Делитель для высокое напряжение

Делитель напряжения высоковольтный днв инструкция

ДНВ — высоковольтный делитель напряжения, используемый для расширения пределов измерения напряжения постоянного тока с входным сопротивлением (10±0,05)МОм.
Делитель ДНВ имеет диапазон входных напряжений постоянного тока — 0-40кВ. Для изделия делитель напряжения высоковольтный ДНВ коэффициенты деления составляет 1:1000 и 1:2000, 1:5000. При этом погрешность ДНВ составляет 0,5% или 0,6%.
Делители ДНВ выходного напряжения имеют входное сопротивление постоянному току (500±25)Ом и выходное сопротивление постоянному току (0,526±0,026)МОм.
Делители напряжения высоковольтные ДНВ изготавливаются размерами 515×80×80мм и массой 1кг.

Делители ДНВ поставляются в комплекте с вольтметром В7-40. Они обеспечивают измерение постоянного напряжения от 1кВ до 30кВ, при этом показания вольтметра соответствуют:
— 0,001U(ДНВ) при измерении постоянного напряжения вольтметром с ДНВ;
— 0,0005U(ДНВ) при измерении постоянного напряжения вольтметром с ДНВ и шунтом К2;
— 0,0002U(ДНВ) при измерении постоянного напряжения вольтметром с ДНВ и шунтом К3;
где U(ДНВ) — значение измеряемого напряжения на входе высоковольтного делителя напряжения ДНВ.

Делитель ДНВ имеет следующие пределы допускаемых значений основной погрешности при измерении постоянного напряжения равны:
— вольтметра с ДНВ: +/-(0,4+0,04(Uk/U — 1);
— вольтметра с ДНВ и шунтом К2: +/-(0,4+0,04(Uk/Uш1 — 1);
— вольтметра с ДНВ и шунтом К3: +/-(0,4+0,04(Uk/Uш2 — 1);
где Uk — конечное значение установленного предела измерений вольтметра (200мВ, 2В; 20В; 200В), U=0,001 U(ДНВ), Uш1=0,0005 U(ДНВ), Uш2=0,0002 U(ДНВ), U(ДНВ) — значение измеряемого напряжения на входе высоковольтного делителя напряжения ДНВ.

Пределы допускаемых значений дополнительной погрешности вольтметра В7-40 (В7-40/1) с ДНВ, а также с ДНВ и шунтами К2 и К3 при измерений постоянного напряжения равны половине основной погрешности от изменения температуры на каждые 10ᵒС в пределах рабочего диапазона температур.
Делитель напряжения высоковольтный ДНВ имеет электрическую прочность изоляции 45кВ напряжения переменного тока частотой 50Гц.

Методические указания. Делители напряжения постоянного тока измерительные высоковольтные. Методы и средства поверки

Методические указания распространяются на измерительные делители высокого напряжения постоянного тока ( далее — делители ), предназначенные для масштабного преобразования при измерении высокого напряжения постоянного тока до 100 кВ, применяемые совместно с цифровыми вольтметрами, и устанавливают методы и средства их первичной и периодической поверок. РД не распространяется на измерительные делители напряжения постоянного тока с номинальными напряжениями до 2000 В.

Обозначение:	РД 50-363-82
Название рус.:	Методические указания. Делители напряжения постоянного тока измерительные высоковольтные. Методы и средства поверки
Статус:	действует
Дата актуализации текста:	05.05.2017
Дата добавления в базу:	01.09.2013
Дата введения в действие:	01.07.1985
Утвержден:	24.11.1982 Государственный комитет СССР по стандартам (USSR National Committee on Standards 4443)
Опубликован:	Издательство стандартов (1983 г. )
Ссылки для скачивания:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

ДЕЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО
ТОКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ.
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

Москва
ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ
1983

РАЗРАБОТАНЫ Государственным комитетом СССР по стандартам

Э.Н. Журавлев (руководитель темы), Т.В. Мишук, В.С. Штиллерман

ВНЕСЕНЫ Государственным комитетом СССР по стандартам

Член Госстандарта Л.К. Исаев

УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24 ноября 1982 г. № 4443

РУКОВОДЯЩИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ

Делители напряжения постоянного тока измерительные высоковольтные.

Методы и средства поверки

РД 50-363-82

Утверждены Постановлением Госстандарта от 24 ноября 1982 г. № 4443, срок введения установлен

Настоящие методические указания распространяются на измерительные делители высокого напряжения постоянного тока (далее — делители), предназначенные для масштабного преобразования при измерении высокого напряжения постоянного тока до 100 кВ, применяемые совместно с цифровыми вольтметрами постоянного тока и электростатическими вольтметрами, и устанавливают методы и средства их первичной и периодической поверок.

Нормативно-технические характеристики делителей приведены в справочном приложении 1.

Руководящий документ не распространяется на измерительные делители напряжения постоянного тока с номинальными напряжениями до 2000 В.

1. ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ

При проведении поверки должны выполняться операции, указанные в табл. 1.

Проверка электрических характеристик соединительного кабеля

Определение входного и выходного сопротивлений делителя

Определение сопротивления нормирующего резистора

Определение относительной основной погрешности делителя

Проверка электрической прочности изоляции измерительной цепи делителя

Проверка относительной основной погрешности делителя

Определение изменения относительной основной погрешности делителя от самонагрева

Примечание. Операции по п. 6.9 производят только при выпуске из производства и после ремонта.

2. СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

2.1 . При проведении поверки должны применяться средства, указанные в табл. 2 .

2.2 . Вместо указанных в табл. 2 средств поверки допускается применение отдельных, вновь разработанных или находящихся в обращении средств поверки, прошедших государственную метрологическую аттестацию по ГОСТ 8.382-80 или государственные испытания по ГОСТ 8.001-80 .

Дифференциальный высоковольтный измеритель напряжения ДВИНА-100

Номинальные напряжения постоянного тока от 1 до 120 кВ, класс точности 0,03/0,003

Диапазон выходных напряжений постоянного тока от 0,2 до 100 кВ; коэффициенты деления делителя (ДНВ-100) — 10000, 100000; предел допускаемой погрешности ±0,1 %; вольтметр Щ1513, класс точности 0,015/0,005 на пределе измерений 3 В

Делитель высокого напряжения постоянного тока образцовый (в дальнейшем образцовый делитель), аттестованный по ГОСТ 8.382-80

Нормативно-технические характеристики должны соответствовать характеристикам поверяемых делителей; основная погрешность — не более 0,2 предела допускаемой основной погрешности поверяемых делителей

Вольтметры цифровые постоянного тока и универсальные по ГОСТ 22261 -76

Диапазоны измерений, В: 0 — 0,1; 0 — 1,0 и 0 — 10 с входным сопротивлением 1000 МОм 0 — 100 и 0 — 1000 с входным сопротивлением 10 МОм

Вход изолирован от корпуса. Изоляция между входной измерительной цепью цифрового вольтметра постоянного тока и заземленным корпусом должна выдерживать воздействие напряжения переменного тока частоты 50 Гц действующим значением не менее 1000 В в течение 1 мин при сопротивлении изоляции не менее 1000 МОм

Мост постоянного тока Р4060 по ГОСТ 7165 -66

Диапазон измерений 0,1 — 10 12 Ом. Класс точности 0,05 в диапазоне от 10 до 10 10 Ом. Выходное напряжение 100 В

Класс точности 2,5; выходное напряжение 2500 В

Источник высокого напряжения постоянного тока

Нормативно-технические характеристики — по нормативно-техническим документам на поверяемые делители, утвержденным в установленном порядке (далее — НТД)

Термометр стеклянный спиртовой по ГОСТ 9177-74

Предел измерений 100 °С; цена деления 1 °С

Катушка электрического сопротивления измерительная Р4022

Класс точности 0,02. Номинальное напряжение 100 В. Номинальное сопротивление 10 7 Ом

При этом погрешность поверки не должна превышать 0,2 предела допускаемой погрешности поверяемого делителя.

