Ćwiczenie 11 – Wytwarzanie i pomiar wysokiego napięcia stałego

Zał

ącznik – protokół badań

1. 

 

Skalowanie oscyloskopu

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

(DN) z oscyloskopem (Os), woltomierz elektrostatyczny (Ve) oraz pojemność C = 1 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

śr1 

 i U

śr2

  w działkach,

2

U

U

U

min

max

śr

+

=

,

c) obliczyć czułość pomiaru 

η

 (dla zastosowanej czułości oscyloskopu 

α

)

[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 = 3 nF.

Tab. 1. Wyniki pomiarów i obliczeń

U

1

 = 5 kV

U

2

 = 10 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

2. Pomiar pulsacji wysokiego napi

ęcia 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

śr

  (wskazanie mikroamperomierza w pulpicie sterującym),

−

 

U

śr

  = (U

max

 + U

min

)/2 [dz] (odczytać z oscyloskopu),

obliczyć U

śr

 w kV:             U

śr

 = 

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

śr

) 

⋅

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

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

0

2

1

3

2

4

3

5

4

6

5

e) wykonać wykresy: 

δ

U

%

 = f

 

(C)  oraz  U/U

śr

 = 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

śr

śr

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: ....................................