18. Измерение высокого напряжения с помощью шаровых разрядников.

Шаровой разрядник ШР при градуировке является эталонным измерительным прибором со шкалой в виде таблицы 50%-х разрядных напряжений U_50%, установленной ГОСТом. Измерение при помощи шаров импульсного напряжения производится в режиме автоматического срабатывания ГИН. Расстояние между измерительными шарами устанавливается поочередно (S = 2…4 см) и, регулируя амплитуду импульсов ГИН, добиваются для выставленных значений вероятности пробоя промежутка 0,5 (Р_пр = 0,5). Далее находится соответствующее табличное разрядное напряжение U_50%, _табл. Фактически амплитуда импульса определяется с учетом поправки на атмосферные условия:

,

где , p – давление, мм рт. столба; Т – абсолютная температура, К.

При нормальных атмосферных условиях (p₀ = 760 мм рт. ст., t₀ = 20⁰С)  = 1.

Для измерения высоких постоянных напряжений используется три основных метода: измерение с помощью измерительного шарового разрядника, измерение электростатическим вольтметром и измерение с помощью добавочных резисторов.

Измерительный шаровой разрядник представляет собой два металлических шара с хорошо обработанными поверхностями и с возможностью изменения расстояния между шарами. Этот разрядник считается очень надежным прибором для измерения постоянного напряжения, а также для измерения амплитуды переменного и импульсного напряжений. Разброс разрядных напряжений шарового разрядника не превышает , и при соблюдении условий измерения напряжения такова же и погрешность измерения напряжения.

Возможность измерения основана на законе Пашена, который связывает пробивное напряжение промежутка с расстоянием между поверхностями шаров. Зависимости пробивных напряжений от расстояния для шаров разных диаметров приведены в специальных таблицах, полученных путем тщательной обработки многочисленных экспериментальных данных. Таблицы составлены для давления воздуха 760 мм рт.ст. и температуры 20^оС. При других атмосферных условиях требуется корректировка табличного значения пробивного напряжения на относительную плотность воздуха.

Для защиты поверхности шаров от оплавления при пробое последовательно с разрядником устанавливается резистор сопротивлением, выбираемым из соотношения 1..10 Ом/В.

Если проводятся измерения самим разрядником, то шары медленно сближаются до пробоя. По таблице для данного диаметра шаров из расстояния определяют разрядное напряжение, которое умножают на поправочный коэффициент, равный относительной плотности воздуха , если последняя отличается от единицы не более чем на 10% (то есть искомое пробивное напряжение равно табличному значению, умноженному на относительную плотность воздуха).

19. Измерение высокого напряжения при помощи делителей напряжения.

Емкостные делители напряжения позволяют измерять высокие переменные напряжения с помощью низковольтных вольтметров, обеспечивая точное повторение формы высокого напряжения на низковольтном выходе. Последнее требование важно в случае контроля гармонического состава переменного напряжения.

Омические делители на основе резисторов на переменном напряжении не пригодны ввиду наличия паразитных емкостей, что требует применения резисторов со сравнительно небольшим сопротивлением и большой рассеиваемой мощностью; индуктивные делители обладают нелинейностью параметров и паразитными емкостными и омическими свойствами.

Емкостный делитель имеет высоковольтное плечо C1 (рис. 11.2) и низковольтное плечо C2. Емкость высоковольтного плеча много меньше емкости низковольтного плеча, и практически все высокое напряжение приходится на высоковольтное плечо, которое часто выполняют последовательным соединением нескольких конденсаторов. Входное и выходное напряжения делителя связаны друг с другом коэффициентом деления делителя

Делитель напряжения должен удовлетворять трем основным требованиям:

- выполнение изоляции делителя таким образом, чтобы отсутствовали частичные разряды, искажающие - форму кривой измеряемого напряжения;

- точное совпадение форм кривых входного и выходного напряжений;

- малая загрузка измеряемых цепей.

- Первое требование приводит к тому, что высота делителя напряжения (не только емкостного, но и омического делителя) составляет обычно 2.5 м/МВ для постоянных напряжений и грозовых импульсов и около 5 м/МВ (эффективное значение) для переменного напряжения.

Искажение формы выходного напряжения (или зависимость коэффициента деления от частоты) возникает из-за ограничения частотного диапазона работы конденсаторов делителя, из-за влияния паразитных индуктивностей схемы и из-за подключения входного сопротивления вольтметра. Для снижения влияния последнего фактора необходимо соблюдать условие  на нижней границе частотного диапазона работы делителя.

Малая загрузка измеряемых цепей создается при малой емкости высоковольтного плеча делителя, однако при слишком малых емкостях становится заметным влияние окружающих предметов на коэффициент деления. Практически при достаточно большой высоте делителя удельная емкость высоковольтного плеча должна быть не менее 30-50 пФ/м.