2.3 . Средства поверки должны иметь действующие свидетельства о государственной поверке или государственной метрологической аттестации и быть в исправном состоянии.

3. УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ

Условия поверки должны соответствовать требованиям ГОСТ 8.395-80 , ГОСТ 22261 -76 и нормальным условиям применения средств поверки.

4. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

4.1 . Средства измерений, вспомогательные средства поверки и оборудование должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003 -74, ГОСТ 12.2.007.0-75 , ГОСТ 12.2.007.3-75 , ГОСТ 12.2.007.7 -75, ГОСТ 12.2.007.13 -75, ГОСТ 12.2.007.14-75 , ГОСТ 22261 -76.

4.2 . При проведении поверки делителей необходимо соблюдать требования ГОСТ 12.1.019-79 , ГОСТ 12.3.019-80 , «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденных Госэнергонадзором, а также требования безопасности НТД на средства поверки и поверяемые делители.

5. ПОДГОТОВКА К ПОВЕРКЕ

Перед поверкой должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

5.1 . Выдержка в условиях, соответствующих разд. 3 , средств поверки и поверяемого делителя в течение времени, установленного в НТД.

5.2 . Организационные и технические мероприятия по обеспечению безопасности — в соответствии с разд. 4 .

5.3 . Установка средств поверки и поверяемого делителя в рабочее положение в соответствии с НТД и схемой поверки.

5.4 . Включение и подготовка к работе средств поверки в соответствии с НТД.

6. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

При внешнем осмотре делителя устанавливают его соответствие следующим требованиям:

комплектность и маркировка должны соответствовать НТД на поверяемый делитель (далее нормированным требованиям);

контактные выводы, зажимы и коаксиальные разъемы должны быть исправны;

наружные поверхности делителя не должны иметь дефектов покрытий, загрязнений;

наружные детали делителя должны быть надежно закреплены.

6.2 . Проверка электрических характеристик соединительного кабеля

6.2.1 . При проверке электрических характеристик соединительного кабеля кабель отключают от поверяемого делителя и средств поверки.

Применение . Допускается не проводить операции по п. 6.2, если для отключения кабеля требуется разборка делителя.

6.2.2 . Сопротивления токоведущих цепей R _т соединительного кабеля измеряют при помощи моста постоянного тока, подключая его входные зажимы к металлическим элементам разъемов кабеля, соединенным с центральной токопроводящей жилой, а затем — к металлическим элементам этих разъемов, соединенным с оболочкой.

Если измеренные значения R _т превышают предельные значения R _т . _д , установленные в НТД на поверяемый делитель (далее нормированные значения), кабель бракуют и заменяют годным. Дальнейшие операции поверки до замены кабеля и повторения операций по п. 6.2.2 не проводят.

Примечание . Допускается проведение операций по п. 6.2.2 при помощи других средств измерений, указанных в НТД на поверяемый делитель.

6.2.3 . Электрическую прочность и сопротивление изоляции между центральной токоведущей жилой и оболочкой соединительного кабеля R _и проверяют измерением R _и при помощи мегаомметра, подключая его входные зажимы к соответствующим металлическим элементам одного из разъемов кабеля, соединенным с центральной токопроводящей жилой и оболочкой.

Если измеренное значение R _и меньше нормированного значения R _и.д , указанного в НТД на поверяемый делитель, кабель бракуют и заменяют его годным. При замене кабеля повторяют операции по пп. 6.2.2 и 6.2.3.

Примечание . Допускается проверку электрической прочности и сопротивления изоляции соединительного кабеля проводить в соответствии с НТД на поверяемый делитель.

6.3 . Определение входного и выходного сопротивлений делителя

6.3.1 . Определение входного и выходного сопротивлений делителя проводят на испытательном поле. Делитель отсоединяют от средств поверки, отключая соответствующие провода и кабели, и к выходному зажиму и зажиму заземления или к выходному разъему делителя (далее к выходу делителя) подключают резистор, являющийся эквивалентом постоянной нагрузки (в соответствии с НТД на делитель).

Примечание . Допускается операции по п. 6.3 проводить без отключения цепей заземления и соединительного кабеля (если он отключен от других средств измерений), а также вне испытательного поля.

6.3.2 . Определение входного сопротивления делителя R _вх проводят путем измерения R _вх при помощи моста постоянного тока, подключая его входные зажимы к входному зажиму и зажиму заземления этого делителя (далее к входу делителя).

Отклонение D R _вх измеренного значения R _вх от нормированного номинального значения R _вх.н , %, вычисляют по формуле

Если D R _вх превышает нормированное значение D R _вх.д , делитель бракуют, и дальнейшие операции поверки не проводят.

6.3.3 . Определение выходного сопротивления делителя R _вых проводят путем измерения R _вых при помощи моста постоянного тока, подключая его входные зажимы к выходу делителя.

Отклонение D R _вых измеренного значения R _вых от нормированного номинального значения R _{вых .н} , %, вычисляют по формуле

Если R _вых превышает нормированное значение D R _{вых .д} , делитель бракуют, и дальнейшие операции поверки не проводят.

6.3.4 . Для делителей, имеющих несколько ступеней деления, повторяют операции п. 6.3 на каждой из ступеней.

6.4 . Определение сопротивления нормирующего резистора

Определение сопротивления R _нр нормирующего резистора проводят путем измерения R _нр при помощи моста постоянного тока.

Отклонение D R _нр измеренного значения сопротивления R _нр от нормированного номинального значения R _{нр .н} , %, вычисляют по формуле

Если D R _нр превышает предел допускаемого значения погрешности нормирующего резистора D R _{нр .д} [см. приложение 1, формулу (10)], нормирующий резистор бракуют и заменяют годным.

Собирают схему (рис. 1). Переключают цифровой вольтметр ИП на предел измерений, соответствующий нормированному пределу допускаемого значения напряжения постоянного тока на выходе поверяемого делителя при перенапряжениях U _вых.д .

Рис. 1 . Схема опробования делителя:

ИВН — источник высокого напряжения постоянного тока; ДН — делитель поверяемый; ИП — вольтметр цифровой постоянного тока

Включают источник высокого напряжения постоянного тока ИВН (далее источник высокого напряжения) в соответствии с инструкцией по эксплуатации на него.

Напряжение на выходе источника высокого напряжения повышают плавно или ступенями за время не менее 2 мин до значения, равного номинальному входному напряжению U _вх.и поверяемого делителя ДН, контролируя это значение по показаниям контрольного вольтметра источника высокого напряжения и цифрового вольтметра ИП и выдерживают установленное напряжение не менее 2 мин.

Напряжение на выходе источника высокого напряжения повышают до значения, равного нормированному пределу допускаемого значения напряжения постоянного тока на входе поверяемого делителя при перенапряжениях U _{вх. д} , контролируя значение этого напряжения по показаниям контрольного вольтметра источника высокого напряжения, и выдерживают установленное напряжение в течение нормированного времени. Напряжение на выводе поверяемого делителя U _вых контролируют при помощи цифрового вольтметра ИП.

Если значение U _вых превышает нормированный предел допускаемого значения напряжения постоянного тока на выходе поверяемого делителя при перенапряжениях U _вых.д , делитель бракуют.

Затем напряжение на выходе источника высокого напряжения снижают до нуля и выключают источник.

6.6 . Определение относительной основной погрешности делителя

Определение относительной основной погрешности поверяемого делителя проводят одним из методов, указанных в табл. 3, не менее чем в трех точках диапазона измерений при значениях напряжения U _вх на входе делителя: (0,1 — 0,2), (0,4 — 0,6), (0,8 — 1,0) U _{вх .н} , в том числе при U _вх = U _{вх .н} (см. п. 6.8).

