Въведение
Много клонове на науката и технологиите са потребители огромни импулсни токове и високо напрежение. На първо място те трябва да бъдат приписвани на контролирания термоядрен синтез, мощен радар, пространство комуникация станция, нови методи за обработка на строителни материали: магнитна - импулс печат, искра ерозия, електрическа дъга топене във вакуум, и др.
Сега беше разработена и пусната в производство устройства, способни да осигурят преминаването килоамперен течения се увеличи с скорости до 10 11A / и и да преминете на напрежението до 100kV. Те включват, по-специално, с висока мощност живак вакуум и отвеждане, операция се основава на силнотоков освобождаване импулс в живачни пари или пара на катоден материал. Въпреки това, параметрите на съществуващите ключове не са напълно доволни клиенти. В тази връзка, в много изследователски лаборатории, включително и нашия отдел, проведени изследвания, насочени към по-нататъшното подобряване на дизайна на съществуващите устройства за отвеждане. Такива изследвания се нуждаят от по-скоро точно измерване, тъй като формата и други параметри на висок ток пулса на високо напрежение. С конвенционалните устройства, като например амперметър и волтметър не може да направи това. Ето защо, специални методи за измерване на пулса на тока и напрежението са разработени до изкривяване (или с минимално изкривяване), за да се регистрирате пулса на екрана на осцилоскоп и измерване на параметрите му.
1. Oznakomitsya с основните методи за измерване на пулса на тока и напрежението.
2. Практически развитие на калибриране токов трансформатор (Роговски бобина) и омичният делителя на напрежение с осцилоскоп.
ЧАСТ 1. МЕТОДИ ЗА ОТЧИТАНЕ НА PULSE токове и напрежения.
1.1 Основи натоварени измервания.
В процеса на изследване на характеристиките на импулсно устройства трябва да се измерва по време на потенциали изпразване и токове при основни и спомагателни електродите. Въпреки това, преходен характер на измервания налага изисквания за работата на оборудване: темпоралната резолюция трябва да бъде не повече от 1mks.
Внезапното токови удари и импулси на високи токове поток произвеждат електромагнитни смущения в апаратура, нарушаване на резултатите от измерването. Премахването смущения се произвежда, като правило, повтарящи скрининг инструменти и избор на свързващите кабели и точката на заземяване. Във всеки случай намаляването на смущения е отделна задача.
настройка тест обикновено се състои от измервателен уред (Rogowski намотка, делител на напрежение, и т.н.), свързващ кабел (обикновено коаксиален) и осцилоскоп. За да предавате ненарушена сигнал от уреда за измерване на осцилоскоп трябва да е координация на кабела с това устройство.
Коаксиален кабел съдържа централна меден проводник разширяване в дебел изолационен корпус, върху който е облечен екраниране оплетка от медна тел
Всяко коаксиален кабел може да се характеризира с характеристика импеданс Z = (L / C), където L и С -rassredotochennye кабел индуктивност и капацитет. В зависимост от съотношението между товарен импеданс Z и - R 'може да бъде постоянен режим вълна (RL Z) режим пътуваща вълна (Z = R') кабел или, или.
В режим на бягаща вълна, цялата енергия на сигнала предаване се разпределя натоварването, което осигурява най-високо полезния сигнал на входа на измервателното устройство (осцилоскоп). В случай, че R 'Z) на сигнала, отразена от натоварването, което води до по-малка стойност на полезния сигнал при въвеждане на осцилоскоп и изкривяване.
Следователно, коаксиален кабел с характеристика импеданс Z, е свързан към двата края на чист съпротивление RL = Z, предава сигнали компоненти до свръхвисока честота (UHF) без изкривяване. Правилната координация на кабела е показано на фигура 1.
Фиг.1. адаптер за кабел за верига.
Е - източник на излъчвания сигнал;
RVN - вътрешно съпротивление на източника;
RL - съпротивление
Фигура 1-схема се осъществява в случай, че източник импеданс RVN> предаване Z. коефициент напрежение в схеми Фиг.1
К = Un / Usig = 1/2.
