POLITECHNIKA

ŚWIĘTOKRZYSKA

Katedra Urządzeń Elektrycznych i Techniki Świetlnej

Laboratorium Techniki Wysokich Napięć

ĆWICZENIE 11

WYTWARZANIE I POMIAR WYSOKIEGO

NAPIĘCIA STAŁEGO

I. WIADOMO

ŚCI TEORETYCZNE

1. Wst

ęp

Wysokie napięcia stałe mogą być wytwarzane na drodze elektrostatycznej. Za pomocą generatorów

elektrostatycznych można wytwarzać napięcia stałe do 12 MV. Wykorzystywane są one głównie w bada-
niach z zakresu fizyki jądrowej. Najbardziej znany elektrostatyczny generator Van de Graafa działa na
zasadzie przenoszenia ładunku, za pomocą izolacyjnego pasa, do wnętrza metalowej kuli.

Powszechniej stosowanym i łatwiejszym sposobem wytwarzania wysokiego napięcia stałego jest pro-

stowanie wysokiego napięcia przemiennego. Zespół probierczy wysokiego napięcia stałego składa się
z zespołu probierczego wysokiego napięcia przemiennego, układu prostowników wysokiego napięcia
oraz kondensatorów filtrujących. Napięcia wytwarzane w ten sposób mają charakter pulsujący. Przy ba-
daniach izolacji przepływa przez nią dodatkowo pewien prąd pojemnościowy utrudniający pomiar (np.
przewodności). W związku z tym wprowadzono wymagania dotyczące tzw. współczynnika pulsacji okre-
ś

lanego jako stosunek amplitudy pulsacji do wartości średniej napięcia. Amplituda pulsacji (lub krócej –

pulsacja) jest zdefiniowana jako połowa różnicy między wartością najwyższą i najniższą napięcia (rys.
1).

2

U

U

U

min

max

śr

+

=

,

2

U

U

U

min

max

−

=

δ

,

współczynnik pulsacji

100%

U

U

U

U

100%

U

δU

δU

min

max

min

max

śr

%

⋅

+

−

=

⋅

=

.

U

max

U

min

U

śr

U

δ

U

δ

U

t

Rys. 1. Interpretacja współczynnika pulsacji napięcia stałego

Laboratorium Techniki Wysokich Napięć

2

2. Prostowniki wysokiego napi

ęcia

2.1. Kenotrony i gazotrony

Kenotrony to dwuelektrodowe wysokopróżniowe lampy. Ich niezaprzeczalną zaletą są dobre własno-

ś

ci izolacyjne w kierunku zaporowym. Największą wadą – konieczność stosowania żarzenia katody, naj-

częściej specjalnego transformatora z izolacją wysokonapięciową. Napięcia zwrotne prostowników próż-
niowych dochodzą do 500 kV, a prądy nasycenia do 300 mA. Spadek napięcia w kierunku przewodzenia
sięga kilku kV.

Gazotrony są to prostownicze lampy gazowane wypełnione parami rtęci lub rozrzedzonymi gazami

szlachetnymi (argon, krypton, przy 10

–3

mmHg). W gazotronach elektrony emitowane z katody służą do

zapoczątkowania jonizacji w gazie, a nie przewodzenia prądu jak w kenotronie. Pomiędzy elektrodami
dochodzi do wyładowania łukowego i gazotron zaczyna przewodzić prąd.

Zalety gazotronu

:

−

zdolność prostowania dużych prądów (kilka A),

−

mały międzyelektrodowy spadek napięcia.

Wady:

−

małe napięcie zwrotne (do 40 kV),

−

bardzo długi czas samorozgrzewania (2

÷

30 minut).

2.2. Prostowniki półprzewodnikowe

Prostowniki półprzewodnikowe wysokiego napięcia, początkowo selenowe, później krzemowe, wy-

pierają skutecznie inne rodzaje prostowników.

P

R

R

R

C

P

P

Rys. 2. Schemat prostownika półprzewodnikowego: P - prostownik (pojedyncza dioda), R - rezystor, C - konden-
sator

Zalety prostowników półprzewodnikowych:

−

zdolność prostowania dużych prądów,

−

brak żarzenia,

−

prosta konstrukcja,

−

brak szkodliwego promieniowania.

