Calibrarea centurii Rogowski

INTRODUCERE
Multe ramuri ale științei și tehnologiei sunt consumatori de curenți imensi de impuls și tensiuni de înaltă tensiune. Mai întâi de toate acestea trebuie să fie atribuite de fuziune termonucleară controlată, un radar puternic, stație de comunicație spațială, noi metode de procesare a materialelor: magnetice - ambutisare la impuls, eroziune, cu arc electric de topire într-un vid, și altele.







În prezent, au fost dezvoltate și introduse în producție dispozitive concepute pentru a asigura comutarea curenților kilo-amperi cu ratele de creștere de până la 10 11 A / s și tensiunile de comutare la 100 kV. Printre acestea se numără, în primul rând, dispozitive puternice de descărcare a mercurului și de vid, al căror principiu se bazează pe o descărcare pulsată cu curent înalt în vapori de mercur sau în vapori de material catodic. În același timp, parametrii comutatoarelor existente nu satisfac pe deplin consumatorii. În acest sens, numeroase laboratoare de cercetare, inclusiv departamentul nostru, efectuează cercetări menite să îmbunătățească în continuare proiectarea descărcătorilor existenți. Astfel de studii necesită o măsurare destul de precisă atât a formei, cât și a altor parametri ai impulsurilor de înaltă tensiune cu curent ridicat. Cu ajutorul unor instrumente convenționale, cum ar fi un ampermetru și un voltmetru, acest lucru nu se poate face. Prin urmare, s-au elaborat metode speciale pentru măsurarea curenților și tensiunilor pulsate, permițând înregistrarea unui impuls pe ecranul osciloscopului fără distorsiuni (sau cu un minim de distorsiune) și măsurarea parametrilor.

1. Să se familiarizeze cu metodele de bază de măsurare a curenților și tensiunilor impulsurilor.


2. Stocarea practică a calibrării transformatorului de curent (centura lui Rogowski) și a separatorului de tensiune ohmic utilizând un oscilograf.

PARTEA 1. METODE DE MĂSURARE A CURENTURILOR DE PULBERE ȘI A TESTELOR.
1.1 Bazele măsurătorilor pulsate.
În procesul de studiere a caracteristicilor dispozitivelor de impuls de înaltă frecvență, în timpul descărcării este necesară măsurarea potențialelor și a curenților electrozilor principali și auxiliari. Cu toate acestea, caracterul non-staționar al măsurărilor impune cerințe privind viteza echipamentului: rezoluția de timp nu trebuie să fie mai mare de 1 microsecundă.

Tensiunile ascuțite de tensiune și fluxul de impulsuri mari de curent produc senzori electromagnetici pe echipamentele de măsurare, distorsionând rezultatele măsurătorilor. Eliminarea pickup-urilor se efectuează de obicei prin scanarea multiplă a dispozitivelor de măsură și a cablurilor de alimentare și prin selectarea unui punct de împământare. În fiecare caz specific, reducerea reducerilor este o sarcină independentă.

Schema de măsurare constă, de obicei, dintr-un dispozitiv de măsurare (centura Rogowski, divizor de tensiune etc.), un cablu de conectare (de obicei coaxial) și un osciloscop. Pentru a transmite un semnal nedistorsionat de la dispozitivul de măsurare la osciloscop, cablul trebuie să fie coordonat cu acest dispozitiv.

Cablul coaxial este alcătuit dintr-un conductor de cupru central care circulă într-o haină izolatoare groasă, peste care este placată o panglică de protecție din sârmă de cupru

Orice cablu coaxial poate fi caracterizat printr-o rezistență la undă Z = (L / C), unde L și C sunt inductanța concentrată și capacitatea cablului. În funcție de relația dintre Z și rezistența la sarcină - RH, se poate observa fie modul de funcționare a undelor (la Z = Rn), fie modul de undă în picioare (la Z Rn).

În modul val de călătorie, toată energia semnalului transmis este alocată în sarcină, ceea ce asigură un semnal util maxim la intrarea dispozitivului de măsurare (oscilograf). În cazul ZRn, o parte a semnalului este reflectată din sarcină, ceea ce are ca rezultat o valoare mai mică a semnalului util la intrarea osciloscopului și distorsiunea acestuia.

De aceea, un cablu coaxial cu impedanța caracteristică Z, este conectat la ambele capete ale RL rezistență pură = Z, transmite componente de semnal de până la frecvența ultraînaltă (UHF) fără distorsiuni. Corectarea corectă a cablului este prezentată în Fig.

