ИЭ (13.03.02) / Лабы / Отчёт 3.1

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКОГО ––––––––––––––––––– ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ ––––––––––––––––––– ЛАБОРАТОРИЯ ТЕХНИКИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ––––––––––––––––––––– –––––––––––––––––––––

Студенты Института ИЭ Группы №3231302/90201 «18» ноября 2021г. Работа принята_____________________________

Отчет о работе № 3.1

Измерение напряжения промышленной частоты

СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЙ

Рисунок 1. Принципиальная схема установки.

Замечания преподавателя:

Цели работы:

1. Снять градуировочную кривую высоковольтного испытательного трансформатора с помощью шарового разрядника

2. Измерить напряжение при помощи емкостного делителя:

а) с электростатическим вольтметром

б) с микроамперметром

3. Оценить синусоидальность высокого напряжения

Опыт 1. Снятие градуировочной кривой высоковольтного испытательного трансформатора с помощью шарового разрядника.

Поправочный коэффициент на давление для промежутков длинной до 1 м:

Поправочный коэффициент на температуру:

Поправочный коэффициент на абсолютную влажность:

Таблица 1.

Абсолютные погрешности величин.

0,1	0,5	0.5	0,5	0,5	0,5

Для определения разрядного напряжения необходимо его привести к нормальным условиям:

— разрядное напряжение при нормальных атмосферных условиях;

- измеренное разрядное напряжение;

Таблица 2.

Экспериментальные данные.

	1,0			1,5				2,0				2,5
	31	31	31		47	47	45		62	63	60		74	74	74
	31			46				62				74
	29,1			43,2				58,2				69,4

Пример расчета для 1,0 см:

- напряжение первичной обмотки трансформатора

– среднее значение

Разрядное напряжения шарового разрядника имеет амплитудное значение, приведенное к нормальным атмосферным условиям.

Определив поправочный коэффициент на атмосферные условия, следует найти амплитудное значение напряжения пробоя шарового разрядника для условий, при которых снимается градуировочная кривая, по формуле:

Таблица 3.

Амплитудное значение напряжения пробоя при условиях измерения.

	1,0	1,5	2,0	2,5
	14,2	21,1	28,5	34,0

Пример расчета для 1,0 см:

Рисунок 2. Градуировочная кривая.

На градуировочной кривой по оси абсцисс откладываются значения напряжения с первичной обмотки, а по оси ординат – значения .

Относительная погрешность измерения напряжения по градуировочной кривой может быть оценена по следующей формуле:

где , , , – абсолютные погрешности измерения расстояния между шарами, давления, температуры и напряжения; 0,03 – относительная погрешность метода измерения.

Таблица 4.

Погрешность измерения напряжения.

	1,0	1,5	2,0	2,5
	0,11	0,07	0,06	0,05

Пример расчета относительной погрешности для 1 см:

Опыт 2. Измерение напряжения при помощи емкостного делителя с электростатическим вольтметром.

Таблица 5.

Экспериментальные данные.

	1,0			1,5			2,0				2,5
	41	41,5	40,5	63,5	63	62		80	80	80		96	97	97
	41			63			80				97

- напряжение емкостного делителя

- среднее значение напряжения емкостного делителя

Амплитудное значение напряжения на высоковольтной стороне трансформатора рассчитываем по следующей формуле:

где K – коэффициент деления емкостного , делителя напряжения,

и ; ; - амплитудное значение напряжения с делителя.

Расчет коэффициента деления емкостного делителя напряжения K:

1. 

2. 

Таблица 6.

Амплитудное значение напряжения на высоковольтной стороне трансформатора.

	41	63	80	97
	38,13	58,59	74,40	180,42

Пример расчета U для 41 В:

Относительная погрешность измерения напряжения может быть оценена по следующей формуле:

где – относительная погрешность измерения коэффициента деления емкостного делителя напряжения;

– абсолютная погрешность электростатического вольтметра;

0,02 – относительная погрешность схемы измерения.

Таблица 7.

Погрешность измерения напряжения.

	41	63	80	97
	0,0308	0,0294	0,0290	0,0288

Пример расчета относительной погрешности для второго столбца:

Опыт 3. Измерение напряжения при помощи емкостного делителя с микроамперметром.

Таблица 8.

Экспериментальные данные.

	1,0			1,5			2,0			2,5
	35	35	35	51	51	49	64	63	65		80	80	80
	35			51			64			80

- ток с емкостного делителя

- среднее значение тока с емкостного делителя

Амплитудное значение напряжения на высоковольтной стороне трансформатора рассчитываем по следующей формуле:

1. 

2. 

где – сопротивление резистора,

Таблица 9.

Амплитудное значение напряжения на высоковольтной стороне трансформатора.

	35	51	64	80
	29,62	43,16	54,16	135,41

Пример расчета U для 35 мкА:

Погрешность измерения может быть оценена по следующей формуле:

где = 0,01 – относительная погрешность измерения сопротивления;

– абсолютная погрешность измерения тока микроамперметром;

0,02 – относительная погрешность схемы измерения

Таблица 10.

Погрешность измерения напряжения.

	35	51	64	80
	0,0332	0,0316	0,0310	0,0306

Пример расчета для второго столбца:

Опыт 4. Оценка синусоидальности высокого напряжения

В случае синусоидальности напряжения отношение

Таблица 11.

Оценка синусоидальности высокого напряжения

60	44,5	1,35

Таким образом значение отношения удовлетворяет условиям синусоидальности.

Вывод:

1. В ходе работы были испытаны различные методы измерения высоковольтного напряжения. Простейший способ основан на использовании понижающего трансформатора. Однако, из-за нелинейности характеристик магнитопровода и зависимости от типа нагрузки, такой расчет не будет давать достаточной точности. И поэтому, для трансформатора определяется градуировочная характеристика – зависимость напряжения на высоковольтной стороне трансформатора от напряжения на низковольтной (таблица 2). Получившаяся характеристика имеет характер прямой.

2. Есть и другие способы измерения напряжения: с помощью емкостного делителя и вольтметра (таблица 5) или микроамперметра (таблица 8). В обоих случаях происходит пересчет по известным емкостям делителя.

3. Была оценена синусоидальность высокого напряжения (табл. 11). Напряжение считается синусоидальным, если отношение удовлетворяет интервалу . Из полученного значения отношения напряжений видно, что оно удовлетворяет данному условию .