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