Fig.1. Scheme de potrivire a cablurilor.

E este sursa semnalului transmis;

Rvn - rezistența internă a sursei;

Rn - rezistența la sarcină

Circuitul din figura 1-a este realizat în cazul în care rezistența sursei este Rin> Z. Coeficientul de transfer de tensiune în circuitele din figura 1


K = Uh / Ucc = 1/2.
unde Uh este tensiunea semnalului înregistrată pe sarcină.

U este tensiunea semnalului.

Dacă intrarea osciloscopului are o rezistență scăzută și este egală cu Z, atunci Rn este pur și simplu rezistența intrării osciloscopului Rin. Majoritatea osciloscoapelor utilizate au o impedanță de intrare Rvx = 0,5 1 MΩ și Cxx = 2540 pF. Dacă osciloscop cu intrare de înaltă impedanță conectat la cablu, pentru schema de coordonate Figura 2, apoi, începând cu o anumită frecvență de tăiere, componente de înaltă frecvență ale semnalului va avea un raport de transfer de tensiune mai mică de 1/2 (adică, semnalul devine distorsionat). Acest efect se datorează creșterii componentei reactive a rezistenței la intrare a osciloscopului. Rp = 1 / Cxx până la Rp Rn.







Pentru a mări lățimea de bandă necesară pentru a reduce cantitatea fie de impedanță cablu (de exemplu, cablu cu Z = 50 ohmi, în loc de un cablu cu Z = 75 Ohm), sau descrește valoarea capacității de intrare a osciloscop.

În cazul lungimilor scurte de cabluri, în general, puteți refuza să potriviți cablul și să-l prezentați ca un capacitant suplimentar. Acest circuit este prezentat în Fig.

Fig.2. Circuit echivalent pentru comutarea osciloscopului fără a se potrivi cu cablul.
Capacitatea totală de intrare din circuitul din figura 2 este egală cu: C = Cv + Cd și reactanță: Rp = 1 / (Cvx + Cc); Dacă rezistența internă Rvn = 0, atunci acest circuit are o lățime de bandă limitată limitată doar la frecvențe foarte mari prin inductanța cablului. Dacă, totuși, Rvn> 0, atunci frecvența superioară de limitare a transmisiei de tensiune nedistorsionată este:
gr = 2frp = (Rn + Rbn) / (Rn Rin).
unde este gradul admisibil de "colaps" (distorsiune) de înaltă frecvență (în%), iar raportul de transmisie pentru tensiune este:
K = RH / (RH + RBH).
Circuitul prezentat în figura 2 este utilizat în cazul utilizării cablurilor cu lungime scurtă și a rezistenței interne mici a sursei de tensiune. Componentele de înaltă frecvență ale semnalului determină magnitudinea și forma marginii inițiale a impulsului, astfel încât durata minimă a frontului nedistorsionat trebuie să fie t = 2 / g;
1.2. Măsurarea impulsurilor de tensiune
Măsurarea de impulsuri de înaltă tensiune poate fi efectuată printr-un simplu (rezistența) a divizorului de tensiune format din două rezistențe conectate în serie R1 și R2, și, în general, R2> R „este posibil să se pună: R'0 = R“.

Condiția de despăgubire completă a divizorului este următoarea:


R0C0 = R'0C'0.
O astfel de compensare a divizorului se face atunci când este calibrată cu un condensator variabil C ".

În practică, circuitul divizor ilustrat de figura 4, are următorii parametri: R0 = 10 Megohms, R'0 = 10k, C = 470pF (Umak = 5kV), K = 1000.

Figura 6 prezintă un circuit de separare joasă-ohmic, care nu necesită compensarea capacităților parazite.

Figura 6. Schema divizorului cu rezistență scăzută
Condensatorul C este destinat să decupleze circuitul de tensiunea DC. Capacitatea sa este aleasă din starea:
C și / (R + R '),
unde u este durata impulsului; și anume Lățimea impulsului ar trebui să fie mult mai mică decât sarcina constantă a condensatorului.

În divizorul utilizat pentru măsurare, valorile rezistenței sunt: ​​- R = 15 kΩ; R '= 150 Ω (adică K = 100).

