Kapazitive Hoch­spannungs-Spannungsteiler

Wählen Sie zuerst das Betriebsdielektrikum, da das kalibrierte Teilungsverhältnis und die maximale Pulsspannung davon abhängen, ob der Teiler in Öl oder in Luft eingesetzt wird. Die ölkalibrierten Modelle decken maximale Pulsspannungen von 300 bis 500 kV ab, während ihre angegebenen Grenzwerte in Luft zwischen 50 und 90 kV liegen. Die spezielle Variante VD-305A-AIR ist in Luft auf 5.000:1 kalibriert und bis 50 kV ausgelegt, bei einer Zusatzkapazität von etwa 8 pF. Eine ölkalibrierte 5.000:1-Ausführung kann sich in Luft auf etwa 11.500:1 verschieben, während sich der VD-500A auf ungefähr 23.000:1 verschieben kann. Geben Sie bei der Modellauswahl die vorgesehene dielektrische Umgebung an, anstatt bei einer Installation in Luft einen Kalibrierfaktor für Öl anzuwenden.

Das Teilungsverhältnis bestimmt die ungefähre Spannung, die an das Messgerät abgegeben wird, und muss daher zusammen mit der maximal zulässigen Eingangsspannung des Geräts betrachtet werden. Bei 5.000:1 ergibt ein Eingang von 300 kV nominal 60 V am Ausgang, während 50 kV ungefähr 10 V liefern. Bei 10.000:1 ergeben 300 kV etwa 30 V und 500 kV etwa 50 V. Diese Berechnungen basieren auf Nennverhältnissen; für die endgültige Skalierung der Wellenform sollte das exakte gemessene Verhältnis verwendet werden, das auf dem jeweiligen Teiler angegeben ist. Bei der Definition der vollständigen Erfassungskette müssen außerdem jede externe Dämpfung, Kabeleinflüsse und die Grenzwerte des Messgeräts berücksichtigt werden.

Nicht, ohne das daraus resultierende Messnetzwerk separat zu bewerten und zu kalibrieren. Die angegebenen Frequenzbereiche und Abfallraten gelten für eine Last von 1 MΩ. Eine Änderung des Eingangs auf 50 Ω kann daher das Teilungsverhalten verändern und die angegebenen Kenndaten zum Übertragungsverhalten ungültig machen. Der interne 50-Ω-Widerstand zwischen dem Abgriffsrings und dem Ausgangsinnenleiter macht den Teiler für sich genommen noch nicht zu einer konventionellen 50-Ω-angepassten Quelle. Zusätzliche Kabel, Abschlüsse und die Belastung durch das Messgerät können die beobachtete Wellenform ebenfalls beeinflussen. Für Messungen mit 50-Ω-Abschluss sollte das komplette Netzwerk modelliert und sein Verhältnis, seine Bandbreite und sein Pulsverhalten unter den vorgesehenen Anschlussbedingungen bestätigt werden.

Nutzen Sie den Frequenzbereich, um die erforderliche spektrale Abdeckung zu beurteilen, und den Wert der Anstiegszeit, um einzuschätzen, wie genau der Teiler einer schnellen Pulsflanke folgen kann. Die Varianten des VD-305A reichen bis 4 MHz und bieten eine nutzbare Anstiegszeit von 100 ns, während der VD-301 3 MHz mit einer Anstiegszeit von 150 ns erreicht. Der höher spannungsfeste VD-500A reicht bis 2 MHz und hat eine nutzbare Anstiegszeit von 200 ns. Auch die unteren Frequenzgrenzen und die Abfallrate sind wichtig, wenn breitere Pulse oder Signale mit längeren Plateauphasen gemessen werden. Wählen Sie ein Modell mit ausreichender elektrischer Reserve gegenüber dem zu erwartenden Wellenforminhalt und prüfen Sie das Verhalten von Teiler, Kabel und Messgerät als Gesamtsystem.

Für das nominelle Teilungsverhältnis wird eine Genauigkeit von ±5 % bei der jeweiligen Kalibriertemperatur angegeben: 35 °C bei Ölkalibrierung und 22 °C beim luftkalibrierten VD-305A. Jedes Gerät trägt sein exakt gemessenes Teilungsverhältnis auf dem Typenschild, und dieser Wert sollte verwendet werden, anstatt sich ausschließlich auf den Nennwert von 5.000:1 oder 10.000:1 zu verlassen. Das Verhältnis ist im Bereich von 20 bis 80 °C auf ±1 % temperaturkompensiert. Diese Kompensation beschreibt die Variation des Teilungsverhältnisses, nicht die Gesamtunsicherheit des Messsystems. Wenn geringere Unsicherheiten erforderlich sind, kalibrieren Sie die komplette Kette einschließlich Teiler, Ausgangskabel, eventueller externer Dämpfung und Erfassungsinstrument.

Nein; die angegebenen maximalen Pulsspannungswerte basieren auf Pulsdauern bis 5 µs. Längere Pulse erhöhen die Dauer der elektrischen Beanspruchung, daher sollten die aufgeführten Spannungsgrenzwerte für Öl und Luft außerhalb dieser Bedingung nicht automatisch angewendet werden. Für diese Baureihe ist keine allgemeingültige Derating-Kurve definiert, das heißt, bei längeren Pulsbreiten ist eine anwendungsspezifische Spannungsprüfung erforderlich. Auch wiederholter Betrieb, Tastgrad, Zustand des Dielektrikums und die umgebende Hoch­spannungsgeometrie müssen gegebenenfalls berücksichtigt werden, um einen geeigneten Betriebswert festzulegen. Betrachten Sie den veröffentlichten Wert als Grenze für kurze Pulse und legen Sie vor dem Einsatz längerer Pulse eine abgestimmte reduzierte Spannung fest.

Die Hülse des Ausgangssteck­verbinders muss geerdet werden, obwohl sie bei Auslieferung elektrisch vom Gehäuse isoliert ist. Diese Isolation ermöglicht es dem Installationsplaner, Ort und Ausführung des Erdanschlusses festzulegen, was zur Kontrolle von Erdschleifen im Messsystem beitragen kann. Der Hoch­spannungsleiter sollte eine glatte Oberfläche, einen ausreichenden Durchmesser und keine scharfen Spitzen oder Kanten aufweisen, die Koronaentladungen oder Überschläge begünstigen könnten. Der Außenleiter eines Standard-RG-58-Koaxialkabels kann für diese Verbindung einen praktikablen glatten Leiter bilden. Halten Sie den Leiter so weit wie möglich vom Acrylkamin, vom Teilergehäuse, vom Ausgangskabel und von anderen geerdeten Strukturen entfernt.

Die Zusatzkapazität reicht von ungefähr 8 pF beim luftkalibrierten VD-305A bis 38 pF beim VD-500A. Die Standard- und 10.000:1-Varianten des VD-305A fügen etwa 18 pF hinzu, während der VD-301 ungefähr 28 pF hinzufügt. Diese Kapazität kann bei schnellen Spannungsübergängen zusätzlichen Strom ziehen und eine hochohmige oder energiearme Pulsquelle beeinflussen. Das Modell mit der geringsten Kapazität ist daher nicht automatisch die richtige Wahl, da auch Spannungsfestigkeit, Kalibriermedium, Teilungsverhältnis und Bandbreite zur Anwendung passen müssen. Berücksichtigen Sie die angegebene Kapazität im Transientenmodell der Prüfschaltung und prüfen Sie, dass sie die zu messende Wellenform nicht wesentlich verändert.