POMĚROVÉ PRVKY
Indukční děliče napětí 2
Jednoduchý indukční dělič napětí k v D D i1 U Ui D 1α jβ U D k / m Jádro toroidního tvaru z materiálu s vysokou permeabilitou. Všechny sekce navinuty současně kabelem realizovaným prokroucením m vodičů stejné délky. 3
Náhradní schéma dekadického indukčního děliče napětí pro oblast nízkých kmitočtů: s klesajícím kmitočtem výrazně roste ta složka chyby děliče, která je způsobená nestejnými ohmickými i odpory jednotlivých sekcí poměrového vinutí. 4
Náhradní schéma dekadického indukčního děliče napětí pro oblast vyšších kmitočtů: pro dva komplementární dělicí poměry, tj. pro dva poměry, pro něž platí je D ε a tedy ε 1 D2 1 D1 ε D2 05 0,5 ε05 0,5 0 5
Indukční dělič napětí v Kelvinově Varleyho zapojení p v i 1 2 6.10 4.10 p1 p 7.10 4.10 i1 U U U 6
Sedmidekádový indukční dělič napětí GenRad 1493 Reálná část absolutní chyby nastaveného dělicího poměru je v kmitočtovém pásmu 50 Hz až 2000 Hz maximálně ± 110 1.10-6. Fázová chyba (úhel mezi výstupním napětím děliče a jeho napětím vstupním) je při kmitočtu 1000 Hz a na dělicích poměrech 0,1 až 1 menší než ± 6 μrad. Vstupní impedance nezatíženého děliče je větší než 150 kω při 1000 Hz. Výstupní impedance je maximálně 3,5 Ω, 62 μh, minimálně 0,5 Ω,, 6 μh. Maximální vstupní napětí: U max = 350 V pro kmitočty f > 1000 Hz U max = 0,35 f [V; Hz] pro kmitočty f < 1000 Hz 7
Kmitočtová závislost vstupní impedance nazatíženého děliče GenRad 1493 v pásmu nízkých kmitočtů Z R j X d d d 8
Indukční dělič napětí s pomocným buzením a jeho náhradní schéma Φ Φ Φ 1 1 2 Φ 0 I 0 2 2 Z Z Z 1 2 12 I I I I I 1 2 z Z 2 1 1 3 U Z 1 9
Zvýšení vstupní impedance pomocí napěťového sledovače 10
Kalibrace vícedekádových indukčních děličů napětí Kalibrační body : i /11, i = 1, 2,..., 10, tj. 1/11 = 0,090 909 09 2/11 = 0,181 818 18 3/11 = 0,272 727 27 4/11 = 0,363 636 36 5/11 = 0,454 545 45 atd. 11
Kalibrační procedura: 1) porovnání testovaného vícedekádového děliče s referenčním děličem s 11 sekcemi, 2) kalibrace referenčního děliče s využitím pomocného transformátoru s převodem 11:1 (před experimentem není třeba znát přesnou hodnotu převodu pomocného transformátoru!). 12
Porovnání dvou indukčních děličů s pomocným buzením 1 10/11 IDG IDR ID 2/11 1/11 LIZ 0 13
Kalibrace referenčního děliče 1 10/11 IDG IDR T 2/11 1/11 LIZ 0 14
Proudové komparátory 15
Střídavé proudové komparátory 16
Jednoduchý střídavý proudový komparátor Ideální: N pip NsIs 0 I I s p N N p s 1 n Skutečný: I I s p 1 (1 ε ) n 17
Střídavý proudový komparátor se stíněními 18
Parazitní kapacity: vlastní kapacity poměrových vinutí, kapacity rozložené mezi poměrovými vinutími navzájem, kapacity rozložené mezi poměrovými vinutími a stíněním. Tyto kapacity způsobují, že proudy vstupující do poměrových vinutí nejsou shodné s proudy, které z těchto vinutí vystupují. Např. ř pro sekundární vinutí lze napsat I I β s s 1. V současné době je zvykem převod komparátoru definovat pomocí proudů procházejících vyznačenými začátky poměrových vinutí. 19
β závisí nejen na hodnotách parazitních kapacit, ale též na velikostech napětí, která jsou těmto kapacitám vnucena obvodem, do kterého je komparátor připojen. V této souvislosti bývá zvykem komparátory kalibrovat i provozovat tak, že označené začítky poměrových vinutí jsou na zemním potenciálu (v tomto případě jsou ve vyváženém komparátoru jedinými napěťovými zdroji napěťové úbytky vytvořené proudy I p a I s na odporech a rozptylových indukčnostech obou poměrových vinutí). 20
Kompenzovaný proudový komparátor V rovnováze je N N N 1I1 2Is 2Ik0 Na magnetické stínění působí ů magnetické napětí U N I N I N I mst 1 1 2 s 2 k Odpovídající tok ve stínění je Φ U R st mst mst N I R 2 k mst 21
Tok Φ st indukuje do sekundárního vinutí napětí, které prakticky eliminuje všechny napěťové úbytky mezi body A a B, tj. úbytek na odporu sekundárního vinutí, úbytek na rozptylové indukčnosti sekundárního vinutí, úbytek na případné zatěžovací impedanci v sérii se sekundárním vinutím. realizace magnetického stínění ze 4 toroidů 22
Kalibrace měřicího transformátoru proudu (napájení do primárního obvodu) ε MT εkpk r G j ωc 23
Kalibrace měřicího transformátoru proudu (napájení do sekundárního obvodu) ε ε r G j ωc MT KPK j 24
Kalibrace měřicího transformátoru proudu (automatická verze) I I I I I U m st sk sk st U I 1 ε m m m m p Ip n Ip n R I 1 R n m ε MT MT 25
Stejnosměrné proudové komparátory 26
Proudový komparátor se třemi vinutími a magnetický modulátor 27
Stejnosměrný proudový komparátor 28
Automaticky vyvažovaný stejnosměrný proudový komparátor 29
Koaxiální tlumivky 30
Koaxiální tlumivka a její náhradní schéma Z jωω 2 μμ0 N S l s U Z I I 1 1 2 U Z I I Z I I U 2 2 1 1 2 1 I I U U 1 2 1 2 0 31
Náhradní schéma koaxiální tlumivky s propojenou žilou a pláštěm navinutého koaxiálního kabelu 32
Měřicí systém se zemní smyčkou U U U r I ch p2 ch v U ch 0 v U ch 33
Část obvodu obsahující koaxiální tlumivku 34
Aktivní koaxiální tlumivka 35