Класс точности поверяемого делителя

1. Измерение напряжения постоянного тока на входе поверяемого делителя при помощи образцового средства поверки дифференциального типа ДВИНА-100 и напряжения постоянного тока на выходе поверяемого делителя при помощи цифрового вольтметра

2. Измерение напряжения постоянного тока на входе поверяемого делителя при помощи образцового средства поверки УПК-100 или образцового делителя и цифрового вольтметра на выходе образцового делителя и напряжения постоянного тока на выходе поверяемого делителя при помощи цифрового вольтметра

3. Измерение напряжения постоянного тока на выходе поверяемого делителя и разности напряжений на выходах поверяемого и образцового делителей при помощи цифровых вольтметров

6.6.1 . Определение относительной основной погрешности поверяемого делителя методом, указанным в п. 1 табл. 3 , в j -и нормированной точке диапазона измерений проводят в последовательности:

Рис. 2 . Схема определения относительной основной погрешности делителя методом, указанным в п. 1 табл. 3:

ИВН — источник высокого напряжения постоянного тока; ДН — делитель поверяемый; БВ — блок высокого напряжения образцового средства поверки ДВИНА-100; БН — блок низкого напряжения образцового средства поверки ДВИНА-100; ИП1 — вольтметр цифровой постоянного тока; ИП2 — вольтметр цифровой постоянного тока

переключают образцовое средство поверки дифференциального типа ДВИНА-100 (далее устройство ДВИНА-100) на предел измерений, соответствующий нормированной точке диапазона измерений на входе поверяемого делителя, в которой проводят определение относительной основной погрешности;

переключают цифровой вольтметр ИП1 на выходе поверяемого делителя на соответствующий предел измерения напряжения;

подключают параллельно входу цифрового вольтметра ИП1 — при использовании цифрового вольтметра на пределах измерений 1 и 10 В (см. приложение 1) нормирующий резистор для обеспечения работы делителя в режиме с постоянной нагрузкой;

включают источник высокого напряжения в соответствии с инструкцией по эксплуатации и повышают напряжение на выходе этого источника за время не менее 1 мин, контролируя напряжение по цифровому вольтметру ИП1, до появления показаний на цифровом вольтметре ИП2;

переводят цифровые вольтметры ИП1 и ИП2 в режим однократного запуска и проводят одновременный отсчет показаний цифровых вольтметров ИП1 и ИП2;

повторяют наблюдения 9 раз;

результаты наблюдений заносят в протокол, форма которого приведена в обязательном приложении 2;

понижают напряжение на выходе источника высокого напряжения до нуля и выключают его;

определяют действительное значение коэффициента деления k _д поверяемого делителя в j -й нормированной точке диапазона измерений для l -го наблюдения по формуле

где U _{н j} — номинальное значение напряжения устройства ДВИНА-100 в j -й нормированной точке диапазона измерений, В; U _{2 l} — показания цифрового вольтметра ИП2 для l -го наблюдения в j -й нормированной точке диапазона измерений, В; U _{2 l} — показания цифрового вольтметра ИП1 для l -го наблюдения в j -й нормированной точке диапазона измерений, В;

результаты вычислений заносят в протокол (см. приложение 2).

Операции проводят для каждой нормированной точки диапазона измерений поверяемого делителя.

Для делителей, имеющих несколько ступеней деления, операции п. 6.6.1 повторяют на каждой из ступеней деления.

6.6.2 . Определение относительной основной погрешности делителя в j -й нормированной точке диапазона измерений методом, указанным в п. 2 табл. 3 :

Рис. 3 . Схема определения относительной основной погрешности делителя методами, указанными в пп. 2 и 3 табл. 3:

ИВН — источник высокого напряжения постоянного тока испытательного стенда или образцового средства измерений УПК-100 (типа ИВН-100 или Б5-24А); ДН1 — делитель поверяемый; ДН2 — делитель образцовый или делитель из состава образцового средства измерений УПК-100 (типа ДНВ-100 или ДНВ-10А); ИП1 — вольтметр цифровой постоянного тока, ИП2 — вольтметр цифровой постоянного тока (при применении делителей типа ДНВ-100 или ДНВ-10А — из состава образцового средства измерений УПК-100); ИП3 — вольтметр цифровой постоянного тока (применяется только при поверке методом, указанным в п. 3 табл. 3)

переключают образцовое средство поверки УПК-100 (далее — устройство УПК-100) или образцовый делитель в режим измерений, соответствующий нормированной точке диапазона измерений на входе поверяемого делителя, в которой проводят определение относительной основной погрешности;

переключают цифровые вольтметры ИП1 и ИП2 на выходах образцового и поверяемого делителей на соответствующие пределы измерений напряжения;

подключают параллельно входам цифровых вольтметров ИП1 и ИП2 — при использовании цифровых вольтметров на пределах измерений 1 и 10 B (см. приложение 1) нормирующие резисторы для обеспечения работы делителей в режиме с постоянной нагрузкой;

включают источник высокого напряжения в соответствии с инструкцией по эксплуатации и повышают напряжение на выходе этого источника за время не менее 1 мин до значения, соответствующего нормированной точке диапазона измерений на входе поверяемого делителя, контролируя напряжение по цифровому вольтметру ИП2;

переводят цифровые вольтметры ИП1 и ИП2 в режим однократного запуска и проводят одновременный отсчет показаний цифровых вольтметров ИП1 и ИП2;

повторяют наблюдения 9 раз;

результаты наблюдений заносят в протокол, форма которого приведена в обязательном приложении 2;

понижают напряжение на выходе источника высокого напряжения до нуля и выключают источник;

определяют действительное значение коэффициента деления k _д поверяемого делителя в j -й нормированной точке диапазона измерений для l -го наблюдения по формуле

где k _o — номинальный коэффициент деления образцового делителя; U ₁₁ — показания цифрового вольтметра ИП1 для l -го наблюдения в j -й нормированной точке диапазона измерений, В; U ₂₁ — показания цифрового вольтметра ИП2 для l -го наблюдения в j -й нормированной точке диапазона измерений, В;

результаты вычислений заносят в протокол, форма которого приведена в обязательном приложении 2.

Операции проводят для каждой нормированной точки диапазона измерений поверяемого делителя.

Для делителей, имеющих несколько ступеней деления, операции п. 6.6.2 повторяют на каждой из ступеней деления.

6.6.3 . Определение относительной основной погрешности делителя методом, указанным в п. 3 табл. 3 .

При этом должны быть выполнены следующие требования:

номинальные коэффициенты деления, номинальные входные и выходные сопротивления, пределы измерений напряжения постоянного тока на входе и выходе образцового и поверяемого делителя должны быть равны;

предел допускаемого значения относительной основной погрешности образцового делителя должен быть не более 0,2 предела допускаемой относительной основной погрешности поверяемого делителя;

предел допускаемого значения напряжения на выходе образцового и поверяемого делителей при перегрузках по напряжению должен быть не более 120 В;

нижний предел измерений напряжения постоянного тока на выходе делителей должен быть не менее 1 В;

изоляция между входной измерительной цепью цифрового вольтметра постоянного тока ИП3 и заземленным корпусом этого цифрового вольтметра должна выдерживать воздействие напряжения переменного тока частотой 50 Гц действующим значением не менее 1000 В в течение 1 мин при сопротивлении изоляции не менее 1000 МОм;

входной зажим НП цифрового вольтметра постоянного тока ИП3, соответствующий выводу низкого напряжения вольтметра, должен быть соединен с выходом образцового делителя.