Din cauza rezistențelor relativ mici ale lui R și R ', ar trebui să aibă o sensibilitate mai mică la pickups capacitiv, în comparație cu divizori de înaltă rezistență. Cu toate acestea, un divizor capacitiv poate măsura numai o tensiune alternativă de înaltă tensiune.
1.3. Măsurarea impulsurilor curente.
Cea mai obișnuită metodă pentru măsurarea curenților pulsați este măsurarea căderii de tensiune pe rezistența scăzută Rk, inclusă în circuitul curent, numită șuntul curent din Fig.7

Figura 7. Schema de măsurare a curentului cu un șunt.
Semnalul de tensiune al mufei Um (t) se aplică la intrarea osciloscopului. shunts cantități mici, de măsurare a curentului Rsh rezistență = (0000.1-0.01) datorită Ohmi cerința influență mică asupra lanțului său, în care pulsul curge curent, și dorința de a restricționa încălzirea șuntului când curge curenți mari.

Căderea de tensiune pe șuntul Uș (t) este proporțională cu curentul, dacă rezistența de măsurare pentru domeniul de frecvență specificat este în principal activă; apoi: Um (t) = i (t) Rm. Această cerință nu este ușor de realizat în șinele cu impedanță redusă datorită inductanței lor. Pentru a reduce inductanța șuntului, se folosesc în mod obișnuit diferite structuri bifilare.

Un dezavantaj comun al circuitelor de măsură de curent prin șunturi este conexiunea electrică a circuitului de măsurare cu un test, care de multe ori duce la incapacitatea de a folosi, de exemplu, atunci când se măsoară curenti foarte mari si masurarea curentilor din plasma.

În acest scop, transformatoarele de curent sunt utilizate pe miezuri de ferită sau de fier sau transformatoare de curent fără miez (numite de obicei curele Rogowski). Transformatoarele de curent în formă de bobină toroidală sunt plasate în jurul conductorului cu un canal de curent sau de descărcare (figura 8). Bobina este închisă de rezistența activă R.



Figura 8. Circuit de măsurare curent folosind un transformator de curent

În conformitate cu legea curentului total, integrala circulară a produsului de magnitudinea intensității câmpului magnetic H produsă în bobina toroidală de curentul i1. la un element de lungime dl a oricărui contur închis în interiorul torusului este egal cu suma curenților care penetrează torusul:


; ; (3)
unde r este raza cercului din bobină.

Fluxul magnetic total φ prin bobina toroidală de-a lungul circumferinței cu raza r este egal cu:


Φ = BnS = 0HnS (4)
unde B este inducerea câmpului magnetic; - permeabilitate magnetică, n - numărul de spire în bobina, S - zona de o bobină, 0 - constanta magnetice (permeabilitate de spațiu liber = 410 -7 [H / 2 A]).

Înlocuind expresia pentru H din (3) în (4), obținem:

unde M21 - coeficientul de inducție reciprocă.

Mărimea forței electromotoare (emf) indusă în bobina de schimbarea lui Φ este egală cu:

Inducția inerentă a bobinei L, ca regulă, este determinată de expresia:

Datorită emf-ului indus în bobină. printr-un circuit închis care include bobinele bobinei și rezistența de măsurare R, curentul i2 va curge în conformitate cu legea lui Kirchhoff:

unde Rvn - rezistența rezistivă a bobinei. Expresiile (9) și (10) pot fi rescrise ca:


(11)
Să considerăm cazul în care L / (R + Rin) >> 1. Acest caz este realizat în transformatoare de curent cu miezuri magnetice (valori mari de L) și în centuri Rogowski pentru rezistențe mici (R + Rin).

Apoi, neglijând i2. relația (11) poate fi scrisă sub forma:


unde = R / n - se numește sensibilitatea centurii. Relația (13) permite ca valoarea UR să determine curentul care trece prin centura Rogowski. Atunci când se aplică un impuls dreptunghiular i1 de lungime t, semnalul la ieșirea curelei, așa cum se poate vedea din relația (11), este:
;
unde n = L / (R + Rin). Pentru valori mici de t
Vezi și:

Calibrarea centurii Rogowski

Timpuriu magmatismul mezozoice granitoid în Bureya și Terrane rhyolite central centura ori din Asia: vârsta și poziția geodinamice Sorokin1 AA Kudryashov2 NM

Cerințe tehnice pentru pregătirea unei propuneri tehnice și comerciale pentru întreținerea și pregătirea pentru verificarea de stat a cromatografilor și furnizarea amestecurilor de gaze de etalonare (pgs)

Zone climatice. Permafrostului. mlastini

Magmatismul roșcat în istoria geologică a centurii de pliere din Asia Centrală: etapele, zonele și condițiile de formare

Formarea fizică "circ" Grup pregătitor







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: