2503A Vysokonapěťový dělič

300 V až 300 kV
Výstup: 120 Vac
Primární etalon pro měření vysokého napětí
Systémy pro měření ztrát
Rozhraní IEEE-488
Přesnost dělení: < 20 ppm
Kalibrační interval: 3 až 5 let

2500A, 2501A, 2502A a 2503A tvoří nízkonapěťovou část vysokonapěťového kapacitního děliče. Na principu kompenzovaného proudového komparátoru zajišťují vysoce přesné dělení vysokých střídavých napětí na měřitelné úrovně. Výstup děliče lze připojit k zařízení AC/DC transfer pro přesné měření vstupního napětí nebo k přesnému analyzátoru výkonu, jako je MI 2020A, pro přímé měření ztrát transformátorů nebo reaktorů prostřednictvím rozhraní IEEE-488.

Model 2500A: Vstupní proud pochází z vysokého napětí přivedeného na nízkoztrátový vysokonapěťový kondenzátor (100 pF pro 120 kV, 50 pF pro 240 kV). Sedm zesilovacích stupňů (1, 2, 5, 10, 20, 50, 100) poskytuje flexibilitu v různých napěťových rozsazích. Při zesílení 1 dosahuje vstupní napětí plného rozsahu 120 kV, při zesílení 100 klesá na 1200 V. Výstup plného rozsahu je 120 V pro vstup 120 kV s 10% rezervou. Pro vstup 240 kV s kondenzátorem 50 pF se rozsah pohybuje od 240 kV (zesílení 1) do 2400 V (zesílení 100), s výstupem 120 V a 10% rezervou.

Model 2501A: 2501A přijímá vstupní napětí až 2400 Vac při použití standardního kondenzátoru 1000 pF. Při zesílení 1 je vstupní napětí plného rozsahu 2400 V, při zesílení 100 je 120 V. Výstup plného rozsahu je 120 V pro všechny rozsahy.

Model 2502A: 2502A umožňuje měření až do 480 kV s kondenzátorem 100 pF nebo 960 kV s kondenzátorem 50 pF. Sedm zesilovacích stupňů poskytuje flexibilitu v různých rozsazích. S kondenzátorem 100 pF poskytuje zesílení 1 vstupní rozsah 480 kV a zesílení 100 rozsah 4 800 V; výstup plného rozsahu je 120 V. S kondenzátorem 50 pF poskytuje zesílení 1 rozsah 960 kV a zesílení 100 rozsah 9,6 kV.

Model 2503A: 2503A přijímá napětí 300 kV s kondenzátorem 50 pF nebo 150 kV s kondenzátorem 100 pF. Sedm zesilovacích stupňů poskytuje flexibilitu v různých rozsazích. S kondenzátorem 50 pF poskytuje zesílení 1 rozsah 300 kV a zesílení 100 rozsah 3,0 kV s 10% rezervou. S kondenzátorem 100 pF poskytuje zesílení 1 rozsah 150 kV a zesílení 100 rozsah 1,5 kV. Výstup plného rozsahu je 100 V pro všechny rozsahy.

Každá jednotka obsahuje 1000 pF nízkoztrátový standardní referenční kondenzátor. Volitelné vysokonapěťové kondenzátory (1000 pF až 800 kV) jsou k dispozici pro vstup děliče.

Princip činnosti

Zjednodušené schéma napěťového děliče 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 velikostních a fázových chyb EL není proudový komparátor v ampérzávitové rovnováze. Rozdílový proud ze snímacího vinutí ND je prostřednictvím zpětnovazebního obvodu přidáván k proudu v kondenzátoru s pevným dielektrikem Cf, čímž vzniká vysoce přesné a samovyvažující se napětí VL. Zpětnovazební obvod tak zajišťuje ampérzávitovou rovnováhu proudového komparátoru a koriguje velikostní a fázové chyby výstupního napětí VL.

Z výše uvedeného vztahu vyplývá, že výstup děliče je určen poměrem kapacit CH a CL a poměrem vinutí proudového komparátoru. K dispozici je několik zesilovacích stupňů, aby výstupní napětí pracovalo vždy v blízkosti plného rozsahu nebo na jeho úrovni. 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 spínána současně tak, aby součin poměru vinutí a zesílení zůstal konstantní.

Zesílení děliče lze nastavit na 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 představuje vstupní napětí VH 1 kV, 2 kV, 5 kV a 10 kV. U modelu 2503A odpovídá zesílení 100 vstupnímu napětí VH 3 kV nebo 1,5 kV.

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

Nízkoztrátový kondenzátor a zpětnovazební kondenzátor

Pro provoz s nulovým teplotním koeficientem závisí dělič na stabilitě a přesnosti nízkoztrátového standardního kondenzátoru (CL) a zesílení zpětnovazebního obvodu. Kondenzátor CL je nízkoztrátový standardní kondenzátor 1000 pF s chybami ztrátového činitele a velikosti pod několika ppm a teplotním koeficientem několika ppm. Hodnoty CL a Cf vytvářejí jmenovité výstupní napětí 100 V u všech jednotek.

Proudový komparátor

Dvoustupňový kompenzovaný proudový komparátor používá proměnný počet závitů N1 a pevný počet závitů N2. Kompenzační vinutí (N3) je zapojeno paralelně k N2 a má stejný počet závitů, čímž snižuje rozptylovou impedanci. Snímací vinutí (ND) je připojeno k proudově-napěťovému převodníku, který vytváří napětí úměrné nevyváženým ampérzávitům komparátoru a zároveň s nimi fázově shodné.

Zpětnovazební obvod

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

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

Kontrola zesílení smyčky

Dělič pracuje v režimu Open-Loop nebo Closed-Loop. Pro ověření zesílení smyčky a funkce zpětné vazby proudového komparátoru lze pomocí potenciometru Gain Trim na předním panelu a indikátoru Null zavést chybu. V režimu Open-Loop se potenciometr nastaví tak, aby se chyba minimalizovala; typická zavedená chyba 500 ppm se po uzavření smyčky sníží přibližně na 5 ppm. Během provozu pracuje dělič vždy v režimu Closed-Loop.

Použití

Systémy pro měření ztrát reaktorů
Systémy pro měření ztrát transformátorů
Systémy pro měření střídavého vysokého napětí
Kalibrační systémy 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 - kontaktujte výrobce.