Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Как продвинуть сайт на первые места?
    Вы создали или только планируете создать свой сайт, но не знаете, как продвигать? Продвижение сайта – это не просто процесс, а целый комплекс мероприятий, направленных на увеличение его посещаемости и повышение его позиций в поисковых системах.
    Ускорение продвижения
    Если вам трудно попасть на первые места в поиске самостоятельно, попробуйте технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Если ни один запрос у вас не продвинется в Топ10 за месяц, то в SeoHammer за бустер вернут деньги.
    Начать продвижение сайта
  • Омические делители напряжения






    Принципиальная схема омического делителя напряжения без учёта распределённых ёмкостей на землю и фазу показана на рис. 2.1. На вход делителя подается высоковольтное напряжение U 1, а с выхода снимается низковольтное напряжение U 2 [9-13].

    Делитель состоит из двух последовательно соединённых сопротивлений Z 1 и Z 2, которые называются высоковольтным и низковольтным плечом, соответственно. К низковольтному плечу делителя подключаются измерительные приборы, пластины осциллографа, соединительные кабели и т.п., сопротивление которых подключается параллельно Z 2 и должно учитываться в расчетах делителя. Коэффициентом деления делителя называют отношение входного напряжения U 1 к выходному напряжению U 2: . (2.1.)

    Основными требованиями, предъявляемыми к омическим делителям, являются:

    а) правильная (без искажений) передача формы исследуемого сигнала;

    б) независимость коэффициента деления от частоты сигнала и условий измерений.

    Высокоомные делители напряжения рассчитываются таким образом, чтобы ток, протекающий через плечи делителя, составлял величину 0, 5 ¸ 2 мА. Область применения таких делителей – измерение переменных напряжений промышленной частоты с величиной напряжения U 1 не выше, как правило, 200 кВ.

    Для измерения импульсных напряжений используются низкоомные делители с сопротивлением ~ 5¸ 10 кОм. Такие делители состоят, как правило, из набора проволочных сопротивлений. Расчёт параметров низкоомного делителя можно производить в следующей последовательности. По принятой величине сопротивления делителя (например, 10 кОм), определяют максимальное значение импульсного тока, протекающего через делитель при максимуме напряжения в импульсе. Считают, что вся тепловая энергия, выделяющаяся при прохождении импульса напряжения через делитель, идёт на нагрев проволочных сопротивлений:

    , (2.2)

    где Q 1- теплота, выделившаяся в делителе при прохождении импульса тока и нагревающая его по закону Джоуля-Ленца; С - теплоёмкость материала провода делителя, m - масса провода, D T - допустимая температура нагрева (обычно принимают D T = 100°С).

    Эта энергия выделяется при прохождении через делитель импульса тока и её можно рассчитать следующим образом:

    , (2.3)

    где R - сопротивление делителя, t - время прохождения импульса, I - ток, протекающий через делитель. Без учёта фронта импульса зависимость тока от времени имеет вид:

    (2.4)

    Масса провода делителя:

    , (2.5)

    где g - плотность материала провода, S - сечение провода, l - длина провода делителя.

    Сопротивление делителя:

    , (2.6)

    где r - удельное сопротивление провода делителя. Подставляя (2.4) в (2.3) находим определённый интеграл:

    ; . (2.7)

    Подставляя (2.5) в (2.2), а (2.6) и (2.7) в (2.3), и приравнивая после подстановки правые части уравнений(2.2) и (2.3), получим:

    . (2.8)

    Тогда предельно допустимую плотность тока через делитель при максимальном значении импульсного напряжения можно определить из выражения:

    (2.9)

    Поскольку максимальное значение напряжения в импульсе известно, а общая величина сопротивления выбрана (10 кОм), то по закону Ома находят Im, а по найденной в (2.9) плотности тока определяется минимально допустимое сечение S проводов делителя. Выбрав материал провода, и зная величину сопротивления делителя R и сечение провода S, определяют по (2.6) длину провода для изготовления делителя. Для изготовления импульсных делителей напряжения используются, обычно, провода из сплавов высокого сопротивления:

    Манганин -сплав марганца (11 ÷ 13%), никеля (3, 5 ÷ 5%) и меди. Проволока из этого сплава используется в кабельной промышленности в диапазоне размеров диаметра от 0, 03 мм до 10 мм. Манганин обладает высоким удельным электрическим сопротивлением, мало зависящим от температуры (в области 15 ÷ 35 °С). Из манганина изготовляют эталонные резисторы и элементы измерительных приборов.

