Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

Скачать файл (27,52Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 285

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В случае осциллографирования униполярного импульса (17.15) имеем:

и (t) — — U	I -------££	- at
	l(o —ö)a+	ß'2

	— е-б/ 6—а		ßo
		ß Vl(a-6)® + ß*][(fc-ö)a +
,	,	a4- b—26	F).
где * = arctg F q 5 - g n5-

J o ___ р-Ы_ ( ь - ö)â + Pa

■sin(ß/ + ^ ) l , (17.27)

ßa]

Здесь имеет место искажение формы апериодической составляю щей импульса и наложение колебаний, затухающих во времени. Если учесть, что а, b и б много меньше ß0, то в обоих случаях можно принять, что амплитуда этих колебаний определяется в основном отношением


	Ь— а		(b - a ) У	LC3(Сг -рСо)		(17.28)
	“ РГ			+	+C D
В этом	выражении	b— а характеризует			относительную	крутизну
фронта	импульса	(17.15) в начальный			момент (при	1 = 0), а

пС 3.( С3 4 -IС іо ) является эквивалентной емкостью, образовавшейся в схеме

делителя из параллельного соединения Сг и С2, включенных после довательно с С3.

Амплитуда накладывающихся колебаний будет тем больше, чем больше крутизна фронта импульса и чем больше эквивалентная емкость и индуктивность контура. При заданном коэффициенте де

ления Ад = (Cj -f- С»+	C3)/Cj можно понизить величину эквивалентной
емкости путем уменьшения произведения С3 (С1 + С „ ) ,		уменьшая один
из сомножителей.
Индуктивность L	будет тем меньше, чем ближе	располагается
приемный электрод к	осциллографу.

Если путем подбора L, С2 и С3 не удалось снизить амплитуду высокочастотных колебаний до приемлемых значений, то приходится увеличивать демпферное сопротивление г. Можно показать, что зна чение г следует выбрать из условия

26/ßo =	2	(17.29)
или
2S/ß0 =	j/2T	(17.30)

Соблюдение условия (17.29) соответствует подавлению собственных колебаний в кратчайшее время. Условие (17.30) соответствует реали зации минимума искажений осциллограммы приложенного напряже ния в течение всего времени его воздействия. В большинстве случаев при осциллографирования стандартных импульсов используют усло вие (17.29), при этом величина г не превышает 1 ком.

Коронирование электрода высокого напряжения А (см. рис. 17.18) или приемного электрода В резко искажает форму импульса и должно быть исключено.

504

Для емкостного делителя напряжения легко получить нормиро ванную передаточную функцию пз уравнения (17.26). В этом случае

	g(i) = 1 —е~ы ^cos ß/ + -^- sin ß ^		,		(17.31)
и время	передачи
	со	со		26
Т	= ^ [1— §(/)] dt = ^e~ö1 fcosß^-f-p -sinßA d/			26	(17.32)
Т	= ^ [1— §(/)] dt = ^e~ö1 fcosß^-f-p -sinßA d/			ß02	(17.32)
	о	о		ß02
Зная	характеристики	Т и 7\ (см. рис. 17.17 и	17.20, а),		можно

судить о пригодности делителя для проведения измерений импульсов

Рис. 17.20.	Нормированная передаточная функция колебательно
го характера	(а) и характер ошибки измерения при срезе линейно
	нарастающего импульса (б)

различной формы в соответствии с табл. 17.3. При этом амплитуда полного стандартного импульса будет определяться по записи ос циллографа с погрешностью, не превышающей 3%, а значения импу льсных напряжений, срезанных на фронте при времени до среза меньше 1 мксек,— с погрешностью не более 5%. Однако при измерении высо ких напряжений при временах среза короче 0,5 мксек встречаются очень большие трудности, и погрешность в определении напряжения будет больше 5%.

				Т а б л и ца 17.3
Импульс, подлежащий измерению			Характеристики передаточной
Импульс, подлежащий измерению				функции
				функции
Полный	стандартный импульс или	стандарт	ІТ \| <	0,2 мксек
ный импульс, срезанный на хвосте			Т 1^	0,2 мксек
Линейно	нарастающий импульс,	имеющий	1Г 1<	0,05tR
время нарастания tu			7 \< 0 ,2 5 /ß
Полный коммутационный импульс и импульс,			т<о,оз/ср
срезанный на хвосте с временем до среза, рав
ным /ср

Смысл времени передачи Т в определении ошибки измерений им пульсного напряжения можно понять из следующего примера.

Передаточная функция ug (/) для линейно нарастающего импульса u(t)—U (где Uо— крутизна фронта) определяется с помощью интеграла Дюамеля:

»g ( 0 = и (0) g ( ( ) + J u' (t - I ) g (l) dl,

причем u(0) = 0 и u'{t) —U'Q. Таким образом,

UsV)= U’o\g{b)dl-

Если импульс срезан по истечении времени /ср (рис. 17.20, б), то относи тельную амплитудную погрешность б измеряемого напряжения для этого времени среза можно выразить как

Uо^ср—	ч р
	J g{1) dl		■ср
ö = -	Uot cp		[! - * (* )]		dl.
		■cp
Из этой формулы и рис. 17.20,6 следует,		что	6 = 7’ср//ср, где		Т ср—время пере
дачи нормированной передаточной функции за промежуток				времени		от 0 до /ср.
Если g ( i ) имеет апериодический характер			или если g (I)	имеет колебательный
характер, но при любых t > /ср справедливо			неравенство \| 1—g (/)\|			< 0,05, то с
некоторым запасом б ^ 7 ’/7ср.

