2502A Vysokonapěťový dělič

6 kV až 960 kV
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 nízkonapěťovou část vysokonapěťového kapacitního děliče. Na principu kompenzovaného proudového komparátoru zajišťují velmi přesné dělení vysokých střídavých napětí na měřitelné úrovně. Výstup děliče lze připojit k AC/DC převodníku pro přesné měření vstupního napětí nebo k přesnému analyzátoru výkonu, jako je MI model 2020A, pro přímé měření ztrát transformátorů nebo reaktorů prostřednictvím rozhraní IEEE-488.

Model 2500A

Vstupní proud modelu 2500A je vytvářen 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 jsou k dispozici násobicí stupně 1, 2, 5, 10, 20, 50 a 100. Při zesílení 1 je vstup v plném rozsahu 120 kV, zatímco při zesílení 100 je vstup v plném rozsahu 1 200 V. Výstup v plném rozsahu je 120 V pro vstup 120 kV s 10% přetížením.

Pro přivedení 240 kV na stejný dělič se používá standardní kondenzátor 50 pF na vstupu. Při zesílení 1 je vstup v plném rozsahu 240 kV, zatímco při zesílení 100 je vstup v plném rozsahu 2400 V. Výstup v plném rozsahu je 120 V pro vstup 240 kV s 10% přetížením.

Model 2501A

Model 2501A umožňuje měření vstupů až do 2400 Vac při použití standardního kondenzátoru 1000 pF na vstupu. Při zesílení 1 je vstup v plném rozsahu 2400 V, zatímco při zesílení 100 je vstup v plném rozsahu 120 V. Výstup v plném rozsahu pro každý rozsah je 120 V.

Model 2502A

Model 2502A umožňuje měření vstupů až do 480 kV při použití standardního kondenzátoru 100 pF a až do 960 kV při použití standardního kondenzátoru 50 pF. Pro flexibilitu při různých vstupních napětích jsou k dispozici násobicí stupně 1, 2, 5, 10, 20, 50 a 100. Při zesílení 1 je vstup v plném rozsahu 480 kV, zatímco při zesílení 100 je vstup v plném rozsahu 4,8 kV. Výstup v plném rozsahu je 120 V pro všechny rozsahy.

Při použití vstupního kondenzátoru 50 pF je vstup v plném rozsahu 960 kV. Při zesílení 1 je vstup v plném rozsahu 960 kV, zatímco při zesílení 100 je vstup v plném rozsahu 9,6 kV.

Model 2503A

Model 2503A umožňuje měření vstupů až do 300 kV při použití standardního kondenzátoru 50 pF a 150 kV při použití standardního kondenzátoru 100 pF. Pro flexibilitu při různých vstupních napětích jsou k dispozici násobicí stupně 1, 2, 5, 10, 20, 50 a 100.

Při zesílení 1 je vstup v plném rozsahu 360 kV, zatímco při zesílení 100 je vstup v plném rozsahu 3,0 kV s 10% přetížením. Při použití vstupního kondenzátoru 100 pF je vstup v plném rozsahu 150 kV. Při zesílení 1 je vstup v plném rozsahu 150 kV, zatímco při zesílení 100 je vstup v plném rozsahu 1,5 kV. Výstup v plném rozsahu je 100 V pro všechny rozsahy.

Ke každé jednotce je dodáván 1000pF nízkoztrátový standardní kondenzátor jako referenční kondenzátor. 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 prostřednictvím zpětnovazebního obvodu přiveden do proudu v kondenzátoru s pevným dielektrikem Cf. Výsledkem je 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.

Kapacitní poměr CH a CL a poměr vinutí proudového komparátoru určují výstup děliče. Pro zajištění provozu výstupního napětí v blízkosti plné hodnoty nebo přímo na ní je k dispozici několik stupňů zesílení.

Pro změnu zesílení vysokonapěťového děliče je nutné snížit poměr vinutí proudového komparátoru (N2/N1), aby byla zachována ampérzávitová rovnováha. Relé, která mění elektronické zesílení a poměr 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. Hodnota 1 odpovídá napětí VH 100 kV nebo 200 kV u modelu 2500A, 480 kV nebo 960 kV u modelu 2502A a 300 kV nebo 150 kV u modelu 2503A. Zesílení 100 odpovídá vstupnímu napětí VH 1 kV, 2 kV, 5 kV a 10 kV.

U modelu 2503A odpovídá zesílení 100 vstupnímu napětí VH 3 kV a 1,5 kV.

Nejistota vysokonapěťového děliče odpovídá nejistotě dvoustupňového proudového transformátoru a nejistotě kondenzátorů CH a CL.

Nízkoztrátový kondenzátor a zpětnovazební kondenzátor

Pro dosažení nulového teplotního koeficientu a bezeztrátového vysokonapěťového kondenzátoru CH je stabilita a přesnost děliče určena stabilitou a přesností nízkoztrátového standardního kondenzátoru a zesílením zpětnovazebního obvodu.

Kondenzátor CL je 1000pF nízkoztrátový standardní kondenzátor s činitelem ztrát a amplitudovými chybami a teplotním koeficientem v řádu několika ppm. Hodnoty kapacit CL a Cf jsou zvoleny tak, aby poskytovaly jmenovité výstupní napětí 100 V pro všechny jednotky.

Proudový komparátor

Proudový komparátor použitý ve vysokonapěťovém děliči je dvoustupňový kompenzovaný proudový komparátor. Poměr závitů se skládá z N1, které má proměnný počet závitů, a N2 se stejným počtem závitů.

Kompenzační vinutí N3 je zapojeno paralelně s N2, čímž se snižuje jeho rozptylová impedance. Detekční vinutí ND je připojeno k převodníku proudu na napětí, který vytváří napětí úměrné nevyváženým ampérzávitům v proudovém komparátoru a zároveň s nimi fázově shodné.

Zpětnovazební obvod

Zesílení zpětnovazebního obvodu (přibližně 100) koriguje činitel ztrát a změny kapacity pevného dielektrického zpětnovazebního kondenzátoru (Cf). Obvod pracuje se 100% zpětnou vazbou.

Všechny modely umožňují ovládání z předního panelu a prostřednictvím rozhraní IEEE-488. Dva LCD displeje zobrazují interní testovací napětí a výstup děliče. Přístroj je umístěn v rackové skříni s kompletní ochranou proti přechodovým jevům. Všechna připojení jsou umístěna na zadní straně.

Kontrola zesílení smyčky

Dělič pracuje v režimu otevřené nebo uzavřené smyčky. Pro ověření zesílení smyčky a funkce zpětné vazby proudového komparátoru lze pomocí potenciometru pro nastavení zesílení na předním panelu a nulového indikátoru zavést chybu.

V režimu otevřené smyčky se potenciometr nastaví tak, aby byla chyba minimalizována. Typická zavedená chyba 500 ppm se po uzavření smyčky sníží přibližně na 5 ppm. Během běžného provozu pracuje dělič vždy v režimu uzavřené smyčky.

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. Jiná vstupní a výstupní napětí jsou k dispozici na vyžádání u výrobce.