Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

метра является система подвеса верхнего шара, находящегося под высоким напряжением. Шар подвешивается на специальной пружине, помещенной внутри цилиндра. Под действием электростатической силы пружина получает дополнительное растяжение, величина кото­ рого зависит от действующего значения приложенного напряжения. Движение шара передается зеркалу, которое отбрасывает отраженный луч света на шкалу, укрепленную на стене зала. Таким образом, эта

Рис. 17.5. Электростатический шаровой вольтметр Соренсена, Гобсо­ на и Рамо:

Р — груз; У — указатель равновесия

конструкция дает непосредственный отсчет измеряемого напряжения

ипозволяет следить за изменением напряжения.

Ксущественным недостаткам этого прибора следует отнести спе­ циальные требования к пружине, которая не должна иметь остаточ­ ных деформаций и не должна давать перемещения нулевой точки под влиянием температурных изменений. Кроме того, конструкция нуж­ дается в специальном демпфировании, без которого весьма затрудни­ тельно производить измерение из-за собственных колебаний системы, особенно при непостоянстве измеряемого напряжения. Применение демпфирования снижает чувствительность измерительного устройства. По данным Хютера, ошибка вследствие влияния посторонних тел,

находящихся на расстоянии 2,5 D и при S=D/2, не превышала + 1,5% .

г. Электростатический многокамерный вольтметр

Наиболее типичным представителем вольтметров второй группы является многокамерный электростатический вольтметр. В этом при­ боре обобщенной координатой g является угол поворота а подвижной системы. Момент вращения М системы определяется в соответствии с уравнением Лагранжа:

489

Таким образом, момент вращения будет тем больше, чем быстрее возрастает площадь взаимного перекрытия подвижной и неподвиж­ ных пластин (рис. 17.6) при изменении угла поворота подвижной пластины. Форма пластин определяет вид шкалы. Практически равно­ мерная шкала может быть получена в том случае, когда площадь неподвиж­ ных пластин будет изменяться по лога­

рифмическому закону

искаженной только вначале (примерно З-т-5% от полного отклонения).

камерным. Момент сопротивления со­ здается закручиванием нити или спе­ циальными спиральными пружин­ ками.

•

д. Технический электростатический киловольтметр

В качестве вольтметра с непо­ средственным отсчетом измеряемого напряжения можно указать кило­ вольтметр типа С100, общий вид которого приведен на рис. 17.7. Этот прибор представляет собой трехпре­ дельный (25—50—75 кв) лаборатор­ ный прибор электростатической си­

стемы со световым отсчетом. Один из электродов укреплен на опор­

электрод, укрепленный на растяжках. Для получения достаточно рав­ номерной шкалы выбрана специальная форма как для отверстия в

490

экране, так и для самого подвижного электрода. Под влиянием элект­ рического поля между электродами подвижный электрод поворачи­ вается; при этом растяжки закручиваются и создают противодействую­ щий момент. Успокоение движения подвижной части осуществляется с помощью крыльчатого воздушного успокоителя. Для увеличения чувствительности прибор снабжен световым отсчетом. Установка светового указателя на нулевую отметку шкалы производится коррек­ тором, головка которого выведена на переднюю сторону экрана с измерительным механизмом.

Переход с одного предела измерения на другой осуществляется путем перемещения неподвижного электрода вместе с опорным изоля­ тором вдоль основания прибора, вследствие чего изменяется расстоя­ ние между электродами. Кроме того, с помощью специальной ручки на боковой стороне экрана с измерительным механизмом производится смена шкалы.

Киловольтметр С100 позволяет измерять постоянное и переменное напряжения с частотой от 45 гц до 0,5 Мгц в цепях с одним заземлен­ ным полюсом. Основная погрешность в рабочей части шкалы не пре­ вышает ±1,5% . Заземленные металлические предметы должны на­ ходиться на расстоянии не менее 1 м от элек­ тродов включенного прибора. Входная емкость прибора на любом пределе измерения не более

18пф.