Для определения относительной основной погрешности делителя в j -й нормированной точке диапазона измерений выполняют следующие операции:

переключают цифровые вольтметры ИП1, ИП2, ИП3 на соответствующие пределы измерения напряжения,

Примечание . Цифровой вольтметр ИП2 устанавливать не обязательно. При отсутствии в схеме цифрового вольтметра ИП2 параллельно выходу образцового делителя ДН2 подключают эквивалент нагрузки ( R_н = 10 МОм);

подключают параллельно входам цифровых вольтметров ИП1 и ИП2 или параллельно выходам делителей — при использовании цифровых вольтметров на пределах измерений 1 и 10 В (см. приложение 1) нормирующие резисторы для обеспечения работы делителей в режиме с постоянной нагрузкой;

включают источник высокого напряжения в соответствии с инструкцией по эксплуатации, и повышают напряжение на выходе этого источника за время не менее 1 мин до значения, соответствующего нормированной точке диапазона измерений на входе поверяемого делителя, контролируя напряжение по цифровому вольтметру ИП1;

переводят цифровые вольтметры ИП1 и ИП3 в режим однократного запуска и проводят одновременный отсчет показаний цифровых вольтметров ИП1 и ИП3;

повторяют наблюдения 9 раз;

результаты наблюдений заносят в протокол, форма которого приведена в обязательном приложении 2;

понижают напряжение на выходе источника высокого напряжения до нуля и выключают источник;

определяют действительное значение коэффициента деления k _д поверяемого делителя в j -й нормированной точке диапазона измерений для l -го наблюдения по формуле

где U ₃₁ — показание цифрового вольтметра ИП3 для l -го наблюдения в j -й нормированной точке диапазона измерений, В; U ₁₁ — показание цифрового вольтметра ИП1 для l -го наблюдения в j -й нормированной точке диапазона измерений, В; k _o — номинальный коэффициент деления образцового делителя;

результаты вычислений заносят в протокол, форма которого приведена в обязательном приложении 2.

Операции повторяют для каждой нормированной точки диапазона измерений поверяемого делителя.

Для делителей, имеющих несколько ступеней деления, операции п. 6.6.3 повторяют на каждой из ступеней деления.

6.6.4 . Обработка результатов наблюдений:

по результатам наблюдений определяют l -ю реализацию относительной основной погрешности делителя D _{o l} в j -й нормированной точке диапазона измерений, %, по формуле

где k _{д l} — действительный коэффициент деления делителя для l -го наблюдения в j -й нормированной точке диапазона измерений, определенный одним из методов, указанных в табл. 3; k _н — номинальный коэффициент деления делителя;

проводят оценку систематической составляющей относительной основной погрешности делителя в j -й нормированной точке диапазона измерений, %, по формуле

где п = 10 — число результатов наблюдений;

проводят оценку среднего квадратического отклонения случайной составляющей относительной основной погрешности делителя в j -й нормированной точке диапазона измерений, %, по формуле

находят доверительные границы неисключенного остатка систематической составляющей относительной погрешности результата измерения Θ в j -й нормированной точке диапазона измерений делителя, в процентах, согласно ГОСТ 8.207-76 .

Примечание. В качестве границ Θ _i при вычислении Θ принимают пределы допускаемых относительных основных погрешностей для j-й нормированной точки диапазона измерений, в процентах, образцовых средств измерений: ДВИНА-100 и ИП1 — для метода 1 (табл. 3); ДН2, ИП1 и ИП2 — для метода 2 (табл. 3); ДН2 — для метода 3 (табл. 3).

Другие составляющие Θ допускается не учитывать;

находят верхнюю D _{o .в} и нижнюю D _{o .н} границы относительной основной погрешности делителя, %, по формулам:

где K = 1,8 при доверительной вероятности Р = 0,95, K = 2,0 при доверительной вероятности Р = 0,99.

Если верхняя D _{o .в} или нижняя D _{o .н} граница относительной основной погрешности делителя превышает по абсолютному значению соответствующий нормированный предел D _{o .д} допускаемого значения относительной основной погрешности делителя, установленный в НТД, делитель бракуют и дальнейшие операции поверки не проводят.

6.7 . Проверка электрической прочности изоляции измерительной цепи делителя

Проверка электрической прочности изоляции измерительной цепи делителя проводится по методике, установленной в НТД на делитель конкретного типа.

6.8 . Проверка относительной основной погрешности делителя

При проверке относительной основной погрешности делителя повторяют операции п. 6.6 в нормированной точке диапазона измерений, соответствующей верхнему пределу измерения напряжения постоянного тока на входе поверяемого делителя U _вх.пв (номинальному напряжению поверяемого делителя U _вх.н ), и определяют оценку систематической составляющей относительной основной погрешности делителя, в процентах, для этой нормированной точки диапазона измерений.

Если превышает для той же нормированной точки диапазона измерений (см. п. 6.6.4) более, чем на 0,2 , делитель бракуют и дальнейшие операции поверки не проводят.

6.9 . Определение изменения относительной основной погрешности делителя от самонагрева

Определение изменения относительной основной погрешности делителя от самонагрева проводят при значении напряжения на входе поверяемого делителя, соответствующем номинальному напряжению поверяемого делителя U _вх.н , в течение времени, установленного в НТД на делитель конкретного типа, путем выполнения операций п. 6.6 и определения оценки систематической составляющей относительной основной погрешности в начале проверки, не менее одного раза за время проверки и по окончании нагрева делителя.

Если изменение оценки систематической составляющей относительной основной погрешности делителя превышает 0,2 , делитель бракуют и дальнейшие операции поверки не проводят.

7. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

7.1 . Положительные результаты государственной поверки делителей оформляют выдачей свидетельства по форме, установленной Госстандартом, и клеймением делителей способами и в местах, указанных в НТД на делители конкретного типа. При необходимости на оборотной стороне свидетельства или в паспорте делителя приводят результаты поверки, подписанные поверителем.

7.2 . Положительные результаты ведомственной поверки делителей оформляют в порядке, установленном ведомственной метрологической службой.

7.3 . Аттестацию делителей в качестве образцовых средств измерений проводят в соответствии с ГОСТ 8.382-80.

7.4 . Делители, не удовлетворяющие требованиям настоящего РД, к применению и выпуску в обращение не допускают, имеющиеся на них клейма гасят, и выдают извещения о непригодности делителей с указанием причин.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

НОРМАТИВНО ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ДЕЛИТЕЛЕЙ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1.1 . Делители высокого напряжения постоянного тока (далее — делители) изготовляют в соответствии с требованиями ГОСТ 22261 -76, стандартов и (или) технических условий на делители конкретного типа, по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке.

1.2 . Условия применения и предельные условия транспортирования делителей по ГОСТ 22261 -76 для средств измерений 1 и 2 групп и по ГОСТ 15150-69 для климатического исполнения УХЛ и категорий размещения 4.1 и 4.2.

1.3 . Делители изготовляют с одной или несколькими ступенями деления (с одним или несколькими коэффициентами деления) по схеме с постоянным сопротивлением измерительной цепи и последовательным соединением резисторов, образующих плечо высокого напряжения и плечо низкого напряжения.

1.4 . Делители предназначены для работы с постоянной нагрузкой, подключенной к выходу делителя.

1.5 . Делители снабжают расположенным в корпусе (встроенным) устройством для подстройки коэффициентов деления.

1.6 . Делители снабжают встроенным устройством защиты выходной измерительной цепи и подключенных к выходу средств измерений (вольтметров), от перенапряжений и обрыва резисторов плеча низкого напряжения.

2.1 . Комплексы нормируемых метрологических характеристик делителей соответствуют требованиям ГОСТ 8.009 -72.

2.2 . Для делителей с несколькими ступенями деления метрологические характеристики нормируют для каждой ступени деления.

