Reductoare de medie tensiune

La masurarea unor astfel de tensiuni (1-50 kV) se utilizeaza sonde rezistive si reductoare de tensiune cu modulare.

a) Sonde rezistive de medie tensiune

Au structura de divizor rezistiv cu raportul 1/1.000 sau 1/10.000, ceea ce permite masurarea tensiunilor de ordinul kV sau zecilor de kV, pentru o iesire de ordinul voltilor.

Schema unei astfel de sonde este aratata in fig 5.2. O atentie deosebita trebuie acordata rezistentei de izolatie la maner, pentru a evita pericolul electrocutarii. Rezistenta trebuie sa suporte dublul tensiunii nominale 2U_xn=40kV, ceea ce inseamna ca distanta dintre terminale trebuie sa fie minim 10-12 cm. Rezistenta R₂ trebuie sa fie mica in comparatie cu rezistenta de intrare la voltmetrul asociat (tipic 10MW), pentru ca raportul de divizare a sondei sa ramana independent de voltmetrul utilizat. O fractiune din R₂ trebuie sa fie reglabila pentru a permite ajustarea raportului de divizare la etalonarea sondei.

Exemplu de realizare

Sonda 80K-40 Philips are urmatorii parametri de calitate:

tensiuni - U_x: 1-40 kV, R₁=1000MW, raport de divizare 1/1000, precizie de baza

b) Reductoare de tensiune cu modulare

Spre deosebire de divizoarele de tensiune rezistive la care raportul de divizare este constant, la reductoarele cu modulare acest raport poate fi modificat pe cale electronica, ceea ce constituie un mare avantaj cand e necesara schimbarea automata a gamelor (voltmetre cu mP, placi de achizitie).

Schema de principiu a unui astfel de reductor de tensiune continua e prezentata in fig.5.3, a, unde K este un comutator electronic (tranzistor de inalta tensiune), iar FTJ filtru trece jos.

Functionarea este asemanatoare cu a surselor cu stabilizare prin comutatie. Comutatorul K, comandat de catre semnalul y(t), conecteaza periodic filtrul FTJ, pe durata q, la tensiunea de masurat (U_X), iar pe durata (T-q) la masa; la iesire se obtine o tensiune a carei valoare medie este de forma:

U₂ = (q/T)U_x,    (5.3)

relatie in care T reprezinta    perioada de repetitie a semnalului de comanda y(t). Deoarece U_x poate fi variat continuu si precis prin modificarea lui q, dispozitivul se mai numeste si divizor programabil sau potentiometru electronic.

c) Divizoare pentru tensiuni inalte

Aceste divizoare au particularitatea ca odata cu cresterea tensiunii de intrare la divizor, creste si posibilitatea aparitiei efectului corona precum si a curentilor de fuga pe corpul rezistoarelor componente.

Pentru limitarea efectului corona, bornele de intrare se fac in forma de sfera (fig.5.4, a), sub forma toroidala (fig.5.4, b) sau forma de disc gros cu margini rotunjite (fig.5.4, c).

	b)

De asemenea, rezistoarele componente ale divizorului se fac de valori egale intre ele (fig.5.5, a), tipic R = 10 MW, la un curent I = 10 mA, ceea ce asigura o cadere de tensiune de 100 V. Limitarea la 100 V e necesara pentru a evita amorsarea corona. Rezulta ca pentru U_xn=10kV sunt necesare 100 rezistoare, iar pentru 100kV de zece ori mai multe. Sirul de rezistoare se introduce intr-un tub de polietilena care este in forma de elice. Elicele sunt plasate intr-un tub de plexiglas (fig 5.5, b), ce are rol de protectie mecanica, impotriva umiditatii si prafului. La tensiuni nominale de peste 30kV, cilindrul se umple cu ulei de transformator. Iesirea (U₂) se face, de regula, printr-un amplificator de izolare (A) cu impedanta de intrare de 100-1000 MW, care satisface conditia (5.2). In functie de calitatea rezistoarelor R (imbatranire, coeficient de temperatura), precizia obtinuta nu este mai buna de 2-3%.

O precizie mai buna (tipic 1%) se obtine utilizand rezistoare cu

pelicula metalica, prevazute cu ecran de garda (fig 5.5, c), insa divizorul

rezulta mai complicat si mai scump (numar dublu de rezistoare R, EG).

Observatie

Reductoarele de tensiune rezistive (sonde, divizoare) sunt simple, relativ ieftine, insa au si doua neajunsuri:

nu intotdeauna pot indeplini conditia (5.2), deoarece adesea au

R₁<1000MW

nu permit separarea galvanica intre obiectul de inalta tensiune si

bornele de iesire (U₂), ceea ce prezinta un pericol pentru operatorul uman.

Pentru evitarea acestor neajunsuri, unii constructori au inceput a inlocui divizoarele rezistive cu senzori optoelectronici (Kerr, etc).