Diviseurs capacitifs haute tension

Choisissez d’abord le diélectrique d’utilisation, car le rapport de division calibré et la tension d’impulsion maximale dépendent du fait que le diviseur soit utilisé dans l’huile ou dans l’air. Les modèles calibrés pour l’huile couvrent des tensions d’impulsion maximales de 300 à 500 kV, tandis que leurs limites spécifiées dans l’air vont de 50 à 90 kV. La version dédiée VD-305A-AIR est calibrée à 5 000:1 dans l’air et est prévue pour 50 kV, avec une capacité ajoutée d’environ 8 pF. Une unité calibrée pour l’huile à 5 000:1 peut passer à environ 11 500:1 dans l’air, tandis que le VD-500A peut passer à environ 23 000:1. Lors du choix du modèle, indiquez le milieu diélectrique prévu plutôt que d’appliquer à une installation dans l’air un facteur de calibration pour l’huile.

Le rapport de division détermine la tension approximative fournie à l’instrument de mesure ; il doit donc être pris en compte avec la tension d’entrée maximale admissible de l’instrument. Avec un rapport de 5 000:1, une entrée de 300 kV produit une sortie nominale de 60 V, tandis que 50 kV produisent environ 10 V. Avec un rapport de 10 000:1, 300 kV produisent environ 30 V et 500 kV environ 50 V. Ces calculs reposent sur des rapports nominaux ; pour la mise à l’échelle finale de la forme d’onde, il convient d’utiliser le rapport exact mesuré indiqué sur chaque diviseur. Toute atténuation externe, les effets du câble et les limites de l’instrument de mesure doivent également être pris en compte lors de la définition de la chaîne d’acquisition complète.

Pas sans évaluer et calibrer séparément le réseau de mesure obtenu. Les plages de fréquences et les taux d’affaissement annoncés sont spécifiés avec une charge de 1 MΩ ; le passage à une entrée de 50 Ω peut donc modifier le comportement de division et rendre invalides les valeurs de réponse indiquées. La résistance interne de 50 Ω entre la bague de prise de signal et le conducteur central de sortie ne suffit pas, à elle seule, à faire du diviseur une source conventionnelle adaptée à 50 Ω. Le câble supplémentaire, la terminaison et la charge de l’instrument peuvent également influencer la forme d’onde observée. Pour les mesures nécessitant une terminaison de 50 Ω, modélisez l’ensemble du réseau et confirmez son rapport, sa bande passante et sa réponse impulsionnelle dans les conditions de raccordement prévues.

Utilisez la plage de fréquences pour évaluer la couverture spectrale requise et la valeur de temps de montée pour juger dans quelle mesure le diviseur peut suivre le front d’une impulsion rapide. Les variantes VD-305A montent jusqu’à 4 MHz et offrent un temps de montée exploitable de 100 ns, tandis que le VD-301 atteint 3 MHz avec un temps de montée de 150 ns. Le VD-500A, conçu pour des tensions plus élevées, monte jusqu’à 2 MHz et présente un temps de montée exploitable de 200 ns. Les limites en basse fréquence et l’affaissement sont également importants pour mesurer des impulsions plus larges ou des signaux avec des paliers de plus longue durée. Choisissez un modèle offrant une marge électrique par rapport au contenu de forme d’onde attendu et vérifiez la réponse du diviseur, du câble et de l’instrument de mesure comme un système unique.

Le rapport de division nominal est donné avec une précision de ±5 % à la température de calibration correspondante, soit 35 °C pour la calibration dans l’huile et 22 °C pour le VD-305A calibré dans l’air. Chaque unité porte sur sa plaque signalétique son rapport de division exact mesuré, et c’est cette valeur qu’il convient d’utiliser plutôt que de se fier uniquement à la valeur nominale de 5 000:1 ou 10 000:1. Le rapport est compensé en température à ±1 % sur la plage de 20 à 80 °C. Cette compensation décrit la variation du rapport du diviseur, et non l’incertitude totale du système de mesure. Pour des exigences d’incertitude plus strictes, calibrez la chaîne complète, y compris le diviseur, le câble de sortie, toute atténuation externe et l’instrument d’acquisition.

Non ; les valeurs nominales de tension d’impulsion maximale indiquées sont basées sur des durées d’impulsion allant jusqu’à 5 µs. Des impulsions plus longues augmentent la durée de sollicitation électrique ; les limites de tension dans l’huile et dans l’air indiquées ne doivent donc pas être appliquées automatiquement en dehors de cette condition. Aucune courbe universelle de déclassement n’est définie pour cette gamme, ce qui signifie que des largeurs d’impulsion plus importantes exigent une évaluation de tension spécifique à l’application. Le fonctionnement répétitif, le cycle de service, l’état du diélectrique et la géométrie haute tension environnante peuvent également devoir être pris en compte pour déterminer un niveau de fonctionnement approprié. Considérez la valeur publiée comme une limite pour impulsions courtes et obtenez une tension déclassée validée avant d’utiliser des impulsions plus longues.

La coque du connecteur de sortie doit être raccordée à la terre, même si elle est électriquement isolée du boîtier à la livraison. Cette isolation permet au concepteur de l’installation de choisir l’emplacement et la configuration du raccordement à la terre, ce qui peut aider à maîtriser les boucles de masse dans le système de mesure. Le conducteur haute tension doit présenter une surface lisse, un diamètre suffisant et ne comporter ni pointes ni arêtes vives susceptibles de favoriser l’effet couronne ou l’amorçage. Le conducteur extérieur d’un câble coaxial standard RG-58 peut constituer un conducteur lisse pratique pour ce raccordement. Tenez le conducteur aussi éloigné que possible de la cheminée en acrylique, du boîtier du diviseur, du câble de sortie et des autres structures mises à la terre.

La capacité ajoutée va d’environ 8 pF pour le VD-305A calibré dans l’air à 38 pF pour le VD-500A. Les variantes standard et 10 000:1 du VD-305A ajoutent environ 18 pF, tandis que le VD-301 ajoute environ 28 pF. Cette capacité peut appeler un courant supplémentaire lors de transitions de tension rapides et peut influencer une source d’impulsions à haute impédance ou à faible énergie. Le modèle à plus faible capacité n’est donc pas automatiquement le bon choix, car la tension nominale, le milieu de calibration, le rapport de division et la bande passante doivent aussi correspondre à l’application. Intégrez la capacité indiquée dans le modèle transitoire du circuit d’essai et vérifiez qu’elle ne modifie pas sensiblement la forme d’onde mesurée.