Wady:

−

zbyt małe napięcie zwrotne,

−

wrażliwość na przeciążenia,

−

zbyt mała rezystancja w kierunku zaporowym,

Ć

wiczenie 11. Wytwarzanie i pomiar wysokiego napięcia stałego

3

−

duża rozbieżność tej rezystancji dla poszczególnych egzemplarzy

.

Ze względu na niskie napięcie zwrotne pojedyncze diody prostownicze łączy się w szereg. Dla wy-

równania rozkładu napięcia wzdłuż łańcucha prostowników bocznikuje się je rezystorami. Rezystancje
rezystorów muszą być mniejsze od rezystancji prostowników w kierunku zaporowym (ok. 2 M

Ω

). Po-

prawę rozkładu napięcia szybkozmiennego uzyskuje się bocznikując grupy prostowników kondensatora-
mi. Bloki prostowników zalewa się żywicą bądź olejem dla poprawy ich własności izolacyjnych.

3. Układy probiercze napi

ęcia stałego

3.1. Prostowanie jednopołówkowe

U

R

śr

I

0

0

P

C

i

r

2

1

r

T p

p

E

Rys. 3. Schemat jednopołówkowego wysokonapięciowego układu probierczego: Tp - trans-
formator probierczy, P - prostownik, r

1

, r

2

- rezystory ochronne, C - kondensator wygładzają-

cy, R

0

- rezystancja obiektu badanego, E - wartość skuteczna SEM transformatora, i

p

- prąd ła-

dowania, I

śr

- prąd obciążenia

Rezystor r

1

ogranicza prąd ładowania chroniąc prostownik i transformator przed przeciążeniem

m

1

I

E

2

r

⋅

≥

,

gdzie I

m

- dopuszczalna wartość impulsu prądowego prostownika.

Rezystor r

2

ogranicza prąd rozładowania kondensatora przy ewentualnym przebiciu izolacji obiektu.

Prostowanie odbywa się w co drugim półokresie napięcia przemiennego (rys. 4).

W przerwach pomiędzy kolejnymi okresami ładowania pojemność C rozładowuje się przez rezystory

r

2

i R

0

. W tym czasie na prostowniku występuje napięcie zwrotne równe sumie napięć u

c

i e. Prostownik

zatem powinien być dobrany na napięcie zwrotne równe podwójnej wartości napięcia wyprostowanego.

Współczynnik pulsacji dla prostownika jednopołówkowego można opisać wzorem

Cf

U

2

I

U

U

śr

śr

śr

=

δ

,

gdyż

∫

∫

=

−

=

=

=

T

0

U

U

min

max

śr

max

min

U

C

f

2

2

U

U

C

f

2

dU

Cf

dt

dt

dU

C

T

1

I

δ

.

Laboratorium Techniki Wysokich Napięć

4

u

c

e

i

p

t

u, i

Rys. 4. Przebiegi napięć i prądu przy prostowaniu jednopołówkowym (w stanie ustalonym)

W stanie ustalonym najwyższa wartość napięcia na obiekcie U

max

jest niższa od

0

E

2

⋅

o spadek na-

pięcia

∆

U na rezystancjach obwodu probierczego od prądu obciążenia I

śr

.

3.2. Prostowanie dwupołówkowe

Prostowanie dwupołówkowe prowadzi do obniżenia pulsacji napięcia wyjściowego. Częstotliwość

pulsacji wzrasta dwukrotnie.

c )

a )

b )

Rys. 5. Układy prostownikowe pełnookresowe: a) niesymetryczny, b) symeryczny, c) mostkowy

3.3. Układy kaskadowe

Układy kaskadowe (zwane też powielaczami napięcia), czyli wielostopniowe układy prostowników,

pozwalają teoretycznie na uzyskanie napięć stałych o dowolnej wysokości. Rysunek 6 przedstawia dwu-
stopniowy generator kaskadowy napięcia stałego zwany układem Greinachera.

Pojemność C

1

nosi nazwę pojemności powielającej, a C

2

– pojemności głównej. Ładowanie pojemno-

ś

ci C

2

odbywa się cyklami:

a) przy wzroście napięcia w punkcie 3 od 0 do +

E

2

⋅

przewodzi tylko prostownik P

1

, a pojem-

ności C

1

i C

2

ładują się szeregowo do napięć

Ć

wiczenie 11. Wytwarzanie i pomiar wysokiego napięcia stałego

5

,

C

C

C

E

2

U

2

1

2

C

1

+

⋅

=

2

1

1

C

C

C

C

E

2

U

2

+

⋅

=

,

(11.1)

b) przy ujemnej połówce sinusoidy P

1

nie przewodzi. Prostownik P

2

zaczyna przewodzić, gdy po-

tencjał punktu 3 stanie się niższy od –U

C1

i przewodzi do chwili naładowania C

1

do napięcia

E

2

⋅

,

c)

prostownik P

1

zacznie przewodzić gdy potencjał punktu 1 stanie się wyższy od potencjału

punktu 2, tzn. gdy w punkcie 3 napięcie będzie się zmieniać w przedziale [

E

2

⋅

−

⋅

C

2

/(C

1

+

C

2

),

E

2

⋅

]. Część ładunku z C

1

przejdzie na C

2

. Napięcie na pojemności C

2

będzie wynikać

ze zrównania się potencjałów w punkcie 1 i 2. Kondensatory C

1

i C

2

łączą się równolegle

2

1

2

1

1

2

1

2

C

C

C

C

E

2

C

E

2

)

C

C

(

U

+

⋅

+

⋅

⋅

=

+

,

2

2

1

2

1

1

2

)

C

C

(

)

C

2

C

(

C

E

2

U

+

+

⋅

=

,

(11.2)

d) siła elektromotoryczna doładowuje szeregowo C

1

i C

2

napięciami wg wzorów (11.1). Napięcie

na C

2

osiągnie wartość

2

2

1

2

1

1

2

)

C

C

(

C

3

C

2

C

E

2

U

+

+

⋅

⋅

=

.

(11.3)

Dalsze cykle powtarzają się. W efekcie C

2

ładuje się do napięcia

E

2

2

⋅

.

1,5

1,0

0,5

0

-0,5

-1,0

u/E

m

e

u

1

u

2

÷

t

2

3

1

C

1

C

2

P

2

P

1

Rys. 6. Dwustopniowy generator kaskadowy oraz przebieg zmian napięcia w punktach 1 i 2 przy C

1

= C

2

W podobny sposób działają kaskady wielostopniowe (rys. 7) pozwalając teoretycznie uzyskać napię-

cie 2n

E

2

⋅

przy użyciu 2n prostowników na napięcie zwrotne

E

2

2

⋅

.

W przypadku jednakowych pojemności zastosowanych w kaskadzie pulsację napięcia można obliczyć

z wzoru

C

k

I

fC

4

)

1

n

(

n

I

U

śr

śr

=

+

=

δ

,

(11.4)

gdzie: n - liczba stopni, k = n(n + 1)/4f .

Napięcie na wyjściu generatora wynosi wtedy

U

max

= 2n

E

2

2

⋅

–

∆

U,

Laboratorium Techniki Wysokich Napięć

6

gdzie:













−

⋅

=

6

n

3

n

2

C

f

I

U

3

śr

∆

- napięcie na rezystancjach obwodu probierczego.

C '

1

C '

n

−

2

C

1

I

ś r

C

n

−

2

R

0

C '

n

−

1

C '

n

T p

C

n

−

1

C

n

Rys. 7. Wielostopniowy generator kaskadowy napięcia stałego

Optymalną liczbę stopni, przy której uzyskuje się największe średnie napięcie wyjściowe, oblicza się

z warunku dU

śr

/dn = 0

U

śr

= 2n

E

2

2

⋅

–

δ

U –

∆

U,

śr

opt

I

C

f

E

2

n

⋅

⋅

=

.

Zastosowanie pojemności zwiększających się proporcjonalnie do swoich numerów porządkowych,

czyli C

n

= nC

1

oraz C’

n

= nC’

1

, pozwala uzyskać mniejszą pulsację i niższy spadek napięcia

f

2

n

k

,

C

f

2

)

3

n

2

(

I

U

,

C

f

2

n

I

U

2

śr

śr

=

⋅

+

=

⋅

=

∆

δ

.

4. Zastosowanie wysokiego napi

ęcia stałego

Wysokie napięcia stałe wykorzystuje się do prób napięciowych izolacji w następujących przypadkach:

−

izolacja jest eksploatowana przy napięciu stałym,

−

izolacja jest eksploatowana przy napięciu przemiennym, ale ze względu na znaczną jej pojem-
ność wymagana byłaby zbyt duża moc źródła napięcia przemiennego (kable, kondensatory),

−

pomiary rezystancji izolacji i prądu upływu (np. wskaźników R

60

/R

15

, I

10

/I

600

).

Ponadto napięcia stałe wykorzystuje się do zasilania:

−

elektrofiltrów,

−

urządzeń do malowania elektrostatycznego,

−

urządzeń do flotacji elektromagnetycznej,

−

akceleratorów cząstek,

−

urządzeń rentgenowskich i lamp elektronowych (kineskopy, lampy oscylograficzne).

W elektrofiltrach wykorzystuje się zjawisko ujemnego ulotu na przewodach o małej średnicy (2

÷

3

mm, 70 kV). Drugą elektrodę może stanowić metalowa rura. Cząstki pyłu ładowane elektrycznie osiadają
na elektrodzie rurowej, skąd są zbierane.

Malowanie elektrostatyczne – rozpylony strumień farby przechodzi przez ujemnie naładowaną siatkę

przechodząc przez strefę ulotu ujemnego i osiada na uziemionym malowanym przedmiocie.

Ć

wiczenie 11. Wytwarzanie i pomiar wysokiego napięcia stałego

7

Flotacja rudy – cząstki rudy dobrze przewodzące i naładowane w polu elektrycznym oddają ładunek

uziemionemu walcowi i opadają. Naładowane zanieczyszczenia o dużej rezystywności przylepiają się do
walca, skąd są zgarniane.

5. Bezpo

średnie i pośrednie metody pomiaru wysokiego napięcia stałego

Do przyrządów bezpośrednio mierzących wysokie napięcie stałe należą:

−

iskiernik kulowy (mierzy wartość maksymalną napięcia, z kilku pomiarów jako wynik podaje
się wartość najwyższą),

−

woltomierz elektrostatyczny (w przypadku pulsacji – wartość skuteczna), które jako przyrządy
uniwersalne (pomiar napięć stałych, przemiennych i udarowych) zostały omówione w ćwiczeniu
dotyczącym pomiaru napięć przemiennych.

Norma PN-EN 60052 podaje iskiernik prętowy jako znormalizowany układ pomiarowy dla odstępów

elektrod 250

≤

d

≤

2500 mm. Pręty mają przekrój kwadratowy o boku 15

÷

25 mm. Napięcie przeskoku

określa się z błędem

∼

3% z wzoru

U

0

= 2 + 0,534 d, (U

0

w kV, d w mm).

5.1. Rezystor szeregowy

µ

A

R

U

Og

5.2. Dzielniki rezystancyjne

Rezystancja R

1

dzielnika jest na ogół bardzo duża dla uniknięcia zbytniego obciążenia źródła napię-

cia. Przekładnia dzielnika wynosi

2

2

1

R

R

R

+

=

ϑ

; mierzone napięcie U = U

2

ϑ

.

Dla zachowania stałości przekładni rezystancja miernika (woltomierz, oscyloskop) musi być dużo

większa od R

2

. Średni prąd pobierany z pojemności C wynosi

Z

śr

0

2

1

0

2

1

2

śr

śr

R

U

R

R

R

R

)

R

R

(

r

U

I

=

+

+

+

+

=

.

Miernik magnetoelektryczny włączony w szereg z rezysto-

rem może być wyskalowany w kV. Wskazania miernika są pro-
porcjonalne do wartości średniej prądu

I

śr

= U

śr

/R.

Rys. 8. Pomiar napięcia stałego przy użyciu miliamperomierza z szere-
gowym rezystorem: Og - odgromnik

Laboratorium Techniki Wysokich Napięć

8

1

V

2

C

r

r

2

1

P

T p

R

0

R

R

Rys. 9. Układ probierczy napięcia stałego z przyłączonym dzielnikiem rezystancyjnym.
R

0

- rezystancja obciążenia

Współczynnik pulsacji napięcia osiągnie wartość (patrz wzór 11.4)

Z

śr

śr

śr

w

CR

k

CU

k

I

U

U

U

=

=

=

δ

δ

,

gdzie k zależy od częstotliwości napięcia przemiennego i liczby stopni generatora kaskadowego.

Dla prostownika jednopołówkowego k = 1/2f, dla generatora kaskadowego o stałych pojemnościach k

= n(n+1)/4f. Dla zadanego

δ

U

%

i r

2

pomijalnie małego wymagana rezystancja dzielnika wynosi

1

k

U

C

R

R

R

R

w

0

0

2

1

−

≥

+

δ

.