2.3 . Метрологические характеристики делителей составляют из числа следующих:

k _н — номинальный коэффициент деления;

U _вх.пв и U _вых.пв — верхние пределы измерения напряжения постоянного тока на входе и на выходе делителя соответственно;

U _вх.пн и U _вых.пн — нижние пределы измерения напряжения постоянного тока на входе и на выходе делителя соответственно;

U _вх.н — номинальное напряжение на входе делителя, равное верхнему пределу измерения напряжения на входе делителя ( U _вх.н = U _вх.пв );

U _вых.н — номинальное напряжение на выходе делителя, равное верхнему пределу измерения напряжения на выходе делителя ( U _вых.н = U _вых.пв );

I _н — номинальный ток в измерительной цепи делителя при номинальном напряжении U _вх.н на входе делителя;

U _вх.д — предел допускаемого значения напряжения постоянного тока на входе делителя при перенапряжениях;

U _вых.д — предел допускаемого значения напряжения постоянного тока на выходе делителя при перенапряжениях;

D _{o .д} — предел допускаемого значения относительной основной погрешности;

D t _д — наибольшее допускаемое изменение погрешности в диапазоне температур окружающего воздуха в рабочих условиях применения;

R _вх.н — номинальное значение входного сопротивления делителя с учетом сопротивления нагрузки, подключенной к выходу делителя;

R _вых.н — номинальное значение выходного сопротивления делителя с учетом сопротивления нагрузки, подключенной к выходу делителя;

R _вх.д — предел допускаемого значения отклонения входного сопротивления делителя от номинального значения R _вх.н ;

R _вых.д — предел допускаемого значения отклонения выходного сопротивления делителя от номинального значения R _вых ;

R _н.н — номинальное значение сопротивления нагрузки, подключенной к выходу делителя;

D R _н.д — предел допускаемого значения отклонения сопротивления нагрузки от номинального значения R _н.н .

Кроме того, устанавливают, при необходимости, следующие метрологические характеристики делителей:

класс точности по ГОСТ 8.401-80 ;

D _о.с.д — предел допускаемого значения систематической составляющей относительной основной погрешности;

— предел допускаемого значения среднего квадратического отклонения случайной составляющей относительной основной погрешности;

R _нр.н — номинальное значение сопротивления нормирующего резистора, подключенного к выходу делителя для обеспечения режима работы с постоянной нагрузкой;

D R _нр.д — предел допускаемого значения погрешности нормирующего резистора;

R _т.д — предел допускаемого значения сопротивления токоведущих цепей соединительного кабеля;

R _н.д — предел допускаемого значения сопротивления изоляции соединительного кабеля между токоведущими цепями.

2.4 . При нормировании метрологических характеристик делителей применяются следующие способы и формы представления характеристик:

номинальный коэффициент деления k _н определяют по формуле

и выбирают из ряда: 1000; 10000. Допускается номинальный коэффициент k _н выбирать из ряда: 100; 200; 500; 2000; 5000;

верхний предел измерения напряжения U _{вх. пв} на входе делителя выбирают из ряда: 5000; 10000; 50000; 100000 В. Допускается верхний предел измерения напряжения на входе делителя выбирать из ряда: 2000; 3000; 4000; 6000; 8000; 12000; 15000; 20000; 25000; 30000; 40000; 60000; 80000 В;

верхний предел измерения напряжения U _вых.пв на выходе делителя выбирают в соответствии с формулой (1). Рекомендуется устанавливать верхний предел измерения напряжения на выходе делителя не более 100 В;

нижний предел измерения напряжения U _вх.пв на входе делителя определяют по формуле

нижний предел измерения напряжения U _вых.пн на выходе делителя рекомендуется выбирать не менее 1 В;

номинальный ток I _н в измерительной цепи делителя выбирают из ряда: 0,5; 1; 2 мА. Допускается номинальный ток в измерительной цепи делителя выбирать из ряда: 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0,8; 1,2; 1,5; 2,5; 3; 4; 5 мА;

предел допускаемого значения U _вх.д напряжения постоянного тока на входе делителя при перенапряжениях определяют по формуле

предел допускаемого значения U _вых.д напряжения постоянного тока на выходе делителя при перенапряжениях рекомендуется устанавливать не более 500 В;

предел допускаемого значения D _о.д относительной основной погрешности делителя устанавливают в соответствии с ГОСТ 8.401-80 от 0,1 до 2,0 %;

наибольшее допускаемое изменение относительной основной погрешности D _{t д} в диапазоне температур, окружающего воздуха в рабочих условиях применения, %, рекомендуется устанавливать не более значения, определяемого по формуле

номинальное значение R _вх.н , входного сопротивления делителя определяют по формуле

номинальное значение R _вых.н выходного сопротивления делителя определяют по формуле

пределы допускаемых значений D R _вх.д и D R _вых.д отклонений входного и выходного сопротивлений делителя от номинальных значений R _вх.н и R _вых.н , %, определяют по формуле

номинальное значение R _н.н сопротивления нагрузки, подключенной к выходу делителя, устанавливают равным 10 МОм;

Примечание . В качестве нагрузки делителя применяют цифровые вольтметры с входным сопротивлением R_в = 10 МОм в диапазонах измерений 0 — 100 В и 0 — 1000 В и входным сопротивлением R_в = 1000 МОм в диапазонах измерений 0 — 1 В и 0 — 10 В, а также электростатические вольтметры с входным сопротивлением R_в = 10 ГОм и более.

Для обеспечения работы делителя в режиме с постоянной нагрузкой при использовании вольтметров, у которых R _в ³ 1000 МОм, применяют нормирующий резистор;

номинальное значение R _нр.н сопротивления нормирующего резистора определяют по формуле

предел допускаемого значения D R _н.д отклонения сопротивления нагрузки от номинального значения R _н.н , %, определяют по формуле

предел допускаемого значения D R _нр.д погрешности нормирующего резистора, %, определяют по формуле

пределы допускаемых значений систематической составляющей D _ос.д и среднего квадратического отклонения случайной составляющей относительной основной погрешности устанавливают в соответствии с ГОСТ 8.009 -72; числовые значения D _о.с.д и рекомендуется выбирать по ГОСТ 8.401-80 и определять по формуле

предел допускаемого значения R _{т. д} сопротивления токоведущих цепей соединительного кабеля рекомендуется устанавливать не более 10 Ом;

предел допускаемого значения сопротивления изоляции соединительного кабеля R _{н. д} между токоведущими цепями рекомендуется устанавливать не менее 2000 МОм.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРОТОКОЛ

поверки делителя высокого напряжения постоянного тока

1. Общие данные _________________________________________________________

(наименование, назначение, тип, номер, дата выпуска)

2. Метрологические характеристики _________________________________________

3. Средства поверки _______________________________________________________

4. Операции поверки ______________________________________________________

(наименования, последовательность и содержание операций)

5.1. Результаты проверки электрических характеристик соединительного кабеля

5.2. Результаты определения сопротивления нормирующего резистора

5.3. Результаты определения входного и выходного сопротивлений делителя на m -й ступени деления ____________________________________________________________

5.4 . Результаты определения коэффициента деления и характеристик относительной основной погрешности делителя на m -й ступени деления для j -й нормированной точки диапазона измерений приведены в табл. 1 .

Делитель напряжения. Расчет делителя напряжения.

Основная сложность измерения высокого напряжения мультиметром – это создание схемы делителя.

Обычно в бытовых поверенных приборах предусматривают возможность измерения напряжения номиналом до 1-2 тысяч вольт. И это оправдано, ведь работа с бОльшими потенциалами опасна для здоровья, а необходимость в таких манипуляциях дома крайне маловероятна.

В каких случаях может пригодиться измерение высоких напряжений

Если исключить ситуации получения нового опыта, саморазвития и т.п., то наиболее вероятными причинами можно назвать следующие:

• Проверка работоспособности специфичных силовых блоков, например: Высокое напряжение на аноде ТДКС (сейчас применение кинескопов в телевизорах – большая редкость);
• Напряжение накала в трансформаторах для СВЧ печей;
• И т.п.