където Un - напрежение на сигнала, записана от товара.
Usig - напрежение на сигнала.
Ако осцилоскоп е nizkoomnyy и Z, тогава R 'е просто Rin осцилоскоп входно съпротивление. Повечето са заети осцилоскопи входно съпротивление Rin = 0.5 CVH 1 мегом и 25 = 40 PF. Ако осцилоскоп с вход високо съпротивление, свързано към кабела, за координирано схема Фигура 2, след това, като се започне с определена гранична честота, високите честотни компоненти на сигнала ще имат съотношение прехвърляне напрежение по-малко от 1/2 (т.е., сигналът става нарушена). Този ефект се дължи на увеличението на реактивната компонента на осцилоскоп вход импеданс. Rp = 1 / Cin до Rp RH.
За увеличаване на честотната лента е необходимо или да се намали количеството на кабел импеданс (например кабел с Z = 50 ома, вместо кабел с Z = 75 ома), или намаляване на стойността на входния капацитет на осцилоскоп.
В случай на къси дължини на кабелите да се откажете от кабелна съвпадение, и го представя като допълнителен капацитет Ck. Тази електрическа схема е показан на фигура 2.
Фиг.2. Еквивалентната схема на осцилоскоп без съгласието на кабела.
Общо вход капацитет на Схема Фиг.2 е: С = Cin + Ck и съпротивление: Rp = 1 / (Ck + Cin); Ако вътрешното съпротивление RVN = 0, тази схема има по-голяма честотна лента, ограничена само при много високи честоти, индуктивността на кабела. Ако RVN> 0, горна граница на честотата на предаване на ненарушена напрежение е:
с = 2fgr = (R '+ RVN) / (R' RVN).
където - степента на допустимата "язовир" (т.е. изкривяване) на висока честота (в%), и съотношението на пренос на напрежението е:
К = RL / (RL + RVN).
Схемата, показана на Фиг.2 се използва в случай на кабели от къса дължина и малко вътрешно съпротивление на източник на напрежение. Високочестотни компоненти на сигнала определят големината и формата на водещ ръб импулс, така че минималната продължителност трябва да ненарушена пред т = 2 / C;
1.2. Измерване на импулси на напрежение
Измерване на високоволтови импулси може да се осъществи чрез просто (съпротивлението) на делител на напрежение, съставен от две последователно свързани съпротивления R1 и R2, и, обикновено, R2> R ', е възможно да се постави: R'0 = R'.
Състоянието на пълно обезщетение разделител е следния израз:
R0 С0 = R'0 C'0.
Тази компенсация се извършва при делител калибриране си посредством променливия кондензатор C ''.
На практика, делител верига показано на фигура 4, има следните параметри: R0 = 10 megohms, R'0 = 10k, С = 470pF (Umak = 5kV), К = 1,000.
Фигура 6 показва схема на нисък импеданс делител, който не изисква компенсация на паразитни капацитети.
Фигура 6. Схема нисък импеданс разделител
С кондензатор е предназначена за изолиране на DC напрежение верига. Капацитетът му е избрано от условието:
И C / (R + R '),
и където - продължителността на импулса; т.е. продължителност на импулса трябва да бъде много по-малък в сравнение с постоянния кондензатор зареждане.
Както се използва размери за стойности на съпротивлението делител включва: - R = 15 ома; R '= 150 ома (т.е., K = 100).
Поради относително ниско съпротивление R и R 'трябва да има по-ниска чувствителност към капацитивен прослушване, в сравнение с високо съпротивление разделители. Въпреки това, капацитивен делител е в състояние да измерва само променлив високо напрежение.
1.3. Измервателни токови импулси.
Най-често срещаният метод за измерване на импулсен ток е измерване на напрежението в токовата верига включени в резистор RSH ниско съпротивление нарича ток шунт Фиг.7
Фигура 7. Шофиране ток измерване шънт.