Zakładając dopuszczalny współczynnik pulsacji 3% i częstotliwość napięcia przemiennego 50 Hz,

otrzymujemy zależność

1

)

1

n

(

n

C

R

6

R

R

R

0

0

2

1

−

+

≥

+

,

a dla prostowników jednopołówkowego i pełnookresowego odpowiednio

1

C

R

6

R

R

R

oraz

1

C

R

3

R

R

R

0

0

2

1

0

0

2

1

−

≥

+

−

≥

+

.

Dzielnik rezystancyjny powinien odznaczać się dużą stałością przekładni w całym zakresie mierzonego

napięcia. Wpływ na przekładnię mają następujące czynniki:

−

ulot,

−

temperatura (zmiana rezystancji przy nagrzewaniu się),

−

upływność przez izolację,

−

rezystancja miernika.

Pomiaru napięcia na gałęzi niskonapięciowej najlepiej dokonywać miernikami o dużej rezystancji

wejściowej. Przy zastosowaniu woltomierzy elektrostatycznych i napięciu pulsującym mierzy się wartość
skuteczną napięcia, natomiast mierniki elektroniczne mierzą wartość średnią. Wartości te są opisane
przez następujące wzory

Ć

wiczenie 11. Wytwarzanie i pomiar wysokiego napięcia stałego

9

,

dt

u

T

1

U

T

0

2

∫

=

∫

=

T

0

śr

udt

T

1

U

.

W rzeczywistości dla

δ

U < 5% wartość stosunku U

śr

/U jest w przybliżeniu równa jedności i pomiar

woltomierzem elektrostatycznym można uznać za pomiar wartości średniej.

6. Pytania kontrolne

1.

Pulsacja i współczynnik pulsacji napięcia stałego

2.

Charakterystyka prostowników lampowych

3.

Budowa prostownika półprzewodnikowego

4.

Prostowanie jedno- i dwupołówkowe

5.

Generatory kaskadowe

6.

Zastosowanie wysokiego napięcia stałego

7.

Bezpośrednie i pośrednie metody pomiaru wysokiego napięcia stałego

8.

Dobór dzielnika rezystancyjnego

Literatura

1.

Flisowski Z.: Technika wysokich napięć. WNT, Warszawa, 1988

2.

Szpor S., Dzierżek H., Winiarski W.: Technika wysokich napięć. WNT, Warszawa 1978

3.

Technika badań wysokonapięciowych. Praca zbiorowa. Tom I, WNT, Warszawa 1985

4.

Wodziński J.: Wysokonapięciowa technika prób i pomiarów. PWN, Warszawa 1997

II. POMIARY

1.

Pole probiercze wysokiego napi

ęcia stałego.

Obsługa stanowiska probierczego

Schemat jednopołówkowego zespołu probierczego wysokiego napięcia stałego przedstawia rysunek

10.

Przed przystąpieniem do pomiarów należy dokładnie sprawdzić stan trwałych połączeń zespołu z

uziomem. W czasie przeglądu układ musi być odłączony od sieci (wyjęta wtyczka z gniazdka), a biegun
wysokiego napięcia i wszystkie kondensatory w polu probierczym muszą być uziemione. Każde wejście
w pole probiercze musi być poprzedzone uziemieniem bieguna wysokiego napięcia (i kondensatorów) przy
pomocy drążka uziemiającego. Należy to zrobić, po otwarciu drzwi, z progu pola probierczego trzymając
drążek uziemiający za ogranicznikiem uchwytu.

Niedozwolone jest przebywanie w polu probierczym, dokonywanie jakichkolwiek manipulacji łącze-

niowych, przy usuniętym uziemieniu.

Uziemienie ruchome można usunąć tylko bezpośrednio przed przystąpieniem do pomiarów.
Zaleceń tych należy bezwzględnie przestrzegać gdyż odłączenie układu spod napięcia nie chroni

przed porażeniem!

Zespół probierczy należy uruchamiać i obsługiwać zgodnie z instrukcją obsługi (znajdującą się przy

stanowisku) i wskazówkami prowadzącego zajęcia.

