При измерении испытательного напряжения необходимо учитывать его пульсацию. При полном отсутствии емкости в цепи однополупериодной схемы выпрямления к объекту приложена только одна полуволна напряжения.
Практически в цепи измерительной установки всегда имеется емкость (емкость самого объекта, подводящих проводов и т. д.), которая в один из полупериодов заряжается, а в следующий — поддерживает напряжение на объекте.
Наличие емкости ведет в той или иной мере к сглаживанию пульсации, тем самым приближая отсчитываемое прибором напряжение к максимальному значению (рис. 13). Ряд приборов (например, электростатических) показывает действующее значение измеряемой величины. Поэтому в зависимости от выбранной схемы измерения и значения емкости объекта может быть получена значительная погрешность измерения, связанная с неполнотой выпрямления переменного тока.
Рис. 13. Форма кривой выпрямленного напряжения при однополупериодной схеме выпрямления:
а — без емкости в схеме выпрямления; б — при наличии емкости в схеме выпрямления
Другим источником погрешности измерения испытательного напряжения может быть падение напряжения в выпрямительной схеме. Абсолютное значение пульсации напряжения при однополупериодном выпрямлении составит
где /н — ток нагрузки выпрямительного устройства, A; f и Т — соответственно частота, Гц, и период переменного тока, с; С — значение емкости на стороне выпрямленного напряжения, Ф.
Неполнота выпрямления напряжения характеризуется коэффициентом пульсации, %,
где R — сопротивление изоляции объекта измерения, Ом; С — суммарное значение емкости схемы, Ф; f — частота переменного тока, Гц.
Обычно при испытании выпрямленным напряжением допускается пульсация, не превышающая 3—5 °/о •
Чтобы избежать недопустимой погрешности измерения напряжения из-за изменения пульсации, связанной с различным значением сопротивления изоляции объекта, в испытательную схему вводится специальный конденсатор, называемый сглаживающим (табл. 20). Роль сглаживающего конденсатора сводится к тому, чтобы поддерживать на объекте напряжение, практически близкое к максимальному значению.
На рис. 14 приведена серия кривых, построенных на основании вышеприведенной формулы и позволяющих определить значение емкости сглаживающего конденсатора в зависимости от сопротивления изоляции объекта и допустимой пульсации напряжения.
Рис. 15. Схемы измерения выпрямленного напряжения
Наиболее широкое применение в эксплуатации получил способ контроля испытательного напряжения с помощью вольтметра, включенного на стороне НН испытательного трансформатора с последующим пересчетом по коэффициенту трансформации. Класс точности применяемых вольтметров должен быть не ниже 1,5. Вольтметры выбираются с таким расчетом, чтобы измеряемые ими значения напряжения находились в пределах от 20 до 90 % шкалы прибора.
Подсчет значения испытательного напряжения с допустимой для практических измерений точностью производится путем умножения показания вольтметра, отсчитанного в действующих значениях напряжения, на коэффициент трансформации. Поскольку выпрямленное напряжение определяется амплитудным значением, полученный результат необходимо увеличить в 1-2 раз.
Измерение испытательного напряжения вольтметром, включенным на стороне ВН трансформатора и предварительно отградуированным с помощью шарового разрядника, обеспечивает малую погрешность измерения. Однако этот метод не получил распространения в эксплуатации как неудобный для проведения в полевых условиях.
Сопротивления резисторов, применяемых в омических делителях или в качестве добавочных резисторов, должны
мало зависеть от значений напряжения, температуры и времени. В противном случае следует учитывать дополнительные погрешности, возникающие при измерениях.
Для получения достаточной точности измерения ток, потребляемый прибором, включенным в низковольтное плечо делителя напряжения, должен быть в несколько десятков раз меньше тока, протекающего через делитель. В случае применения с делителем напряжения электростатического киловольтметра коэффициент деления выбирают таким образом, чтобы показания прибора находились в пределах от 20 до 90% шкалы. Если коэффициент деления неизвестен, производится предварительная градуировка измерительного прибора.
При испытании напряжением объектов, имеющих нелинейную вольт-амперную характеристику (например, разрядников), возможно отказаться от применения сглаживающего конденсатора. В этом случае для измерения напряжения применяют в цепи контрольного прибора комплект добавочных резисторов, у которых нелинейность близка к нелинейности испытуемого объекта.
Пользуясь градуировочной кривой измерительного комплекта резисторов или данными для отдельных контрольных точек, можно определить значение напряжения, приложенного к объекту. Наличие нелинейности резистора дает возможность автоматически учитывать изменение коэффициента пульсации выпрямленного напряжения.
Резисторы нелинейные измерительные серии СН выпускаются НПО «Электрокерамика» и предназначены для контроля выпрямленного напряжения на стороне высокого напряжения, прикладываемого к элементам вентильных разрядников при измерении их токов проводимости.
Конструктивно резисторы серии СН выполнены в виде полуколец, аналогичных применяемых в разрядниках РВС и им подобных. Для получения достаточной точности измерения тока проводимости коэффициент нелинейности измерительного резистора должен быть близок к таковому у испытуемых элементов вентильных разрядников.
Для разрядников, выпущенных до 1950 г., рекомендуется подбирать измерительные резисторы с коэффициентом нелинейности 0,25—0,35. Для разрядников более поздних выпусков подбираются измерительные резисторы с коэффициентом нелинейности 0,3—0,45. Количество полуколец в измерительном резисторе выбрано с таким расчетом, чтобы прохождение через микроамперметр тока 600 мкА соответствовало определенному значению испытательного выпрямленного напряжения. При температуре 20 °С и пульсации выпрямленного напряжения до 3 % напряжение измерительного резистора не должно отклоняться от паспортных значений более чем на 1 %. Ранее НПО «Электрокерамика» выпускалась серия измерительных резисторов СН-32, СН-30, СН-28, СН-24, СН-20, СН-18, СН-16, СН-10, СН-6, CH-4 на номинальные выпрямленные напряжения соответственно от 32 до 4 кВ при прохождении через измерительный резистор тока проводимости 600 мкА. В дальнейшем \был организован выпуск измерительных резисторов двух типов: СН-32 и СН-10. Последние снабжаются градуировочными кривыми, с помощью которых могут быть определены промежуточные значения испытательного выпрямленного напряжения.
Резистор СН-10 предназначен для измерения напряжения 4, 6 и 10 кВ. Резистор СН-32 служит для измерения напряжения 20, 24л 28, 30 и 32 кВ. Микроамперметры, используемые в схемах выпрямления для измерения токов сквозной проводимости (утечки) объектов испытания, должны обеспечивать возможность отсчета токов от 0,5 до 5000 мкА.
Для отсчета токов проводимости (утечки) должны применяться многопредельные магнитоэлектрические экранированные приборы класса точности не ниже 2,5 со следующими ступенями измерения:
I предел от 0 до 50 (100) мкА;
II предел от 0 до 250 мкА;
III предел от 0 до 1000 (5000) мкА.
Приборы должны иметь приспособление, автоматически шунтирующее их измерительную систему при резком возрастании тока выше допустимых пределов (исходя из механической прочности подвижной системы).
