Capacitieve hoogspanningsdelers

Kies eerst het werkende diëlektricum, omdat de gekalibreerde delingsverhouding en de maximale pulsspanning afhangen van de vraag of de spanningsdeler in olie of in lucht wordt gebruikt. De in olie gekalibreerde modellen dekken maximale pulsspanningen van 300 tot 500 kV, terwijl hun opgegeven limieten in lucht variëren van 50 tot 90 kV. De speciale VD-305A-AIR is in lucht gekalibreerd op 5.000:1 en geschikt tot 50 kV, met ongeveer 8 pF toegevoegde capaciteit. Een in olie gekalibreerde 5.000:1-uitvoering kan in lucht verschuiven naar circa 11.500:1, terwijl de VD-500A kan verschuiven naar ongeveer 23.000:1. Geef bij de modelkeuze de beoogde diëlektrische omgeving op, in plaats van een oliekalibratiefactor toe te passen op een installatie in lucht.

De delingsverhouding bepaalt welke spanning ongeveer aan het meetinstrument wordt geleverd en moet daarom worden beoordeeld in combinatie met de maximale ingangsspecificatie van het instrument. Bij 5.000:1 levert een ingang van 300 kV nominaal 60 V uitgangsspanning op, terwijl 50 kV ongeveer 10 V oplevert. Bij 10.000:1 levert 300 kV ongeveer 30 V op en 500 kV ongeveer 50 V. Deze berekeningen zijn gebaseerd op nominale verhoudingen; voor de uiteindelijke schaal van de golfvorm moet de exact gemeten verhouding worden gebruikt die op de afzonderlijke spanningsdeler staat vermeld. Eventuele externe verzwakking, kabeleffecten en limieten van het meetinstrument moeten ook worden meegenomen bij het definiëren van de volledige meetketen.

Niet zonder het resulterende meetnetwerk afzonderlijk te evalueren en te kalibreren. De opgegeven frequentiebereiken en droop-snelheden zijn gespecificeerd bij een belasting van 1 MΩ, dus het wijzigen van de ingang naar 50 Ω kan het delingsgedrag veranderen en de opgegeven responswaarden ongeldig maken. De interne weerstand van 50 Ω tussen de pick-upring en de middelste uitgangsgeleider maakt de spanningsdeler op zichzelf nog geen conventionele op 50 Ω afgestemde bron. Extra kabels, afsluiting en instrumentbelasting kunnen de waargenomen golfvorm eveneens beïnvloeden. Voor metingen die een afsluiting van 50 Ω vereisen, moet het volledige netwerk worden gemodelleerd en moeten verhouding, bandbreedte en pulsrespons onder de beoogde aansluitomstandigheden worden bevestigd.

Gebruik het frequentiebereik om te bepalen welke spectrale dekking nodig is, en de stijgtijd om te beoordelen hoe nauwkeurig de spanningsdeler een snelle pulsflank kan volgen. De VD-305A-varianten lopen door tot 4 MHz en bieden een bruikbare stijgtijd van 100 ns, terwijl de VD-301 3 MHz haalt met een stijgtijd van 150 ns. De VD-500A voor hogere spanningen loopt door tot 2 MHz en heeft een bruikbare stijgtijd van 200 ns. Ook laagfrequentlimieten en droop zijn van belang bij het meten van bredere pulsen of signalen met langere vlakke topperioden. Kies een model met voldoende elektrische marge boven de verwachte golfvorminhoud en verifieer de respons van spanningsdeler, kabel en meetinstrument als één systeem.

De nominale delingsverhouding heeft een opgegeven nauwkeurigheid van ±5% bij de relevante kalibratietemperatuur: 35 °C voor kalibratie in olie en 22 °C voor de in lucht gekalibreerde VD-305A. Op elk exemplaar staat de exact gemeten delingsverhouding op het typeplaatje vermeld, en die waarde moet worden gebruikt in plaats van alleen af te gaan op de nominale waarde van 5.000:1 of 10.000:1. De verhouding is temperatuurgecompenseerd tot ±1% over het bereik van 20 tot 80 °C. Deze compensatie beschrijft de variatie van de delingsverhouding en niet de totale onzekerheid van het meetsysteem. Als strengere onzekerheidseisen gelden, kalibreer dan de volledige keten, inclusief spanningsdeler, uitgangskabel, eventuele externe verzwakking en het acquisitie-instrument.

Nee; de opgegeven maximale pulsspanningswaarden zijn gebaseerd op pulsduur tot 5 µs. Langere pulsen vergroten de duur van de elektrische belasting, waardoor de vermelde spanningslimieten voor olie en lucht buiten die voorwaarde niet automatisch mogen worden toegepast. Voor deze reeks is geen universele deratingcurve gedefinieerd, wat betekent dat langere pulsbreedten een toepassingsspecifieke spanningsbeoordeling vereisen. Ook repetitieve werking, duty cycle, de toestand van het diëlektricum en de omliggende hoogspanningsgeometrie kunnen moeten worden meegenomen bij het vaststellen van een geschikt bedrijfsniveau. Beschouw de gepubliceerde specificatie als een grens voor korte pulsen en vraag een overeengekomen gereduceerde spanning aan voordat u langere pulsen gebruikt.

De mantel van de uitgangsconnector moet met aarde worden verbonden, ook al is deze bij levering elektrisch geïsoleerd van de behuizing. Dankzij die isolatie kan de installatieontwerper de locatie en uitvoering van de aardverbinding kiezen, wat kan helpen aardlussen in het meetsysteem te beheersen. De hoogspanningsgeleider moet een glad oppervlak en voldoende diameter hebben, zonder scherpe punten of randen die corona of overslag kunnen bevorderen. De buitengeleider van een standaard RG-58-coaxkabel kan voor deze verbinding een praktische gladde geleider vormen. Houd de geleider zo ver als praktisch mogelijk uit de buurt van de acryl schoorsteen, de behuizing van de spanningsdeler, de uitgangskabel en andere geaarde structuren.

De toegevoegde capaciteit loopt van ongeveer 8 pF voor de in lucht gekalibreerde VD-305A tot 38 pF voor de VD-500A. De standaard- en 10.000:1-varianten van de VD-305A voegen ongeveer 18 pF toe, terwijl de VD-301 ongeveer 28 pF toevoegt. Deze capaciteit kan extra stroom trekken tijdens snelle spanningsovergangen en daardoor een hoogohmige of energiearme pulsbron beïnvloeden. Het model met de laagste capaciteit is daarom niet automatisch de juiste keuze, omdat ook spanningsspecificatie, kalibratiemedium, delingsverhouding en bandbreedte bij de toepassing moeten passen. Neem de opgegeven capaciteit op in het transiënte model van het testcircuit en controleer of deze de gemeten golfvorm niet wezenlijk verandert.