Hoogspanningscondensatorverdeler

Hoogspanningscondensatordelers worden vaak ook gebruikt om hoge spanningen te meten. Capacitieve spanningsdelers bepalen de spanningsval op basis van de reactantie van het condensatornetwerk en werken als zodanig niet als DC-spanningsdelers. Condensatoren blokkeren immers DC en zorgen ervoor dat er geen stroom vloeit.

Sensormetingen

• Met behulp van een hoogspanningscondensatorverdeler kunnen microcontrollers sensorweerstanden meten. De onbekende sensorweerstand wordt in serie geplaatst met een bekende weerstand, waardoor een hoogspanningscondensatorverdeler ontstaat. De microcontroller kan vervolgens een bekende spanning over de verdeler toepassen en de ADC van de microcontroller wordt aangesloten op het middelste knooppunt tussen de sensor en de weerstand. Deze methode wordt vaak gebruikt om de temperatuur te meten met behulp van temperatuurgevoelige weerstanden zoals thermistoren en weerstandstemperatuurdetectoren (RTD's).
• Drie-input potentiometers kunnen ook worden gebruikt als hoogspanningscondensatorverdeler. Ze zijn handig voor radio's en andere apparaten met analoge knoppen. Wanneer de as van de potentiometer wordt gedraaid, beweegt de middenaftakkingswisser langs de weerstand en produceert een toename of afname van de weerstand, overeenkomend met de hoek van de as. Als een stabiele spanning is aangesloten op het ene uiteinde van de potentiometer, het andere op de aarde en de wisser op een ADC, kan de hoek van de knop worden berekend.

Hoogspanningsmeting

• Een hoogspanningscondensatordeler kan worden gebruikt om een ​​bijzonder hoge spanning terug te schalen naar een fractie en vervolgens te meten met een voltmeter. De hoge spanning wordt gebruikt om de VIN van de deler van stroom te voorzien, waarbij de uitvoer wordt teruggeschaald om binnen het bereik van de meter te vallen. Er zijn hoogspanningsweerstanddelerprobes die zijn ontworpen om spanningen tot honderden kilovolts te meten.
• In deze ontwerpen worden echter specifieke hoogspanningsweerstanden gebruikt, omdat ze hoge spanningen en stromen met bijpassende temperatuurcoëfficiënten moeten kunnen verwerken om nauwkeurige resultaten te leveren. Capacitieve delerprobes worden ook gebruikt voor spanningen in de honderden millivolts, omdat de warmte die vrijkomt bij weerstanden soms te veel kan zijn.

Signaalniveauverschuiving
Een hoogspanningscondensatorverdeler kan worden gebruikt om het niveau van een signaal aan te passen, met name digitale signalen. Bijvoorbeeld, niveauverschuiving van een gemeenschappelijk 5V HIGH digitaal signaal naar een 3,3V digitaal signaal. Met een hoogspanningscondensatorverdeler kan een ruwe niveauverschuiving worden gemaakt om logische circuits die op 5V werken, te laten communiceren met circuits die op 3,3V werken. Zonder deze niveauverschuiving kan het leveren van een 3,3V logische microcontroller met een HIGH van 5V resulteren in permanente schade aan het circuit. Door een weerstandsconfiguratie te gebruiken zodat VOUT / VIN=3.3 / 5=RA / RTOTAL kan het 5V-logische circuit communiceren met het 3,3V-circuit. Om dit mogelijk te maken, moet de bronimpedantie van het 5V-signaal echter laag zijn en moet de 3,3V-ingangsimpedantie hoog zijn. Bovendien, als de ingangsimpedantie capacitieve elementen heeft, zal het gebruik van een volledig resistieve verdeler onbedoeld een RC-filter creëren, wat de datasnelheid kan beperken. Het toevoegen van een condensator in serie met de bovenste weerstand (waardoor beide benen van de verdeler capacitief en resistief worden) kan helpen dit te verhelpen.

