2501A Vysokonapěťový dělič

120 V až 1200 V
Výstup: 120 Vac
Primární standardní měření vysokého napětí
Systémy pro měření ztrát
Rozhraní IEEE-488
Přesnost dělení: < 20 ppm
Kalibrační interval: 3 až 5 let

Modely 2500A, 2501A, 2502A a 2503A tvoří nízkonapěťové rameno vysokonapěťového kapacitního děliče. Na principu kompenzovaného proudového komparátoru poskytují velmi přesné dělení vysokých střídavých napětí na měřitelné úrovně. Výstup děliče lze snímat pomocí AC/DC převodníku pro přesné měření vstupního napětí nebo pomocí přesného analyzátoru výkonu, jako je MI model 2020A, pro přímé měření ztrát transformátorů nebo reaktorů s řízením přes rozhraní IEEE-488.

Model 2500A

Vstupní proud modelu 2500A je dodáván přivedením vysokého napětí na nízkoztrátový vysokonapěťový kondenzátor (100 pF pro 120 kV, 50 pF pro 240 kV) na vstupu. Pro flexibilitu při různých vstupních napětích je k dispozici několik zesilovacích stupňů 1, 2, 5, 10, 20, 50 a 100.

Při zesílení 1 je maximální vstupní napětí 120 kV, zatímco při zesílení 100 je maximální vstupní napětí 1200 V. Maximální výstupní napětí je 120 V při vstupu 120 kV s 10% přetížením.

Pro přivedení 240 kV na stejný dělič se na vstupu používá standardní kondenzátor 50 pF. Při zesílení 1 je maximální vstupní napětí 240 kV, zatímco při zesílení 100 je maximální vstupní napětí 2400 V. Maximální výstupní napětí je 120 V při vstupu 240 kV s 10% přetížením.

Model 2501A

Model 2501A umožňuje vstupní napětí až 2400 Vac při použití standardního kondenzátoru 1000 pF na vstupu.

Při zesílení 1 je maximální vstupní napětí 2400 V, zatímco při zesílení 100 je maximální vstupní napětí 120 V. Maximální výstupní napětí pro každý rozsah je 120 V.

Model 2502A

Model 2502A umožňuje vstupní napětí až 480 kV při použití standardního kondenzátoru 100 pF a až 960 kV při použití standardního kondenzátoru 50 pF.

Pro flexibilitu při různých vstupních napětích je k dispozici několik zesilovacích stupňů 1, 2, 5, 10, 20, 50 a 100. Při zesílení 1 je maximální vstupní napětí 480 kV, zatímco při zesílení 100 je maximální vstupní napětí 4800 V. Maximální výstupní napětí je 120 V pro všechny rozsahy.

Při použití vstupního kondenzátoru 50 pF je maximální vstupní napětí 960 kV. Při zesílení 1 je maximální vstupní napětí 960 kV, zatímco při zesílení 100 je maximální vstupní napětí 9,6 kV.

Model 2503A

Model 2503A umožňuje vstupní napětí až 300 kV při použití standardního kondenzátoru 50 pF a až 150 kV při použití standardního kondenzátoru 100 pF.

K dispozici je několik zesilovacích stupňů 1, 2, 5, 10, 20, 50 a 100. Při zesílení 1 je maximální vstupní napětí 360 kV, zatímco při zesílení 100 je maximální vstupní napětí 3,0 kV s 10% přetížením.

Při použití vstupního kondenzátoru 100 pF je maximální vstupní napětí 150 kV. Při zesílení 1 je maximální vstupní napětí 150 kV, zatímco při zesílení 100 je maximální vstupní napětí 1,5 kV. Maximální výstupní napětí je 100 V pro všechny rozsahy.

Každá jednotka je dodávána s nízkoztrátovým standardním kondenzátorem 1000 pF jako referenčním kondenzátorem. Volitelně lze objednat vysokonapěťový kondenzátor v rozsahu od 1000 pF / 2 kV až do 800 kV, který se používá na vstupu děliče.

Princip činnosti

Zjednodušené schéma děliče napětí založeného na proudovém komparátoru je znázorněno na obrázku 1. Proud v nízkoztrátovém vysokonapěťovém kondenzátoru (CH) je pomocí proudového komparátoru porovnáván s proudem vznikajícím přivedením výstupního napětí VL na stabilní nízkoztrátový standardní kondenzátor (CL).

V důsledku amplitudových a fázových chyb EL není proudový komparátor v ampérzávitové rovnováze. Rozdílový proud získaný z detekčního vinutí ND je pomocí zpětnovazebního obvodu přiveden do proudu v kondenzátoru s pevným dielektrikem Cf. Tím vzniká vysoce přesné a samočinně vyvážené napětí VL.

Zpětnovazební obvod tak zajišťuje ampérzávitovou rovnováhu v proudovém komparátoru a koriguje amplitudové a fázové chyby výstupního napětí VL.

