Indukční děliče napětí

POMĚROVÉ PRVKY

Indukční děliče napětí

2

Jednoduchý indukční dělič napětí k

U v  U i  D 1  αD  jβD  U i 1

Dk /m

• Jádro toroidního tvaru z materiálu s vysokou permeabilitou. • Všechny sekce navinuty současně kabelem realizovaným prokroucením m vodičů stejné délky. 3

Náhradní schéma dekadického indukčního děliče napětí pro oblast nízkých kmitočtů: s klesajícím kmitočtem výrazně roste ta složka chyby děliče, která je způsobená nestejnými t j ý i ohmickými h i ký i odpory d jednotlivých sekcí poměrového vinutí. p

4

Náhradní schéma dekadického indukčního děliče napětí pro oblast vyšších kmitočtů: pro dva komplementární dělicí poměry, tj. pro dva poměry, pro něž platí D1  D2  1

je

εD1   εD2

a tedy

ε0,5 0 5   ε00,55  0 5

Indukční dělič napětí p v Kelvinově – Varleyho y zapojení p j

p



U v  U i  U 6.101  4.102    7.10 i1

 p 1

 4.10 p

 6

Sedmidekádový indukční dělič napětí GenRad 1493 • Reálná část absolutní chyby nastaveného dělicího poměru je v kmitočtovém pásmu 50 Hz až 2000 Hz maximálně ± 1.10 1 10-66. • Fázová chyba (úhel mezi výstupním napětím děliče a jjeho napětím p vstupním) p ) jje p při kmitočtu 1000 Hz a na dělicích poměrech 0,1 až 1 menší než ± 6 μrad. • Vstupní impedance nezatíženého děliče je větší než 150 kΩ při 1000 Hz. Hz • Výstupní impedance je maximálně 3,5 Ω, 62 μH, minimálně 0,5 , Ω,, 6 μ μH. • Maximální vstupní napětí: Umax = 350 V pro kmitočty f > 1000 Hz Umax = 0,35 f [V; Hz] pro kmitočty f < 1000 Hz

7

Kmitočtová závislost vstupní impedance nazatíženého děliče G R d 1493 v pásmu GenRad á nízkých í ký h kmitočtů k it čtů

Z d  Rd  j X d

8

Indukční dělič napětí p sp pomocným ý buzením a jeho náhradní schéma

Φ1  Φ1  Φ2   Φ2  0  I 2  0

Z1  Z 2  Z12 U I  I1  I 2  Z1 I 2 z1  I1 Z 3

9

Zvýšení vstupní impedance pomocí napěťového sledovače

10

Kalibrace vícedekádových indukčních děličů napětí Kalibrační body : i /11 , i = 1, 2, ..., 10 , tj. 1/11 = 0,090 909 09 … 2/11 = 0,181 818 18 … 3/11 = 0,272 727 27 … 4/11 = 0 0,363 363 636 36 … 5/11 = 0,454 545 45 … atd. atd

11

Kalibrační procedura: 1) porovnání testovaného vícedekádového děliče s referenčním děličem s 11 sekcemi, sekcemi 2) kalibrace referenčního děliče s využitím pomocného transformátoru s p p převodem 11:1 (před experimentem není třeba znát přesnou hodnotu převodu pomocného transformátoru!). transformátoru!)

12

Porovnání dvou indukčních děličů s pomocným buzením

1 10/11 IDG

IDR

ID 2/11 1/11

LIZ

0

13

Kalibrace referenčního děliče

1 10/11 IDG

T

IDR 2/11 LIZ

1/11 0

14

Proudové komparátory

15

Střídavé proudové komparátory

16

Jednoduchý střídavý proudový komparátor

Ideální:

Skutečný:

N p I p  N s Is  0

Is 1  (1  ε ) Ip n

Is N p 1   Ip Ns n

17

Střídavý proudový komparátor se stíněními

18

Parazitní kapacity: • vlastní kapacity poměrových vinutí, • kapacity rozložené mezi poměrovými vinutími navzájem, navzájem • kapacity rozložené mezi poměrovými vinutími a stíněním. Tyto kapacity způsobují, že proudy vstupující do poměrových vinutí nejsou shodné s proudy, které z tě ht vinutí těchto i tí vystupují. t jí Např. N ř pro sekundární k dá í vinutí i tí lze napsat I s  I s 1  β  .

V současné době je zvykem převod komparátoru definovat pomocí proudů procházejících vyznačenými začátky poměrových vinutí vinutí. 19

β závisí nejen na hodnotách parazitních kapacit, ale též na velikostech napětí, která jsou těmto kapacitám vnucena obvodem, do kterého je komparátor připojen. V této souvislosti bývá zvykem komparátory kalibrovat i provozovat tak tak, že označené začítky poměrových vinutí jsou na zemním potenciálu (v tomto případě jsou ve vyváženém komparátoru jedinými napěťovými zdroji napěťové úbytky vytvořené proudy Ip a Is na odporech a rozptylových indukčnostech obou poměrových vinutí).

20

Kompenzovaný p ýp proudový ý komparátor p V rovnováze je

N1 I1  N 2 I s  N 2 I k  0 Na magnetické stínění působí ů bí magnetické ti ké napětí U m st  N1 I1  N 2 I s  N 2 I k

Odpovídající tok ve stínění je Φst  U m st Rm st   N 2 I k Rm stt 21

Tok Φstt indukuje do sekundárního vinutí napětí napětí, které prakticky eliminuje všechny napěťové úbytky mezi body A a B, tj. • úbytek na odporu sekundárního vinutí, • úbytek na rozptylové indukčnosti sekundárního vinutí, vinutí • úbytek na případné zatěžovací impedanci v sérii se sekundárním vinutím.

realizace magnetického stínění ze 4 toroidů

22

Kalibrace měřicího transformátoru proudu p (napájení do primárního obvodu)

εMT  εKPK  r  G  jωC 

23

Kalibrace měřicího transformátoru proudu (napájení do sekundárního obvodu)

εMT  εKPK  r  G  jωC 

24

Kalibrace měřicího transformátoru proudu p (automatická verze)

I m  I st  I sk I sk  I st 

Ip n Ip

1  εMT 

n U m  Rm I m

Um 1  Rm εMT Ip n

25

Stejnosměrné proudové komparátory

26

Proudový komparátor se třemi vinutími a magnetický modulátor

27

Stejnosměrný proudový komparátor

28

Automaticky vyvažovaný stejnosměrný proudový komparátor

29

Koaxiální tlumivky

30

Koaxiální tlumivka a její náhradní schéma

μμ0 N 2 S Z  jω jω ls

U1  Z  I1  I 2  U 2   Z  I 2  I1   Z  I1  I 2   U1 I1  I 2  U1  U 2  0 31

Náhradní schéma koaxiální tlumivky s propojenou žilou a pláštěm navinutého koaxiálního kabelu

32

Měřicí systém y se zemní smyčkou y

U ch  rp2 I ch U v  U ch  0 U v   U ch

33

Část obvodu obsahující koaxiální tlumivku

34

Aktivní koaxiální tlumivka

35