Принципиальная схема высоковольтного моста

 

Рассмотрим порядок измерения tgδ и С_х на высоковольтном мосте, представленном на рисунке 1.1, дающий возможность определить величины

 

этих характеристик при частотах порядка 25―600 Гц.

 

Рисунок 1.1 - Принципиальная схема высоковольтного моста

 

Работа на мосте переменного тока сводится к подбору регулируемого сопротивления R₃ и емкости С₄, при которых нульиндикатор G будет показывать нуль.

При достигнутом равновесии моста искомая величина емкости С_х вычисляется по формуле:

 

С_х=С_э (1.3)

где С_э ― емкость образцового (воздушного) конденсатора, пФ (указана на конденсаторе).

По величине емкости С_х и известным величинам S и h подсчитывают диэлектрическую проницаемость электроизоляционного материала:

 

ε= (1.4)

где h - толщина образца, м;

S - площадь обкладок конденсатора с данным диэлектриком, м²;

ε ₀ =8.85·10^-12, Ф/м ― электрическая постоянная.

tg при достигнутом равновесии моста численно равен величине регулируемой емкости С₄ моста, т.е:

tgδ=│С₄│ (1.5)

Испытуемый диэлектрик или конденсатор С_х соединяется в схему моста с образцовым конденсатором С_э, емкость которого равна 100 10 пФ и тангенс угла не превышает 5·10^-5, магазином сопротивления R₃ и магазином емкости С₄ в точках А,В,С,Д.

Питание моста подведено к точкам С и Д от повысительного трансформатора типа НОМ ― 10.

Плечо R₃ представляет собой безреактивное сопротивление на 10х(1000+100+10+0.1) Ом. Сопротивление R₄ включено параллельно емкости С₄, состоит из двух разных безреактивных сопротивлений, соединенных между собой последовательно.

Величина R₄ составляет

Описание установки

1.3.1 Мост переменного тока автоматический с цифровым отсчетом Р5010 (в дальнейшем мост) является быстродействующим универсальным измерителем параметров комплексного сопротивления на частоте 1000 Гц и предназначен для измерения:

- емкости / С / и тангенса угла потерь / /;

- индуктивности / L / и сопротивления потерь / R_n /;

- активного сопротивления / R_L / и остаточной индуктивности / L₀ /;

- активного сопротивления / R_C / и постоянной времени / τ_С /.

 

1.3.2 Диапазон измерений моста:

- по С от 0,1 пф до 100 мкФ, при от 0 до 0,5;

- по L от 1 мкГн до 10 Гн, при R_п от 0 до 40 кОм при ≤0,5;

- по R_L, R_C от 0,1 Ом до 1 Мом, при остаточной индуктивности от 0 до 0,1 Гн и τ ≤ 1∙10^-5 с, где для R_L от 0,1 Ом до 100 кОм и постоянной времени / τ = RC / от 0 до 1∙10^-5 с для R_С от 100 Ом до 1 Мом.

1.3.3 Эквивалентная схема замещения при измерении С, L, и R_L – последовательная при измерении R_С – параллельная.

1.3.4 Максимальное время уравновешения с учетом времени выбора поддиапазона измерения не превышает 0,3 с.

1.3.5 Схема и конструкция моста обеспечивают автоматический выбор диапазонов измерения и полное уравновешивание моста при следующих видах запуска:

- ручной, осуществляемый кнопкой запуска;

- автоматический, с регулируемым временем цикла в пределах 1-10 с ручкой «время индикации»;

- вид запуска устанавливается нажатием соответствующей кнопки переключателя «запуск».

1.3.6 При нормальных условиях эксплуатации допускается непрерывная работа моста в течение 8 ч с момента его включения без снижения его технических характеристик.

Рекомендуемый перерыв между непрерывной работой 1 ч.

1.3.7 питание моста осуществляется от сети переменного тока напряжением 220±22 В частоты 50±1 Гц.

1.3.8 Потребляемая мостом мощность при нормальном напряжении сети не превышает 200 ВА.

 

1.4 Рабочее задание

1.4.1 Проверьте наличие и целестность предохранителя перед включением моста в сеть.

1.4.2 Установите переключатель «запуск» в нужное положение нажатием кнопки: «ручн»-для ручного запуска;

«внешн»-для внешнего запуска.

Установить переключатель в положение «автом» допускается после осуществления ручного запуска.

При установке переключателя вида «запуск» в положение «внешн» подсоедините к гнезду внешнего запуска посредством кабеля источник запускающих импульсов.

При установке переключателя в положение «ручн» запуск моста производите нажатием кнопки.

При установке переключателя а положение «автом» запуск должен осуществляться автоматически от внутреннего источника запускающих импульсов, а длительность цикла работы прибора /время измерения и время индикации результатов измерения/ регулируйте поворотом ручки «время индикации».

1.4.3 Установите переключатель «измерение» в положение, соответствующее характеру комплексного сопротивления измеряемого объекта, нажатием кнопки:

«С» - емкостной характер комплексного сопротивления;

«L» - индуктивный характер комплексного сопротивления;

«R_L» - активное сопротивление с индуктивной составляющей;

«R_С» - активное сопротивление с емкостной составляющей и постоянной времени τ = RC;

1.4.4 Заземлите зажим «».

1.4.5 Подсоедините к штепсельным разъемам «Z_X» с учетом маркировки кабель для соединения измеряемого объекта.

1.4.6 Подсоедините измеряемый объект к зажимам кабеля.

Рисунок 1.2 - Схема электрическая подключения моста переменного тока Р5010

1.4.7 Вставьте вилку шнура питания в розетку сети 220В±10% и включите тумблер «сеть», как показано стрелкой.

1.4.8 Запустите подготовленный к работе мост в соответствии с п.1.5.2.

1.4.9 Считывайте результаты измерения на табло отсчетного устройства, а при необходимости автоматической фиксации результатов измерения постредством печатающего устройства, подключите последнее к выходным разъемам моста «Ш1» и «Ш2», расположенным на задней стенке прибора, согласно схеме подключения.

Схема подключения представлена на рисунке 1.2.

1.4.10 По формулам (1.3, 1.4,1.5,1.1) определить С_х, ε, tgδ, Р.

1.4.11 По ε и tgδ сделать выводы о качестве изоляционных материалов и возможности их применения в конденсаторах, электрических машинах, проводах и кабелях.

 

1.5 Контрольные вопросы

1.5.1 Что характеризует ε и tgδ?

1.5.2 Какой метод использован при измерении и tg у диэлектриков?

1.5.3 В каком пределе находится величина для технических диэлектриков?

1.5.4 Единицы измерения ε, tgδ, Р.

1.5.5 Какая кривая выражает зависимость = (Т) для полярных диэлектриков?

1.5.6 До какого максимального напряжения можно снимать ε и tgδ?

1.5.7 Как можно рассчитать диэлектрическую проницаемость?

 

Лабораторная работа 2