Kilovoltmetrul de precizie cu amplificator de sarcina

Kilovoltmetrul de precizie cu amplificator de sarcina

Pentru cerinte de calibrare, tensiunea inalta trebuie masurata cu o precizie mai buna ca 0,5-1%. O asemenea precizie la masurarea lui Ux se poate atinge cu unele voltmetre electrostatice, ca de exemplu, cele produse de catre firma TETEX-Zrich (clasa 0,2-0,5), insa astfel de voltmetre se gasesc din ce in ce mai rar si ca urmare metrologia electronica a cautat noi solutii. Una dintre acestea o constituie voltmetrul cu amplificator de sarcina.

Schema de principiu

Schema de principiu a unui astfel de voltmetru este prezentata in fig 5.18. Condensatoarele C₁ si C₂ (C₂>>C₁) sunt de buna calitate, iar amplificatorul operational (AO) este de tipul cu impedanta mare de intrare (mA 740). Rezistenta R nu are rol metrologic ci serveste numai la limitarea curentului de incarcare si a celui de descarcare, limitare necesara pentru protejarea comutatorului K.

Functionare

C₂ fiind descarcat complet (U₂=0) se pune K pe pozitia a, situatie in care C₁ se incarca cu sarcina q_x=C₁U_x . Apoi se comuta K pe pozitia b, situatie in care q_x este transferata lui C₂ si deci: q_x=C₂U₂=C₁U_x, relatie din care rezulta ecuatia de functionare a amplificatorului de sarcina:

. (5.39)

Asociind acum (5.39) cu ecuatia de functionare a voltmetrului numeric: N=m₂U₂ se obtine ecuatia de functionare a kilovoltmetrului:

N=m U_x, (5.40)

in care N este numarul afisat, iar

m=m₁ m₂ (5.41)

este sensibilitatea acestuia.

Limite de masura. Pentru C₁=100 pF, C₂=1 mF si U_2n=2 V rezulta tensiunea nominala U=20 kV. Tensiuni nominale mai mici se pot obtine prin cresterea lui C₁, iar mai mari prin cresterea lui C₂ in acord cu (5.39).

Precizie

Din (5.41) rezulta ca eroarea de baza a kilovoltmetrului (Dm/m) este:

, (5.42)

relatie din care Dm₂/m₂ reprezinta eroarea de baza a lui VN. Considerand ca acesta este de tip 7106 (Dm₂/m₂=0,2% c.s.), iar DC₁/C₁=DC₂/C₂=0,1% (valori usor de obtinut in practica) rezulta ca Dm/m=0,1+0,1+0,2=0,4% c.s., ceea ce arata ca acest kilovoltmetru se incadreaza in clasa 0,5 mult mai buna decat la kilovoltmetrele electrostatice obisnuite (c=1,5-2,5).