Сигналът за напрежение от шунт Un (т) се подава към входа на осцилоскоп. Малки количества шънтове ток за измерване на съпротивление Rsh = (0000.1 - 0.01) поради изискването ома незначително влияние върху нейната верига, където импулсен ток потоци, и желанието да се ограничи нагряването на шънта когато тече големи токове.
Падът на напрежението в шунт Un (Т) пропорционално на тока при измерване за дадена честотна лента съпротивлението е по същество активно вещество; тогава: Ун (т) = I (т) Rsh. Това изискване е трудна за прилагане на ниско съпротивление шънт поради тяхната индуктивност. За да се намали индуктивност на шънт обикновено се използват различни бифилярно строителство.
Общ недостатък на токови вериги измерване чрез шънтове е електрическа връзка на измервателната верига с тест, което често води до невъзможност да се използват, например, при измерване на много високи токове, и измерване на токове в плазмата.
За тази цел, токови трансформатори, използвани за пръстеновидните ядра на феритни или железни или Coreless токови трансформатори (които обикновено се наричат Rogowski намотка). Токови трансформатори под формата на тороидална намотка поставя около проводник, носещ ток или освобождаване канал (Фигура 8). Бобината е затворен с R. на резистентност
Фигура 8. Шофиране измерване на ток от токов трансформатор
В съответствие със закона от общия ток кръгов интеграл на продукта на магнитното поле интензивност Н, генерирани в тороидална намотка ток i1. на елемент на дължина дл всяка затворена верига вътре в тороид е сумата от течения, преминаващ през тороид:
; ; (3)
където R - радиус на окръжност в бобината.
Общият магнитния поток F чрез тороидална намотка по окръжността с радиус R е дадено от:
F = BNS = 0HnS (4)
където В - магнитна индукция; - магнитна проницаемост, п - броят на завъртанията в бобината, S - площ на една серпентина, 0 - магнитна константа (пропускливост на свободно пространство = 410 -7 [Н / 2]).
Заместването на експресията за Н (3) в (4) получаваме:
където M21 - взаимно съотношение.
Големината на електродвижещото напрежение (EMF), предизвикана в бобината чрез промяна на О се равнява на:
Самостоятелно индуктивност на бобина L на, като правило, се изчислява по формулата:
Поради предизвикана електродвижещото напрежение в бобината по затворен контур, състоящ се от завои конвектори, както и измерване на съпротивление R, сегашната i2 ще тече в съответствие с правото на Кирхоф:
където RVN - резистивен резистентност намотка. Експресия (9) и (10) може да бъде презаписано, както следва:
(11)
Да разгледаме случая, където L / (R + RVN) >> 1. Този случай се осъществява в токовия трансформатор с магнитна сърцевина (големи стойности на L) и бобина Rogowski при ниски съпротивления (R + RVN).
След това, да се пренебрегва i2. връзка (11) може да се запише като:
където = R / п - нарича чувствителност колан. Уравнение (13) позволява на най-голямата UR определи токът през намотката Роговски. При прилагането на правоъгълна токов импулс i1 dlitelnostyu т, изходният сигнал на колана, както се вижда от връзка (11), е равен на:
;
където п = L / (R + RVN). За малки стойности на тон
Вижте също:
Калибриране Rogowski колан
Рано мезозойската Гранитоид магматизма в Bureya и риолит terrane Централна Азия пъти пояс: възраст и геодинамични позиция Sorokin1 AA Kudryashov2 NM
Технически изисквания за изготвяне на технически и търговски предложения за поддържането и подготовката за ГХ държавни проверка и доставка на газови смеси за калибриране (ТГС)
Климатичните зони. Дълбоко замръзналата земя. блата
Редки метали магматизма в геоложка история на азиатската колан Централна пъти: етапи, райони и условия за образуване
Физически упражнения за образование "цирк" подготвителна група
Свързани статии