第七章高壓大電流測量

第七章高壓大電流測量第1頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三高壓測量球隙測量任何形式的電極之間空氣間隙的長度都可以用來量度引起間隙擊穿的電壓。既然空氣間隙的擊穿決定于施加電壓的幅值，所以火花間隙就能夠測量電壓的幅值。對于交流、直流和沖擊電壓幅值的測量，無論是從結構方面看，還是從減小誤差的觀點看，球隙是最適宜的。求取球隙擊穿電壓需按照國際電工委員會的球隙放電電壓表來確定。球隙連接回路有兩種：對稱回路和不對稱回路。第2頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三在球隙對稱連接的情況下，對于所有的電壓形式和對于兩種極性，擊穿電壓都是一樣的；不對稱連接時，極性效應發(fā)揮作用，但只對沖擊電壓需要考慮，而直流電壓下，由于測量誤差大，擊穿電壓的分散性超過了極性效應引起的差別，因此不考慮。在測50Hz及直流電壓時，球隙要串接一個保護電阻R，以限制放電時實驗設備的過電壓和短路電流，并防止球表面被電弧燒壞。電阻值為1~10歐/伏。擊穿電壓服從統(tǒng)計規(guī)律，所以在幾次測量同一個電壓時，所得的結果有分散性。因為這個緣故，測量不應少于三次，剔除偶然很大的偏差，取讀數(shù)的算術平均值作為被測值。用球隙測量50Hz和直流電壓的缺點是不能在測試中對電壓的變化進行觀察。并且在每次擊穿之后都必須切斷實驗設備。所以在這種情況下，球隙主要用來繪制高壓設備的校正曲線，以及在淋雨實驗時測量電壓。第3頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三電極在電場力的作用下，移動的儀表稱為靜電儀表。由電工理論知道，處于電位差下的兩個電極相互作用的機械力一般由下式確定：高壓靜電電壓表由上式可知，靜電電壓表就能夠測量直流和交流電壓的有效值。在ＸＣ方向上作用的力；電極間的電容如果作用在可動電極上的電場是均勻的，電極的偏移不大，或者用將電極恢復到原位的方法把偏移消除，電容Ｃ就可以相當準確的計算，再測量fx力，那么電壓Ｕ就能按上式計算。滿足這些條件的電壓表稱為絕對型靜電電壓表。第4頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三絕對型靜電電壓表是一種在電壓測量之前被平衡的天平。在接地平衡桿4的Ａ端懸掛著平板電極（圓盤）2。由于靜電力fＸ的相互作用，這個圓盤被處于被測電壓Ｕ下的不動圓盤1所吸引。由于有保護換3，它包圍著圓盤2，從而消除了其周圍邊的邊緣效應，所以圓盤1和2之間的電場是嚴格均勻的，電極間的電容可按公式準確計算，其中Ｆ是圓盤2的面積，Ｘ是圓盤間的距離。用小砝碼5使天平平衡，由此就確定了力fＸ。平衡位置由接點系統(tǒng)6及小燈泡7和8來監(jiān)視。絕對型靜電電壓表用來測量300～400kV的電壓，為了減小尺寸，通常把它們放在高氣壓的容器里。電壓表的測量誤差為0.01～0.4％。絕對型靜電電壓表第5頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三電子示波器電子示波器是研究高壓回路中穩(wěn)定和過渡過程時不可缺少的儀器。當研究過電壓和游離現(xiàn)象時，在沖擊試驗時，都廣泛的使用了電子示波器。在這種示波器的熒光屏上，由于周期性的重復，就得到了所研究的靜止的掃描波形。沖擊電壓的示波是相當復雜的一項工作，因為這時必須保證在電子射線沿示波器屏單次和非?？斓囊苿訒r把過程記錄下來，并且必須使示波器的所有單元與被研究的現(xiàn)象同步動作。第6頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三這種示波器的方框圖第7頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三大電流測量（交流電流互感器）在測量工業(yè)用電范圍內交流大電流時，通常采用電流互感器擴大儀表量程。它的特點是穩(wěn)定性好，準確度比較高。在現(xiàn)代采用比較好的磁性材料和工藝技術水平條件下，制作誤差不超過10-4的電流互感器并不太困難。電流互感器的典型結構與普通變壓器相似（如圖），它包括兩個繞組，在理想情況下，如果忽略激磁電流，則原副繞組的磁通勢是平衡的，即所以根據(jù)副邊電路里儀表的讀數(shù)，便可以確定原邊電流，即式中=常數(shù)，而且常常大于1，這樣采用電流互感器便可以擴大儀表量程。第8頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三電流互感器原理結構圖電流互感器的另一個作用，就是使得測量儀表與被測電路沒有電的直接聯(lián)系。以保證工作人員的安全，為了防止原副邊繞組之間絕緣擊穿而引起的事故，副繞組一端必須接地。電流互感器的工作原理與變壓器極為相似，不同之處就是它的原邊電流主要取決于被測電路的工作狀態(tài)，而與副邊所連接的負載大小無關，所以在使用時決不允許副邊開路，否則副邊電流為零而失去“去磁”作用，導致鐵心中的激勵磁通很大，在副繞組兩端感應出危及人們生命安全的高電壓。第9頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三直流高壓大電流測量霍爾式隔離傳感器（磁隔離）直放式LEM傳感器：平衡式LEM傳感器第10頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三霍爾式隔離傳感器霍爾效應如圖所示，在一個N型半導體薄片（霍爾元件）相對兩側面通以控制電流I，在薄片垂直方向加以磁場B，則在半導體兩側面會產(chǎn)生一個大小與控制電流I和磁場B乘積成正比的電勢UH。即這一現(xiàn)象叫做霍爾效應，產(chǎn)生的電勢UH叫做霍爾電勢，霍爾效應原理圖為靈敏度。當I一定時，UH正比于B。第11頁，共13頁，2023年，2月20日，星期三直放式LEM傳感器在如圖所示直放式LEM傳感器中存在下列關系：

VX∝iX∝LX∝B∝E該傳感器價格便宜，但是存在零點飄移。目前市場上多為雙電源，單電源數(shù)量少而且價格高且易發(fā)生磁化問題。第12頁，共13頁，202