В последних двух случаях следует применять только специальные килоомметры, соответствующие допустимым параметрам измерений.

Читайте также: Полупроводниковые материалы: примеры полупроводников

В быту же особая точность не важна, да и сила тока повышающих трансформаторов часто небольшая.

Поэтому применение делителя при разовых измерениях более чем оправдано.

Как сделать делитель

Основной принцип построения – создание плеча из двух сопротивлений, номинал которых соотносится кратно.

Например: 20 МОм и 2 кОм. Соотношение – 1:10 000.

Принципиальная схема делителя может быть представлена следующим образом.

Рис. 1. Принципиальная схема делителя

В этом случае напряжение U2 будет рассчитываться как U·R2/(R1+R2).

То есть при соотношении R1:R2 как 1:1000 получается U1 = U·1/(1000+1) = U/1001.

При соотношении 1:10000 – U/10001 и так далее.

Единицей в конце в данном случае можно просто пренебречь, так как сами резисторы могут иметь отклонения в номинале, а на погрешности измерений при таких потенциалах это скажется незначительно.

Таким образом, достаточно собрать делитель из доступных сопротивлений, которые будут соотносится с нужным коэффициентом.

Резисторы не обязательно должны быть в одном экземпляре. Можно собрать их последовательно или параллельно, но тогда следует обязательно рассчитать итоговый номинал, а для дополнительной уверенности измерить сопротивление после сборки.

Один из вариантов делителя с последовательной сборкой

Читайте также: Технологии производства IGBT-модулей АО «Протон-Электротекс»

Рис. 2. Один из вариантов делителя с последовательной сборкой

Чем выше точность резисторов, тем лучше. Но даже допуск в 1-3% здесь – не проблема.

Работа с высокими напряжениями всегда опасна.

Чтобы предотвратить перегрев резисторов, следует использовать модели, предназначенные для работы с высокими напряжениями (например, 30-40 кВ, модели КЭВ или МЛТ-2) и с высоким коэффициентом рассеивания тепла (от 2Вт и выше, а лучше на 8Вт).

Все соединения из составных элементов следует выполнить так, чтобы исключить возникновение тока пробоя. К примеру, резисторы расположить последовательно без пересечения и наложения в плоскости, поместить в стеклянную колбу или внутрь другого материала, обладающего высокой электрической плотностью (полистирол, оргстекло, текстолит и т.п.).

Не меньшую осторожность стоит проявить в процессе самих измерений:

• Проверяемый прибор должен быть отключён при подключении делителя и измерительного прибора.
• Обратите внимание, что в кинескопах (на аноде) может накапливаться заряд.
• После измерений проверяемый прибор снова следует обесточить.

Как производить измерения

Делитель подключается к измеряемому участку цепи. В примере выше – это контакты X1 и X2.

Измерительный прибор подключается одним щупом к контакту COM (он же X2). А вторым – к выводу V (в точке деления).

Полученный числовой результат умножается на коэффициент делителя (он будет зависеть от используемых номиналов и рассчитывается индивидуально).

Принципиальная схема

На рисунке ниже показана схема такого делителя. Он состоит из десяти резисторов сопротивлением по 68 МОм каждый, включенных последовательно, и одного резистора на 68 кОм.

Высокоомные резисторы образуют одно плечо делителя суммарным сопротивлением 680 МОм. А второе плечо образует резистор 68 кОм. Получается делитель напряжения на 10000.

Выход делителя подключаем к гнездам «СОМ» и «VОмmA», а вход (Х1 и Х2) к измеряемой цепи.

Читайте также: Как получить электричество в природных условиях

Рис. 1. Принципиальная схема высоковольтного делителя напряжения для измерения высоких напряжений с помощью мультиметра.

Мультиметр устанавливают в положение «2000мV», в котором он будет показывать напряжения до 20КV, а в положении «20V», теоретически, до 200 КV. Хотя, следует заметить, что таким способом нельзя измерять напряжение более 50 КV, так как приставку-делитель напряжения может пробить.

Либо нужно делать другую приставку, совсем по другому отнесясь к изолированию, и с большим сопротивлением. Что же касается этой приставки, то все резисторы должны быть крупными мощностью не менее 2W, а монтаж нужно выполнить, расположив все резисторы равномерно в линейку, так, чтобы расстояние между клеммами Х1 и Х2 было не менее 200мм.

Изоляция должна выдерживать большое напряжение. Схему можно собрать объемным способом и поместить внутрь стеклянной трубки, концы которой закрыть резиновыми пробками (через них выпустить провода). Можно сделать монтаж на листе органического стекла, на котором установить клеммы.

В любом случае, монтаж должен исключать возникновение токов утечки, а диэлектрические свойства основы должны соответствовать величине измеряемого напряжения.

Средства измерения высоких электрических напряжений (киловольтметры, высоковольтные делители и пр.)

Когда хочется измерить высокое электрическое напряжение, на ум приходят слова: «шаровой разрядник», «киловольвысоковольтный делитель». Пройдёмся по ним.

Шаровые разрядники. Можно измерять напряжения от единиц киловольт до единиц мегавольт. Использование шаровых разрядников описано, в частности, в ГОСТ 17512-82 «Электрооборудование и электроустановки на напряжение 3 кВ и выше. Методы измерения при испытаниях высоким напряжением», где приведены необходимые для работы с ними сведения.

2. Малые габариты и вес.

3. Отсутствие необходимости в калибровке, из «исходных эталонов» — только линейка.

1. Погрешность составляет ±5%, а иногда и выше, что ограничивает область применения почти исключительно испытаниями.

2. Это не измерительные приборы, а испытательное оборудование.

3. Определять можно только амплитудные напряжения, т.е. имеем зависимость результата измерения, например, среднеквадратического напряжения от спектра этого напряжения. С другой стороны, это не столь уж серьёзный недостаток, т.к. при высоковольтных испытаниях как раз амплитуда — один из важнейших факторов.

4. Повышенная зависимость от «атмосферических явлений», требующая введения поправок на давление и температуру.

Электростатические киловольтметры. Можно измерять напряжения от единиц до сотен киловольт.

1. Высокое внутреннее сопротивление, как реактивное (емкостное), так и особенно активное. Когда нужно измерять напряжение от источника с крайне высоким внутренним сопротивлением, это важно. Впрочем, случай это редкий.

2. Измерение истинного среднеквадратического напряжения независимо от формы в широчайшем диапазоне частот. В частности, это позволяет поверять эти приборы либо только на постоянном, либо только на переменном напряжении, а пользоваться ими для измерений и того, и другого (хотя погрешность компарирования переменного и постоянного напряжений есть, именно она в основном «сгрызла» у С96 класса 1,5 пол-процента точности по сравнению с более новым С196 класса 1,0). Также это обстоятельство очень существенно, если надо измерить высокое напряжение высокой (выше примерно килогерца) частоты. Хотя это случай тоже редкий.

1. Большие габариты и вес.

2. Малая диапазонность. Электростатические силы пропорциональны квадрату напряжённости поля, что обусловливает большую неравномерность шкал и малый их охват.

3. Невысокая точность, особенно при напряжениях выше 3 кВ. Погрешность нормируется как приведённая к концу (под)диапазона.

Читайте также: Как правильно подобрать автомат для двигателя

4. Невозможность определения отдельно постоянной и переменной составляющих напряжения, амплитуды напряжения. На практике это выливается в необходимость для определения амплитуды выпрямленного напряжения ставить здоровенный конденсатор фильтра.

