skuteczna),

α

= ......... V/dz,

ϑ

= ........... kV/V,

η

= ......... kV/dz

Lp.

C

I

ś

r

U

max

U

min

U

ś

r

U

ś

r

δ

U

δ

U

δ

U

%

U/U

ś

r

–

nF

µ

A

dz

dz

dz

kV

dz

kV

%

–

1

0

2

1

3

2

4

3

5

4

6

5

e) wykonać wykresy:

δ

U

%

= f

(C) oraz U/U

ś

r

= f

(C).

3. Dobór elementów zespołu probierczego

Zgodnie z normami współczynnik pulsacji napięcia stałego, użytego do badań izolacji, nie powinien

przekraczać 3%. Konieczność doboru elementów układu pomiarowego wynika z wpływu na wartość

δ

U

zarówno pojemności C, jak i dołączonego dzielnika napięcia i samego obiektu badań stanowiącego wła-
ś

ciwe obciążenie układu. Dla przewidywanej rezystancji obciążenia R

0

dobiera się rezystancję dzielnika

lub (i) pojemność filtrującą C.

a)

korzystając z pomiarów przeprowadzonych w punkcie 2 (np. dla pozycji 4), obliczyć rezystancję
dzielnika napięcia

ś

r

ś

r

2

1

I

U

R

R

=

+

,

b)

obliczyć najmniejszą pojemność C potrzebną do uzyskania współczynnika pulsacji

δ

U

%

nie więk-

szego od 3% (

δ

U

%

=3), zakładając że dzielnik napięcia stanowi jedyne obciążenie zespołu pro-

bierczego

%

U

)

R

R

(

f

2

100

C

2

1

δ

+

≥

,

c)

przy pojemności dwa razy większej niż obliczona w punkcie b) obliczyć największe obciążenie
(rezystancja R

0

), przy którym współczynnik pulsacji

≤

3%. Przyjąć rezystancję dzielnika obliczoną

w punkcie a).

1

)

R

R

(

C

3

R

R

R

2

1

2

1

0

−

+

⋅

+

≥

.

4. Wnioski

We wnioskach należy zamieścić uwagi i własne

spostrzeżenia dotyczące zarówno przebiegu ćwicze-
nia, jak i otrzymanych wyników badań i pomiarów.

Sprawozdanie powinno zawierać:

1.

Cel ćwiczenia

2.

Wyniki pomiarów i obliczeń (tabele)

3.

Opracowanie wyników pomiarów

4.

Wnioski (obszerne)

5.

Załącznik – protokół badań (ten dokument)

podpisany przez prowadzącego zajęcia.

Ć

wiczący:

1.
2.
3.
4.
5.
6.

Kielce, dnia ...............................

Podpis: ....................................