Masurarea parametrilor de unda

Masurarea parametrilor de unda

Dupa cum s-a aratat mai inainte, dintre parametrii U_med, U si U_v, in tehnica tensiunilor inalte (TTI) prezinta interes in special valoarea efectiva U si valoarea de varf U_v.

1 Masurarea valorilor efective (U) la inalta tensiune

Masurarea lui U se poate face indirect, cu ajutorul divizoarelor de tensiune avand la iesire (U₂) un voltmetru electronic de valoare efectiva cu termocuplu sau cu termistoare.

Masurarea lui U se poate face si direct, cu ajutorul voltmetrelor

electrostatice clasice, deoarece acestea raspund la valoarea efectiva a

tensiunii.

In fine, U mai poate fi masurat tot in mod direct si cu ajutorul senzorilor tip Kerr sau cu ajutorul senzorului cu fibre optice, deoarece ambele au raspunsul dependent de valoarea efectiva.

2. Masurarea valorii de varf (U_v)

Tensiunea de varf ( in sinusoidal) poate fi masurata cu:

divizoare de tensiune (capacitive sau RC compensate) prevazute la iesire cu detector de varf sau, cel mai adesea, cu un osciloscop;

eclatoare cu sfere;

voltmetre electronice de varf.

a) Eclatorul cu sfere

Eclatorul cu sfere este cel mai simplu si mai economic dispozitiv de masura a valorii de varf si de aceea foarte raspandit in laboratoarele de TTI. Este standardizat si recunoscut de catre CEI.

Schema de principiu a unui eclator cu sfere este prezentata in fig 5.21, a. Electrodul de tensiune (1) este fix, iar electrodul de masa (2) poate fi deplasat pe batiul (3). Inainte de aplicarea lui U_x, electrodul (2) se deplaseaza la distanta (d) maxima fata de (1); dupa aplicarea lui U_x, se micsoreaza d pana cand intre 1 si 2 apare o scanteie, situatie in care pe scara (4) se citeste tensiunea de strapungere (U_str).

Valoarea da varf a lui U_x se determina cu relatia:

U_xv=m U_{x str} , (5.47)

in care m este un factor de corectie ce tine seama de influenta temperaturii (t in C) si presiunii (p in milibari) ale aerului din incaperea

respectiva, influenta cuantificata prin relatia [10]:

, (5.48)

al carei grafic este prezentat in fig.5.21, b. Din punct de vedere fizic, m reprezinta densitatea relativa a aerului la umiditate normala.

Precizia masurarii

Daca: 0,05D<d<0,5D si se fac cel putin 3 citiri, eroarea asupra lui U_xv este in jur de 5-7%, valoarea satisfacatoare pentru mai multe cazuri din practica.

b) Voltmetre electronice de varf

Din multimea voltmetrelor destinate masurarii lui U_xv la tensiuni inalte [3, 9, 10], in domeniul electronicii s-a impus voltmetrul electronic de varf cu divizor incorporat.

Schema de principiu a unui voltmetru electronic de varf de inalta tensiune cu divizor incorporat este prezentata in fig.5.22, unde C₁ si C₂ formeaza divizorul capacitiv de tensiune, iar VEV este un voltmetru de varf de joasa tensiune cu detector de derivatie.

Ecuatia de functionare a VEV-ului este de forma (m₁=const):

a=m₁ U₂, (5.49)

de unde tinand cont de (5.44), scrisa in forma (C₁<<C₂):

, (5.50)

ce reprezinta ecuatia de functionare a acestui tip de voltmetru.

Daca C₁ si C₂ sunt in vid (sau intr-un gaz sub presiune) gabaritul divizorului de tensiune se reduce la dimensiuni compatibile cu cele ale unui voltmetru electronic, chiar la tensiuni de ordinul zecilor de kV.

Exemplu de realizare

Prezentam kilovoltmetrul de inalta frecventa al firmei JENNINGS model J-1005. Se observa ca este echipat cu doua divizoare capacitive de tensiune in vid, ceea ce permite masurarea unor tensiuni de varf de pana la 50kV fata de masa si pana la 100kV intre intrarile celor doua divizoare (masurari pe obiecte flotante). Comutarea divizoarelor pentru masurari fata de masa sau flotante se face cu ajutorul comutatorul K₁, iar schimbarea gamelor cu ajutorul lui K₂. Pornirea si oprirea precum si selectarea alimentarii (acumulator sau retea) se face de la K₃. Pe panou se mai observa: instrumentul de afisare (IA), borna de iesire pentru osciloscop (OC, tensiune U_xv 600) si borna de masa. Borna OC poate fi utilizata numai cand se fac masurari fata de M. In fine, este de remarcat si forma sferica a bornelor de intrare pentru U_X, forma menita a limita efectul corona.

Ecuatia de functionare

Ecuatia a=f(U_xv) este de forma (5.50), adica lineara.

Divizoarele DT+ si DT- reduc tensiunea de masurat (U_x) in raportul (C₁=1,4pF, C₂₌825pF):

(C₁<<C₂) . (5.51)

Performante

Kilovoltmetru J-1005 permite masurarea valorilor de varf U_xv+ si U_xv- pana la 50kV si a valorii varf (U_xvv) pana la 100kV, in banda 10Hz - 30MHz, cu o precizie de baza de 3% c.s.

Alte posibilitati

masurarea sumei si diferentei a doua tensiuni recurente,

masurare utila la determinarea indicelui de modulatie in amplitudine;

masurarea amplitudinilor pozitiva si negativa la trenurile de impulsuri, etc.

Caracteristici de baza

game:2,5 - 5 - 10 - 25 - 50 kV tensiuni de varf si 5 - 10 - 20 - 50 - 100 kV varf la varf;

banda de frecventa: 10 Hz - 30 MHz;

precizie de baza: 3 % din gama;

impedanta de intrare: 10¹² W/4 pF (intrarile A sau B fata de masa);

rejectia de mod comun (numai in regim simetric): 40 dB;

iesirea pentru osciloscop: tensiune U_x/600, impedanta de iesire 800 pF;

alimentare autonoma la 2,5V (acumulator) sau retea (220V consum sub 10W);

dimensiuni: 407mm, 270 230mm;

masa: 6 kg.