Laboratorium Techniki Wysokich Napięć

10

C

Ve

Ro

Os

R1

DN

kV

P

Pz

Tr

Tp

Wk

Og

Z2

Z3

Z1

N

Td

P1

220V

L1

L2

P3

Zał

Og

R2

µ

A

P2

St

Wył

Rys. 11. Schemat zespołu probierczego napięcia stałego. Td, Tr, Tp – transformatory: dodatkowy, regulacyjny i probierczy, P – prostownik półprzewodnikowy, P1, P2, P3 –
przekaźniki (P1 przełącza zasilanie przy podaniu fazy na punkt L2, P2 wyłącza układ przy braku uziemienia, P3 pełni rolę wyłącznika przeciążeniowego i zwarciowego), Pz –
przełącznik zakresów, St – stycznik, Wk – wyłącznik krańcowy, Z1, Z2, Z3 – przyciski zmiany zakresów mikroamperomierza, Og – odgromniki, Ro – rezystancja obciążenia, Ve
– woltomierz elektrostatyczny, C – pojemność filtrująca, DN – dzielnik napięcia, Os – oscyloskop

Ć

wiczenie 11. Wytwarzanie i pomiar wysokiego napięcia stałego

11

2. Skalowanie oscyloskopu

Kolejność czynności:

a

) przyłączyć do zacisku wysokiego napięcia zespołu probierczego oscyloskop (Ok) poprzez rezy-

stancyjny dzielnik napięcia (DN), woltomierz elektrostatyczny (Ve) oraz pojemność C (np.
1 nF). Dzielnik napięcia stanowi jednocześnie obciążenie zespołu,

b)

załączyć zespół probierczy. Dla dwóch wartości napięcia wskazywanego przez woltomierz
elektrostatyczny (np. 5 i 10 kV) odczytać z ekranu wartość średnią napięcia U

śr

w działkach

2

U

U

U

min

max

śr

+

=

,

c) obliczyć czułość pomiaru

η

[kV/dz]

,

U

U

U

U

2

śr

1

śr

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 (np. 4 nF).
Wyniki przedstawić w tabeli 1.

Tabela 1. Wyniki pomiarów i obliczeń

U

1

= ....... kV

U

2

= ....... kV

C

U

max

U

min

U

śr1

U

max

U

min

U

śr2

η

α

ϑ

nF

dz

dz

dz

dz

dz

dz

kV/dz

V/dz

kV/V

3. Pomiar pulsacji wysokiego napi

ęcia stałego w funkcji pojemności

Kolejność czynności:

a)

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

b)

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

c)

odczytać i obliczyć korzystając z przekładni dzielnika:

−

I

śr

(wskazanie mikroamperomierza w pulpicie sterującym,

−

U

śr

z oscyloskopu (

η

[kV/dz]

⋅

(U

max

+ U

min

)/2 [dz]

),

−

δ

U = (U

max

– U

min

)/2

,

−

δ

U

%

(

δ

U/U

śr

) 100%

,

d)

pomiary i obliczenia powtórzyć dla kilku wartości pojemności (np. 1, 2, 3, 4, 5 i 6 nF).

Wyniki pomiarów i obliczeń przedstawić w tabeli 2.

Laboratorium Techniki Wysokich Napięć

12

Tabela 2. Wyniki pomiarów i obliczeń

U = .......... kV (w. skuteczna),

α

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

ϑ

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

Lp.

C

I

śr

U

max

U

min

U

śr

U

śr

δ

U

δ

U

δ

U

%

U/U

śr

–

nF

µ

A

dz

dz

dz

kV

dz

kV

%

–

1

2

3

e) wykonać wykresy:

δ

U = f

(C),

δ

U

%

= f

(C) oraz U/U

śr

= f

(C).

4. 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.

Wykonać następujące czynności:

a)

korzystając z pomiarów przeprowadzonych w punkcie 3, obliczyć rezystancję dzielnika napię-
cia

śr

śr

2

1

I

U

R

R

=

+

,

b)

obliczyć najmniejszą pojemność C potrzebną do uzyskania współczynnika pulsacji

δ

U

%

mniej-

szego od 3%, zakładając że dzielnik napięcia stanowi jedyne obciążenie zespołu probierczego

%

U

)

R

R

(

f

2

100

C

2

1

δ

+

≥

,

c)

sprawdzić otrzymany wynik doświadczalnie,

d)

przy pojemności dwa razy większej niż obliczona w punkcie b) obliczyć największe obciążenie,
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

−

+

⋅

+

≥

.

5. Wnioski

We wnioskach należy zamieścić uwagi i własne spostrzeżenia dotyczące zarówno przebiegu ćwiczenia,

jak i otrzymanych wyników badań i pomiarów.