Weerstandsspanningsdeler
De interne weerstand is pure weerstand, met eenvoudige structuur, handig gebruik, hoge meetnauwkeurigheid en goede stabiliteit, en wordt veel gebruikt. Onder de voorwaarde van bliksemimpulsspanning heeft het gebruik van weerstandsspanningsdeler als conversie-apparaat bepaalde voordelen:
1) Wanneer het gewikkeld is met koperdraad met een lage temperatuurcoëfficiënt of Kama-draad met een lage temperatuurcoëfficiënt en een hoge weerstandscoëfficiënt, heeft het een hoge temperatuurstabiliteit en stabiliteit op de lange termijn.
2) De responskarakteristieken van de weerstandsspanningsdeler met samendrukbaarheid kunnen hoger zijn.
Vanwege de bovenstaande voordelen zijn veel standaard meetsystemen samengesteld uit weerstandsspanningsdeler. Het heeft echter enkele tekortkomingen:
1) Om een ​​hoge responsprestatie na te streven, mag de weerstand niet te hoog zijn. Omdat het de belasting van de impulsspanningsgenerator beïnvloedt, zal de toegang de halfpiektijd van de schokgolf verkorten. Het kan echter over het algemeen worden opgelost door de golfstaartweerstand van de generator aan te passen.
Ook vanwege bovenstaande redenen is het lastig om de schakelimpulsspanning van weerstandscondensatoren te meten.
De fout die ontstaat wanneer de weerstandsspanningsdeler de transiënte pulsspanning meet, is gerelateerd aan het product van de weerstandswaarde en de strooicapaciteit naar de grond, dus de grootte en invloed van de strooicapaciteit naar de grond moeten worden geminimaliseerd. De weerstandsspanningsdeler moet de inductantie zoveel mogelijk verminderen. Om deze reden moet de Kama-draad of koperdraad strak worden gewikkeld op een isolerende buis, met alleen een dun isolatiepapier tussen de lagen, en vervolgens worden ondergedompeld in de isolerende cilinder met transformatorolie om de grootte van de spanningsdeler te verkleinen, de capaciteit naar de grond te verminderen en een afschermingsring op de bovenkant te installeren ter compensatie. Zie Afbeelding 1 voor de structuur
De fout die de weerstandsspanningsdeler genereert bij het meten van de impulsspanning is gerelateerd aan het product van de weerstandswaarde R en de strooicapaciteit C naar de grond. Dus we kunnen de corresponderende parameters veranderen om de prestaties van de weerstandsspanningsdeler te verbeteren. Bijvoorbeeld, de weerstandsspanningsdeler voor het meten van hoge spanning snelle puls, de weerstandsspanningsdeler met de beste vierkante golfrespons, twee soorten hoge spanning nanoseconde weerstandsspanningsdeler met variabele doorsnede, de kleine microseconde niveau 200kV impuls weerstandsspanningsdeler, en de nieuwe 600kV impuls weerstandsspanningsdeler.

Capacitieve spanningsdeler
De capacitieve spanningsdeler die wordt gebruikt voor het meten van pulsspanning kan worden onderverdeeld in twee typen. De hoogspanningsarm van de ene spanningsdeler bestaat uit meerdere hoogspanningscondensatoren, terwijl de hoogspanningsarm van de andere spanningsdeler slechts één condensator heeft. Het eerste type spanningsdeler is meestal samengesteld met olie-papier-geïsoleerde pulscondensator met isolerende schaal. Het is vereist dat de inductantie van deze condensator relatief klein is en bestand is tegen kortsluitontlading. Een hoogspanningsolie-papiercondensator is samengesteld uit meerdere elementen in serie en parallel. Elk element heeft niet alleen capaciteit, maar ook inherente inductantie en contactweerstand in serie, evenals isolatieweerstand in parallel. Natuurlijk heeft elk element ook strooicapaciteit naar de grond. Dit type spanningsdeler moet worden beschouwd als een gedistribueerde parameter, dus het wordt gedistribueerde capaciteitsspanningsdeler genoemd, zoals weergegeven in Afbeelding 2. De hoogspanningsarm van het laatste type spanningsdeler heeft slechts één condensator, die meestal een paar metalen elektroden is in een bijna uniform elektrisch veld. De elektroden zijn een geconcentreerde condensator met lucht als medium. Daarom wordt het een gecentraliseerde capacitieve spanningsdeler genoemd.
De gedistribueerde capacitieve spanningsdeler bestaat uit meerdere pulscondensatoren, die alleen amplitudefouten hebben, maar geen golfvormfouten. Wat amplitudefouten betreft, deze kunnen volledig worden geëlimineerd na correctie met een standaard spanningsdeler. Bij het meten van steile golven is de strooicapaciteit van de afschermingsring van de capacitieve spanningsdeler echter veel groter en is de responstijd ook veel groter. Dus voor het meten van steile golven zijn de responskarakteristieken van de capacitieve spanningsdeler niet zo goed als die van de afgeschermde weerstandsspanningsdeler. Een spanningsdeler met één condensator verbruikt geen energie en heeft geen last van verhitting. Een capacitieve spanningsdeler is voordeliger dan een weerstandsspanningsdeler voor het meten van golven met een lang golffront en een halve piektijd. Bovendien kan de capacitieve spanningsdeler ook worden gebruikt als een belastingscondensator om de golfvorm aan te passen.
De standaardcondensator gevuld met samengeperst gas kan worden gebruikt als de hoogspanningsarm van de gecentraliseerde condensatorspanningsdeler. De capaciteitswaarde van deze condensator is nauwkeurig en stabiel, en het diëlektrische verlies is erg klein. Omdat het is afgeschermd, wordt de capaciteitswaarde niet beïnvloed door de omringende objecten. Het is succesvol gebruikt bij het meten van de netfrequentie. Wanneer het echter wordt gebruikt als een impulscondensatorspanningsdeler, zijn er enkele problemen, namelijk gesuperponeerde hoogfrequente oscillatie.

Weerstand-capaciteit spanningsdeler
De weerstand-capaciteit spanningsdeler kan worden onderverdeeld in de weerstand-capaciteit serie spanningsdeler en de weerstand-capaciteit parallelle spanningsdeler volgens de verbindingsmodus. De weerstand-capaciteit serie spanningsdeler wordt ook wel de gedempte condensator spanningsdeler genoemd. Onlangs wordt de hoogspannings spanningsdeler vaak deze vorm genoemd. Het overwint de restinductantie van het condensatorcircuit, voorkomt de oscillatie van de spanningsdeler en heeft uitstekende prestaties. Volgens de toegevoegde demping kan de weerstand-capaciteit serie spanningsdeler worden onderverdeeld in twee typen: hoogdempende capacitieve spanningsdeler en dempende capacitieve spanningsdeler.