Divizorul de tensiune capacitiv

Divizorul de tensiune capacitiv

Divizorul capacitiv este instrumentul cel mai utilizat pentru masurarea tensiunilor alternative de frecventa industriala. El are avantajul ca nu consuma energie activa si se poate utiliza la masurarea tensiunilor inalte pana la milioane de volti. Divizorul este realizat dintr-un sir de condensatoare de capacitati egale, intre capetele caruia se aplica tensiunea inalta. Circuitul de masura este conectat pe ultimul condensator, care are una din borne la masa.

Divizorul capacitiv are schema indicata in figura 3, fiind format dintr-un condensator de capacitate mica C₁in serie cu unul de capacitate mare C₂ si este utilizat pe scara larga la masurarea supratensiunilor interne. Coeficientul de divizare depinde de impedanta de sarcina si a aparatului de inregistrare si de frecventa fenomenului de inregistrare conform relatiei ;

η_(j,ω)=

Comportarea divizorului poate fi de asemenea apreciata dupa raspunsul la impuls, treapta, unitate, care este dat de relatia:

η(t)= , unde τ₂=Z_iC₂

Ecuatiile de functionare ale schemei sunt:

(1.3)

(1.4)

unde R=R₁+R₂. Rezistenta R₁ este egala cu impedanta cablului de masurare prin care se trimite semnalul de la divizor la oscilograf si are valoarea de 50-70 Ω, iar R₂ este rezistenta de intrare in oscilograf, cu valoarea de circa 1MΩ.

Raspunsul divizorului la excitatia treptata de tensiune u₁=U rezulta

(1.5)

Fig.3

Schema electrica a divizorului de tensiune capacitiv

iar caracteristica de frecventa in amplitudine

(1.6)

τ=R(C₁+C₂) (1.7)

Pe legatura intre elementul de joasa tensiune al divizorului si cablul de legatura se intercaleaza o rezistenta R neinductiva egala cu impedanta caracteristica a cablului cu scopul de a evita reflexiile succesive la capetele acestuia.

Dupa cum rezulta din relatiile 1.5 si 1.7 un divizor capacitiv, al carui brat de joasa tensiune se inchide cu o rezistenta, nu poate fi folosit pentru tensiuni continue, dar poate fi folosit cu succes la masurarea tensiunilor alternative pana la frecvente ridicate, de exemplu 1MHz. Pentru frecvente mai mari ( de ordinul 10-100 MHz ) se folosesc divizoare de tensiune inglobate in structuri coaxiale, incat inductivitatea conexiunilor sa fie practic nula. Utilizandu-se ca dielectric gaz sub presiune, se realizeaza astfel de divizoare pana la 30 kV.

La masurarile care se efectueaza in sistemul energetic ca element de inalta tensiune al divizorului capacitiv se utilizeaza;

- bornele de trecere tip condensator de la transformatoare si autotransformatoare (capacitatea acestora este de ordinul 1000-2000 pF)

- condensatoare de cuplaj pentru telefonia de inalta frecventa, a caror capacitate este de 2000-6000 pF

- condensatoare de suntare a camerelor de stingere a intreruptoarelor care au o capacitate de 500-2000 pF

- condensatorul format intre infasurarea de inalta tensiune a transformatorului de curent si infasurarea de joasa tensiune (in care caz aceasta nu se mai leaga la masa, respectiv la circuitele secundare) valoarea capacitatii obtinute este de circa 400-800 pF

- capacitatea unor constructii izolante (lanturi de izolatoare) a caror valoare este de ordinul a 10-30 pF.