§17.4. ИЗМЕРЕНИЕ АМПЛИТУДЫ НАПРЯЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ КОНДЕНСАТОРОВ

ИВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

а. По величине выпрямленного тока

Сущность этого метода заключается в из­ мерении тока через конденсатор известной ем­ кости Су и выпрямитель В* (рис. 17.8) в тече­ ние одного полупериода. Во второй полупериод ток конденсатора протекает через вып­ рямитель By.

При идеальных выпрямителях с нулевыми внутренними сопротивлениями количество электричества q, протекающего через микроам­

перметр пгА за полупериод нарастания от — Um до -\-Um (или убыва­ ния) переменного напряжения, имеющего один максимум в течение полупериода, равно 2CyUm. Показания микроамперметра пропорцио­ нальны среднему значению тока за период, т. е.

где f — частота измеряемого напряжения; Ѵт — амплитудное значе­ ние измеряемого напряжения, определяемое из этого соотношения.

Таким образом, показания микроамперметра в цепи выпрямителя

491

В2 будут пропорциональны амплитудным значениям измеряемого напряжения. Погрешность измерения в этом методе определяется главным образом погрешностью измерения емкости Сѵ

б. По величине выпрямленного напряжения

Электрическая схема измерительной установки приведена на рис. 17.9. Конденсаторы Сх и С2 представляют собой емкостный дели­ тель напряжения. Применение двух выпрямителей Вг и В2 исключает

снижение измеряемого напряжения, следует уменьшать величину со­ противления кц, однако при этом возникает «разрядная ошибка» вследствие снижения напряжения на конденсаторах Си за время отсут­ ствия тока через выпрямитель в течение каждого периода. На кон­ денсаторах Си создается пульсирующее напряжение, причем глубина пульсации будет тем больше, чем меньше постоянные времени

Ти = RuCu.

Вслучае синусоидального напряжения с частотой 50 гц при постоянной времени 7 ^ = 0,87 сек разница между наибольшим и наименьшим значениями напряжения на измерительном конденсаторе Сц составляет 2,2%. Среднее значение напряжения в этом случае составляет 0,98Uит, где 0 и т— амплитудное значение напряжения на измерительном конденсаторе Су. Это среднее значение с большой точ­ ностью равно действующему значению напряжения, которое показы­ вает электростатический вольтметр. Этот метод обеспечивает погреш­

ность измерения амплитуды синусоидального напряжения не более 1%.

Таким образом, показание электростатического вольтметра V будет давать погрешность в сторону преуменьшения по отношению к зна­ чению, вычисленному по коэффициенту деления. Кроме того, воз­ никает погрешность благодаря тому, что во время дополнительной подзарядки измерительного конденсатора СЦ1 (или СЦ2), имеющей место в течение каждого полупериода, этот конденсатор подключается параллельно конденсатору С2, тем самым изменяя каждый раз перво­ начальный коэффициент деления, входящий в формулу (17.8).

492

Как показал анализ, величина «послеразрядной погрешности» незначительно возрастает с уменьшением частоты измеряемого напря­ жения и существенно меньше величины «разрядной погрешности».

§ 17.5. ДЕЛИТЕЛИ ИМПУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

а. Общие сведения

Измерения высоких напряжений и запись формы испытательного напряжения осциллографом производятся обычно с применением де­ лителей напряжения ДН.

Принципиальная схема высоковольтной импульсной испытательной установки приведена на рис. 17.10. Соотношение между сопротив-

Рис. 17.10. Принципиальная схема высоковольтной импульсной испытательной установки:

демпфирующие сопротивления; КО — катодньп'і осциллограф

лениями Z±и Z, делителя напряжения выбирается так, чтобы падение

мент этого делителя обычно состоит из сопротивления, которое не снабжается каким-либо экраном;

2) о м и ч е с к и й э к р а н и р о в а н н ы й ; высоковольтный элемент делителя состоит из сопротивления, снабженного экраном или экра­ нами для исключения или снижения влияния паразитных емкостей относительно земли и относительно объектов, заземленных или нахо­ дящихся под напряжением;

493