    Константан - сплав никеля (39-41%) и меди с присадкой марганца (0, 4-1, 6%). Проволока из него имеет диаметр от 0, 03 мм до 5, 0 мм. Термопары из пар проводов медь - константан часто используется в лабораториях для измерения температуры в диапазоне 77 ÷ 500 К.

    Нихром - общее название сплавов никеля (55 ÷ 78 %) и хрома (15 ÷ 23 %) с добавками марганца, кремния, железа и алюминия. Проволока из него выпускается диаметром от 0, 01 до 10 мм. Наиболее часто применяется для изготовления делителей напряжения и различных бытовых нагревателей. Характеристики сплавов представлены в таблице 2.1.

    Таблица 2.1. Характеристики сплавов

    Материал r, 10-6 Ом*м g, 103 кг/м3 С, Дж/(кг*К)
    Манганин 0, 42 8, 5 407, 4
    Константан 0, 496 8, 9  
    Нихром 1, 1 8, 4 460, 6

     

    Схема рис. 2.1 является принципиальной схемой омического делителя. В реальных условиях при измерении импульсных напряжений с помощью низкоомных омических делителей следует учитывать индуктивность (L 0) и продольную ёмкость (C 0) отдельных сопротивлений делителя (r 0), а также паразитные ёмкости на землю (С з) и на фазный провод (С ф), как показано на рис. 2.2. Наличие дополнительных параметров делителя приводит к неравномерности распределения напряжения вдоль делителя и возникновению погрешностей измерений. Распределение напряжения вдоль делителя похоже на распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов на ЛЭП. Учёт этих дополнительных элементов схемы существенно затруднён ввиду случайного разброса и малой величины паразитных ёмкостей делителя. Индуктивность делителя приводит к возникновению индуктивной составляющей постоянной времени делителя: t L = L / r. Процессы, длительность которых меньше (5 ÷ 10) постоянных времени, искажаются (сглаживаются), как на переднем, так и на заднем фронте импульса. Более медленно изменяющиеся процессы делителем практически не искажаются. Снижение собственной индуктивности делителей позволяет регистрировать без искажений процессы с меньшей длительностью. Для снижения индуктивности при намотке применяется встречная и бифилярная намотка (рис. 2.3).

    Рис. 2.3. Намотка провода омического делителя: а, б - бифилярная

    на плоском и цилиндрическом каркасе; в - винтовая (встречная)

     

    При обычной плотной намотке «виток к витку» индуктивность катушки с длиной намотки L можно рассчитать по формуле [14]:

    , (2.10)

    где r – радиус намотки (катушки), l - длина намотки катушки (реактора), N – число витков катушки, k – поправочный коэффициент, учитывающий конечную длину катушки. При плотной намотке число витков:

    , где d – диаметр провода.

    Индуктивность сопротивления катушки с бифилярной намоткой провода можно рассчитать по формуле [9]:

    , (2.11)

    где d – диаметр провода (мм), a - расстояния между соседними проводами (мм), l – длина бифилярной намотки (м). При плотной бифилярной намотке «виток к витку» a = d, выражение в квадратных скобках в (2.11) принимает значение ln(3)+1/4 = 1, 35. Сравнительный расчёт по формулам (2.10) и (2.11) показывает резкое снижение индуктивности катушки при использовании бифилярной намотки типа рис. 2.3а, б по сравнению с обычной намоткой. Такой же эффект снижения индуктивности получается при встречной намотке рис. 2.3в, рис. 2.4. Намотка сопротивления резистора производится двумя проводами во встречном направлении: одним по часовой стрелке и вторым – против часовой стрелки. В этом случае индуктивность можно рассчитать по формуле [9]:

    . (2.12)






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.