д. Омическо-емкостиыіі делитель папряжения

Эквивалентная схема омическо-емкостного делителя напряжения

(рис.	17.21) принципиально не отличается от схемы омического дели
			теля,	приведенной	на	рис.	17.12,
			и, следовательно, для			расчета та
			кого делителя можно использовать
			уравнения (17.16), (17.17). При
			этом	возможно точнее должно вы
			полняться условие
				HCt = R amCam,			(17.33)
			где # в и =Я і Я х/(Яі +			Я*);	С экВ=
			= С2-\-Ск; Ск— емкость подводя
			щего кабеля (см. рис. 17.21).
			Для импульсов		с	длительно
Рис.	17.21. Электрическая схема	сме	стью	фронта 1,0-г 1,5		мксек дол
шанного делителя напряжения			жно	быть выполнено		следующее
			условие:
		С ,.> ЗС е)					(17.34)

где Се— суммарная паразитная емкость делителя относительно земли; С/— суммарная его продольная емкость; при значении С//Се = 3

506

члены сумм в уравнениях (17.16), (17.17) имеют достаточно малую величину. Верхний предел С; устанавливается требованием сниже ния нагрузочной емкости ГИН.

Условие (17.33) вытекает из необходимости иметь одинаковые коэффициенты деления по емкостям и по сопротивлениям. Невыпол нение этого требования приводит к существенному искажению формы импульса на осциллограмме.

Омическо-емкостный делитель, изготовленный с точным выполне нием указанных требований, является совершенным, но имеет срав нительно высокую стоимость и представляет существенную нагрузку для ГИН.

е. Делитель напряжения для осцнллографнрования коммутационных импульсов

Делитель напряжения для осцнллографнрования коммутационных импульсов может быть изготовлен по любой из рассматриваемых ра нее схем. Так как длительность коммутационного импульса (250+ + 150/2500+ 1500 мксек) значительно продолжительнее грозового (1,2/50 мксек), то при изготовлении такого делителя возникает значи тельно меньше трудностей.

Основные требования, обычно предъявляемые к делителю для ком мутационных импульсов, заключаются в следующем. Погрешность из мерений полного измерительного устройства не должна превышать 3% по амплитуде и 10% по времени. Для измерения полных импульсов и импульсов, срезанных на амплитуде или за амплитудой, время переда точной функции делителя не должно превышать 0,1 длительности фрон та. Для измерения коммутационных импульсов, срезанных вблизи амплитуды, должен применяться делитель, время передаточной функ ции которого не должно превышать 0,03 /ср, где /ср — время среза импульса.

ж. Влияние емкости делителя и индуктивности подводящего провода на точность измерений

Обычно делитель напряжения устанавливается на некотором рас стоянии от ГИН и испытуемого объекта. При этом индуктивность подводящих проводов вместе с входной емкостью делителя С образует колебательный контур.. Падение напряжения на индуктивности соз дает ошибку в измерениях, которая будет иметь существенную вели чину при использовании емкостного или смешанного, делителей, обла дающих сравнительно большой емкостью. Слабо затухающие, колеба ния, возникающие в контуре, можно демпфировать введением сопро тивления (см. рис. 17.10) между испытуемым объектом и делителем. Предельная величина сопротивления определяется из условия мини

мального искажения фронта	осциллографируемого импульса. Д ля
этого достаточно выполнить	условие /?дС ^ 0 ,2 т ф.

507

Делитель следует присоединить непосредственно к испытуемому объекту и по возможности не присоединять к проводу, соединяю щему ГИН и испытуемый объект.

з.Экспериментальное определение передаточной функции

Свойства делителя напряжения и всей измерительной цепи в це лом характеризуются передаточной функцией для единичногоскачка, поэтому необходимо знать методы экспериментального определения этой функции.

Один из методов заключается в том, что в испытательной цепи вы сокого напряжения (см. рис. 17.10) генератор скачкообразного напря-

Рнс. 17.22. Схемы для экспериментального определения передаточ ной функции измерительной цепи

жения присоединяется к концу провода, соединяющего делитель с испытуемым объектом, проводом такого же диаметра (рис. 17.22, а). Ге нератор выдает сравнительно низкое напряжение и должен иметь весьма малое сопротивление как во время генерирования скачка напряжения, так и в течение последующей передачи. Скачкообразное напряжение удобно получить путем короткого замыкания постоян ного напряжения, предварительно приложенного к делителю. Под ходящим выключателем для этой цепи может служить жидкостное ртутное реле (см. рис. 17.22). Если применяется низкое напряжение, то осциллограф должен быть снабжен усилителем с высокими скоро стными характеристиками.

В другом методе в испытательную цепь высокого напряжения включается вместо испытуемого объекта разрядник (рис. 17.22, б) с однородным электрическим полем. Можно использовать обычный шаровой разрядник с расстоянием между шарами около 1 мм. Для повышения величины разрядного напряжения, т. е. скачка напряже ния, разрядник помещается в сосуд с повышенным давлением ' (около

20am) газа (азота).

Полученная на осциллографе передаточная функция позволяет

путем интегрирования [см. (17.18)] определить время передаточной

508