Киловольтметры С502 выпускаются на напряжения (1; 2; 3) кВ (это не диапазоны одного прибора: каждое напряжение — отдельный прибор) с приведённой погрешностью ±0,5% — ещё более-менее. Киловольтметры С196, С197 позволяют измерять напряжение на пределах (7,5; 15; 30) кВ с приведённой погрешностью ±1%, что означает, что, например, напряжение 15,1 кВ будет измерено с ПГ ±2%. Для не то что поверки, но и аттестации оборудования для высоковольтных испытаний — это плохо, запас точности иногда опускается до 2 раз. Киловольтметр С100 позволяет измерять напряжение на пределах (25; 50; 75) кВ с приведённой погрешностью ±1,5% — это ещё хуже. Веса и габариты у этих приборов соответствующие их «важности» — последний можно только вдвоём переносить.

Спектральные киловольтметры. Можно измерять напряжения от единиц до сотен киловольт. Какой из электрооптических эффектов применяется в их конструкции — я не знаю, т.к. с ними практически не работал и не знакомился, а в Интернете информации по этой теме мало. То ли Керра, то ли Поккельса, в описаниях типа вообще сказано, что используется «делитель»… Суть в том, что в этом приборе оптическим способом получают электрический сигнал, пропорциональный мгновенным значениям электрического напряжения, и измеряют его встроенным вольтметром.

1. Малые габариты и масса.

2. Высокое внутреннее сопротивление, как реактивное (емкостное), так и особенно активное. Когда нужно измерять напряжение от источника с крайне высоким внутренним сопротивлением, это важно. Впрочем, случай это редкий.

3. Нетребовательность к месту установки — искажения поля от окружающих предметов почти не влияют на результат измерения.

4. Возможность измерения всех параметров напряжения (среднеквадратического, среднего, амплитудного и т.п., хотя в конкретных конструкциях все эти возможности могут не использоваться) независимо от формы в довольно широком диапазоне частот. В частности, это позволяет поверять эти приборы (во всяком случае, их электрооптическую часть) либо только на постоянном, либо только на переменном напряжении, а пользоваться ими для измерений и того, и другого — хотя, например, у КВЦ-120 этой возможностью при составлении методики поверки не воспользовались.

1. Нормирование погрешности со значительной аддитивной составляющей, что сильно ограничивает практический диапазон этих вольметров. Как правило, диапазон у них один-единственный — 100 (СКВ-100) или 120 кВ (КВЦ-120), а погрешность ±(0,25-1)%, но даже ±(0,2%*Х+0,05%*Хкон) (у КВЦ-120 класса 0,25) в точке 10 кВ даст относительную ПГ ±0,8%, в точке 5 кВ — ±1,4%, а это уже «не фонтан». Для СКВ-100 с приведённой ПГ 0,5% в тех же точках имеем ±5% и ±10% (при их проектировании, по-моему, то ли маразм зашкаливал, то ли эффективные менеджеры разработчиков подгоняли немилосердно, так что делали его «на отвяжись»).

Трансформаторы напряжения (электромагнитные).

1. Сравнительно высокая точность, погрешность, как правило, ±(0,05-0,5)%.

2. Высокая стабильность и соответственно межповерочный интервал (от 4 до 8 лет).

1. Большие габариты и вес. В одиночку, если речь о напряжении выше 10 кВ, вряд ли унесёте.

2. Работа только на переменном напряжении.

3. Сравнительно узкий диапазон нормируемых напряжений. ПГ измерительных трансформаторов, предназначенных для учёта электроэнергии, нормирована при напряжениях от 80% до 120% номинала, а лабораторных — от 20% до 120% номинала.

Делители напряжения (резистивные, емкостные и комбинированные). Можно измерять напряжения от единиц до сотен киловольт.

1. Диапазон погрешностей очень велик и охватывает потребности подавляющего числа метрологов, как правило, ±(0,1-1)%.

2. Диапазон нормируемых напряжений широк, отношение наибольшего напряжения к наименьшему нередко достигает 10-100.

3. Для измерения только постоянного, только переменного и и того, и другого применяют соответственно резистивные, емкостные и комбинированные ДН. В комбинированных ДН конденсаторы и резисторы «помогают» друг другу: конденсаторы защищают резисторы от повреждения при пробоях, а резисторы выравнивают постоянную составляющую напряжения на конденсаторах. Соответственно комбинированными ДН можно легко измерить все виды напряжений: амплитудное, среднеквадратическое, среднее и т.п. (хотя есть исключения, в некоторых комбинированных ДН погрешность измерения постоянного напряжения не нормирована).

1. Конструкции высокоточных делителей зачастую получаются сравнительно хрупкими. Трещина в высокоомном высоковольтном плече делителя имеет серьёзные последствия для погрешности — рабочие токи-то малые. Усугубляется это тем, что нередко в них используется элегаз, что означает необходимость контроля давления и подзарядки раз в несколько лет, особенно при небрежном обращении. Впрочем, современные технологии позволяют изготавливать монолитные конструкции, с которыми по «дубовости» сравнятся разве что трансформаторы напряжения — и то, если бы делителям добавили «брони» до такого же веса, как у трансформаторов, неизвестно, кто оказался бы нежнее…

Трансформаторы напряжения (емкостные). По сути, это емкостной делитель напряжения, скажем, 330/15 кВ, нагруженный на электромагнитный трансформатор напряжения 15000/57,7 В с повышенной индуктивностью рассеяния. Эта индуктивность образует с выходным импедансом емкостного делителя напряжения последовательный колебательный контур, сопротивление которого на рабочей частоте близко к нулю, благодаря чему выходное сопротивление цепи 57,7 В оказывается низким, а нагрузочная способность трансформатора — высокой. Это «дешёвая альтернатива» чисто электромагнитным трансформаторам напряжения при напряжениях 220 кВ и выше, когда электромагнитные трансформаторы получаются большие, тяжёлые и не очень точные, хотя и высокостабильные. Основной недостаток емкостных ТН вытекает из их принципа действия: они хороши исключительно на рабочей частоте 50 или 60 Гц ± доли герца, даже о второй гармонике не может быть и речи.

А теперь чисто практический вопрос. Кто имел дело с делителями напряжения ДН-50э (1-50 кВ, ±0,5%, комбинированный, т.е. переменный/постоянный ток)? Как они, оправдывают себя? Планируем приобрести, а отзывов нету.

И вообще, кто что использует и может посоветовать для измерений напряжений 1-50, а ещё лучше 1-70 кВ? Мы применяем электростатические киловольтметры, но хотим от них всех уйти, плохие они, тяжёлые и трудные.

Делитель напряжения. Расчет делителя напряжения.

Делитель напряжения, одна из широко используемых схем соединения резисторов. Делитель напряжения позволяет уменьшить выходное напряжение. Например, на вход делителя подается 12 Вольт, а на выходе 3 Вольта, или сколько нужно, но не больше входного напряжения делителя. Схема соединения резисторов, о которой мы говорим, может использоваться только для слаботочной нагрузки, чуть позже я объясню почему. Вот собственно и сама схема делителя:

Делитель напряжения вы все ни один раз видели, например, регулятор громкости. Регулятором громкости является переменный резистор, соединенный по схеме потенциометра.

Потенциометр, можно представить как два резистора, соединённых последовательно, при вращении рукоятки один резистор уменьшает свое сопротивление, другой увеличивает.

В делителе напряжения, входное напряжение полностью падает на двух резисторах. Например, входное напряжение 40 Вольт и если на одном резисторе падает 3 Вольта, то на другом 37 Вольт.

Расчет делителя напряжения.

Сразу скажу одно правило, ток, протекающий через резистор R1 и R2 должен быть как минимум в 10 раз больше, чем ток нагрузки (иначе будет просадка напряжения на выходе). Например, если к нашему девайсу будет подсоединена лампа, потребляющая ток 40 мА, то делитель нужно рассчитывать так, чтобы ток, текущий через резисторы R1 и R2 был минимум 400 мА (в 10 и более раз больше).