Z výše uvedené rovnice vyplývá, že výstup děliče je určen poměrem kapacit CH a CL a převodovým poměrem vinutí proudového komparátoru. Pro zajištění provozu výstupního napětí blízko jmenovité nebo plné hodnoty je k dispozici několik zesilovacích stupňů.

Pro změnu zesílení vysokonapěťového děliče je nutné snížit poměr vinutí proudového komparátoru (N2/N1), aby byla zachována ampérzávitová rovnováha. Relé používaná ke změně elektronického zesílení a poměru vinutí jsou ovládána současně tak, aby součin poměru vinutí a zesílení zůstal konstantní.

Zesílení děliče lze nastavit na hodnoty 1, 2, 5, 10, 20, 50 a 100.

Nízkoztrátový kondenzátor a zpětnovazební kondenzátor

Aby měl dělič nulový teplotní koeficient a vysokonapěťový kondenzátor CH nevykazoval ztráty, je stabilita a přesnost děliče určována stabilitou a přesností nízkoztrátového standardního kondenzátoru a zesílením zpětnovazebního obvodu.

Kondenzátor CL je 1000pF nízkoztrátový standardní kondenzátor s velmi malými ztrátami, amplitudovými chybami a teplotním koeficientem v řádu několika ppm. Hodnoty kondenzátorů CL a Cf byly zvoleny tak, aby poskytovaly jmenovité výstupní napětí 100 V pro všechny jednotky.

Proudový komparátor

Proudový komparátor používaný ve vysokonapěťovém děliči je dvoustupňový kompenzovaný proudový komparátor. Poměrové vinutí se skládá z proměnného vinutí N1 a vinutí N2 se stejným počtem závitů.

Kompenzační vinutí N3 je zapojeno paralelně s vinutím N2, které má stejný počet závitů, čímž se snižuje jeho rozptylová impedance. Detekční vinutí ND je připojeno k převodníku proud-napětí, který vytváří napětí úměrné a ve fázi s nevyváženými ampérzávity v proudovém komparátoru.

Zpětnovazební obvod

Zesílení zpětnovazebního obvodu, přibližně 100, je dostatečné ke korekci ztrátového činitele a změn kapacity dielektrického zpětnovazebního kondenzátoru (Cf).

Zpětnovazební obvod je nastaven na 100 %.

Všechny modely lze ovládat z předního panelu a prostřednictvím rozhraní IEEE-488. Dva LCD displeje zobrazují interní testovací napětí a výstup děliče. Dělič je umístěn v rackové skříni a je plně chráněn proti přechodovým jevům. Všechna připojení jsou umístěna na zadní straně přístroje.

Kontrola zesílení smyčky

Vysokonapěťový dělič může pracovat ve dvou režimech: Open-Loop a Closed-Loop.

Pro ověření zesílení smyčky a správné funkce zpětné vazby proudového komparátoru lze pomocí potenciometru Gain Trim zavést chybu. Potenciometr Gain Trim spolu s indikátorem Null se nachází na předním panelu děliče.

V režimu Open-Loop lze potenciometr Gain Trim nastavit tak, aby se chyba minimalizovala podle indikace Null. Například chyba 500 ppm zavedená v režimu Open-Loop by měla být po uzavření smyčky snížena na 5 ppm. Při běžném provozu je dělič vždy provozován v režimu Closed-Loop.

Použití

Systémy pro měření ztrát reaktorů
Systémy pro měření ztrát transformátorů
Systémy pro měření střídavého vysokého napětí
Systémy pro kalibraci výkonu

2500A

Vstupní kondenzátor 100 pF

Vstupní napětí: 120, 60, 24, 12, 6, 2,4, 1,2 kV
Výstupní napětí: 120 V

Vstupní kondenzátor 50 pF

Vstupní napětí: 240, 120, 48, 24, 12, 4,8, 2,4 kV
Výstupní napětí: 120 V

2501A

Vstupní kondenzátor 1000 pF

Vstupní napětí: 2400, 1200, 600, 480, 360, 240, 120 V
Výstupní napětí: 120 V

2502A

Vstupní kondenzátor 50 pF

Vstupní napětí: 480, 240, 96, 48, 19,2, 9,6, 4,8 kV
Výstupní napětí: 120 V

Vstupní kondenzátor 50 pF

Vstupní napětí: 960, 480, 192, 96, 38,4, 19,2, 9,6 kV
Výstupní napětí: 120 V

2503A

Vstupní kondenzátor 50 pF

Vstupní napětí: 300, 150, 60, 30, 15, 6, 3 kV
Výstupní napětí: 100 V

*Poznámka: Vstupní kondenzátor musí být schopen odolat maximálnímu přivedenému napětí. Jiné vstupní a výstupní napětí jsou k dispozici na vyžádání u výrobce.