И еще один нюанс. Ток делителя не только должен быть больше тока нагрузки в 10 раз, но и должен быть меньше тока, выдаваемого источником тока. Вот пример, мы посадили на выход делителя напряжения лампу, потребляющую 200 мА, соответственно ток через делитель потечет как минимум в 10 раз больше (2 Ампер), но если источник тока у нас рассчитан выдавать 1 Ампер, то он просто напросто не вытянет и сгорит, либо сработает защита.

Поэтому есть правило. При расчете делитель напряжения нужно рассчитывать так, чтобы ток через него был как минимум в 10 раз больше тока нагрузки и меньше максимального тока источника.

Отсюда делитель напряжения используют для слаботочных нагрузок.

Входной ток (ток делителя) ищется по такой формуле:

Например, у меня входное напряжение 12 Вольт (10 Ампер), мне нужен делитель напряжения, у которого на выходе нагрузка напряжением 3 Вольта и током потребления 20 мА (зацеплю светодиод).

Ток делителя Iвх должен быть минимум в 10 раз больше тока нагрузки, возьму в 20 раз. Получается Iвх = 20 мА*20=400мА.

Читайте также: Как проводить измерения мегаомметром

Найдем теперь сумму резисторов R1 и R2 (Rобщ) зная ток, текущий через них 0,4 Ампер и напряжение на них 12 Вольт. Rобщ=12 Вольт/0,4 Ампер = 30 Ом.

Далее нахожу номинал резистора R2 по следующей формуле:

R2 = (3 Вольта*30 Ом)/12 Вольт = 7,5 Ом.

Теперь нахожуу R1, R1 = Rобщ – R2 = 30 – 7,5 = 22,5 Ом.

Давайте проверим по этой формуле:

Iвх = 3 Вольт / 7,5 Ом = 0,4 Ампер.

Iвх = 12 Вольт / 30 Ом = 0,4 Ампер.

Рассчитаем мощность резисторов.

Напряжение на R2 = 3 Вольт, значит напряжение на R1 = Uвх-Uвых = 9 Вольт (я уже говорил, если на одном падает 3 Вольта, то на втором резисторе делителя падает остальное напряжение).

Мощность ищется по следующей формуле:

P1 = 9 Вольт* 0,4 Ампер = 3,6 Вт (из стандартного ряда 5 Вт);

P2 = 3 Вольт* 0,4 Ампер = 1,2 Вт (из стандартного ряда 2 Вт);

Вот еще несколько формул, вы их можете использовать для расчета делителя напряжение в зависимости от того, какими известными значениями вы владеете.

• Проверка расчета практически.

При расчете мы получили следующие номиналы резисторов, R1 = 22,5 Ом (из стандартного рядя 22 Ом), R2 = 7,5 Ом.

По мощности у меня оба резистора 2 Вт, поэтому R1 у меня сильно греется.

Входное напряжение делителя 12 Вольт.

Напряжение, которое падает на R1 = 22 Ом почти 9 Вольт.

Напряжение, которое падает на R2 = 7,5 Ом (наше выходное напряжение делителя) = 3 Вольта.

Ток, текущий через R1 и R2 (входной ток делителя) = 430 мА.

Светодиод загорается и горит в нормальном режиме, не перегорая.

Если пренебрегать погрешностями резисторов и прибора, то расчет верен.

Емкостной делитель напряжения

Простейший емкостной делитель напряжения состоит из двух последовательно соединенных конденсаторов и используется для снижения величины U на отдельных элементах электрической цепи.

Делитель постоянного напряжения на конденсаторах чаще всего применяют многоуровневых инверторов напряжения, широко используемых как на электроподвижном составе, так и в других направлениях силовой электроники.

Главная сложность практического применения такой схемы (и всех подобных схем) заключается в невозможности обеспечения равномерного разряда конденсаторов, вследствие чего напряжения на них будет распределяться не поровну. Чем сильнее разряжен один конденсатор по сравнению с другим (иди с другими), тем большая разница в U будет на них, что наглядно отображает формула:

По этой причине подобные схемы крайне нестабильно работают и обязательно предусматривают узлов подзарядки конденсаторов с целью выравнивания напряжения на последних.

Емкостной делитель напряжения в цепи переменного тока

В радиоэлектронике в большей степени находят применение емкостные делители переменного напряжения.

Конденсатор, как и катушка индуктивности, относится к реактивному элементу, то есть потребляет реактивную мощность от источника переменного тока, в отличие от резистора, который является активным элементов и потребляет исключительно активную мощность.

Реактивный элемент

Здесь следует кратко пояснить разницу между активной и реактивной мощностями. Активная мощность выполняет полезную работу и реализуется только в том случае, когда ток и напряжение направлены в одном направлении и не отстают друг от друга, то есть находятся в одной фазе, что имеет место только на резисторе. На конденсаторе ток опережает напряжение на угол φ = 90°. В результате чего ток напряжение находятся в противофазе, поэтому когда ток имеет максимальное значение напряжение равно нулю, а произведение этих двух величин дают мощность, которая в таком случае равна нулю, так как один из множителей равен нулю. Следовательно, мощность не потребляется.

Аналогичные процессы протекают и в цепи с катушкой индуктивности. Разница лишь в том, что на индуктивности i отстает от u на угол φ = 90°.

Реактивная мощность проявляется только в цепях переменного тока. Она составляет часть полной мощности и определяется по формуле:

Реактивная мощность в отличие от активной, не потребляется нагрузкой, а циркулирует между источником питания и нагрузкой. Поэтому конденсатора и катушка индуктивности являются реактивными элементами, не потребляющими активную мощность и по этой причине они практически не нагреваются.

Расчет сопротивления делителя напряжения на конденсаторах заключается в определении необходимых значений сопротивлений.

Сопротивление конденсатора X_C является величиной не постоянной и зависит от частоты переменного тока f и емкости C:

Как видно из формулы, сопротивление снижается с увеличением частоты и емкости. Для постоянного тока, частота которого равна нулю, сопротивление стремится к бесконечности, поэтому, рассматриваемая далее схема емкостного делителя напряжения не применяется постоянном токе.

Для снижения величины u_вых, например в два раза, емкости C1 и C2 должны быть равны. Универсальные формулами для определения выходных u_вых1 и u_вых2 в зависимости от входного и емкостей C1 и C2 имеют вид, аналогичный для резисторных делителей:

Поскольку частота переменного тока для всех конденсаторов одинакова, то формулу можно упростить:

Индуктивный делитель напряжения

В качестве делителей переменного напряжения также, но гораздо реже, применяют катушки индуктивности, которые относятся к реактивным элементам. Однако, в отличие от конденсаторов, которые являются накопителями электрического поля, катушки индуктивности накапливают магнитное поле.

Индуктивное сопротивление зависит от индуктивности L и частоты переменного тока f. С ростом этих параметров сопротивление катушки переменному току возрастает.

Упрощенный вариант формулы:

Как вы наверняка уже заметили, чтобы рассчитать емкостной делитель напряжения достаточно знать емкости конденсаторов, а индуктивный делитель – индуктивности.

Еще статьи по данной теме

При расчёте напряжения ёмкостного делителя где вместо реактивного сопротивления конденсатора пишется ёмкость конденсаторов(упрошённая формула)-ОШИБКА,КОТОРУЮ НАДО ИСПРАВИТЬ!А заключается она в том,что в Uвых1 не C2 в числителе должно быть,а C1.Аналогично в Uвых2. 08.11.2019 Ответить

Спасибо за статью.
Жаль, что нет расчётов токов в зависимости от ёмкостей. А как на счёт составного делителя из индуктивности и конденсатора?
Т.е. имеем последовательную LC цепочку.
Было бы интересно посмотреть работу такого варианта и выходные напряжения в зависимости от параметров элементов и частоты. 26.10.2022 Ответить