Измерения с помощью шаровых разрядников

Шаровой разрядник ШР включается на выходе ГИН. В лабораторной установке используются шары диаметром 25 см. Методика измерения импульсного напряжения заключается в следующем. ГИН, настроенный на заданное напряжение, периодически срабатывает и к ШР прикладываются импульсы напряжения. При достаточном удалении шаров друг от друга пробоев ШР не наблюдается. Шары постепенно сближаются, и начинаются единичные пробои промежутка. При дальнейшем сокращении промежутка число пропусков в его пробоях уменьшается и, наконец, начиная с какой-то длины промежутка, каждый импульс ГИН вызывает его пробой. Разрядным напряжением ШР обычно считают такое напряжение, которое соответствует длине промежутка (см. Приложение 2), вызывающего его пробой в половине случаев разряда ГИН. При расстоянии между шарами меньше их радиуса поле в промежутке будет близко к однородному, а ВСХ промежутка при временах более 1 мкс представляет собой практически горизонтальную линию. В этом случае ШР пробивается при максимальном значении напряжения импульса, а найденное с помощью таблицы Приложения 2 напряжение, называемое пятидесятипроцентным разрядным напряжением шарового разрядника, будет близко к амплитуде импульса ГИН.

С помощью ШР можно измерить, например, пятидесятипроцентное разрядное напряжение испытуемого объекта ИО при воздействии стандартного импульса. Для этого ИО и ШР включают параллельно к выходу ГИН, как показано на рис. 4.7. Вначале шары разводят на достаточно большое расстояние, чтобы ШР заведомо не пробивался. Путём подбора коэффициента трансформации АТ (грубая регулировка) и размеров искровых промежутков разрядников ГИН с помощью изолирующей штанги (точная регулировка) добиваются выходного напряжения ГИН, равного пятидесятипроцентному разрядному напряжению ИО. Выставленное таким образом напряжение необходимо измерить с помощью ШР. Для чего, не меняя настройку ГИН, шары сводят до тех пор, пока число срабатываний ГИН не будет делиться приблизительно поровну между разрядами в ШР и на ИО.

Методика получения ВСХ испытуемого объекта с помощью шарового разрядника изложена в Приложении 1.

Вопросы и задания для самоподготовки

1. Приведите схему и поясните методики снятия ВСХ изоляции испытуемого объекта с помощью осциллографа и с использованием только шарового разрядника. Чем вызван разброс времен разряда t _p при заданной амплитуде импульсного напряжения?

2. Объясните различие между ВСХ промежутков с однородным (например, «шар – шар» при малом расстоянии между ними) и резконеоднородным (например, «стержень – плоскость») электрическими полями.

3. Покажите и объясните взаимное расположение кривых U _50% =f (S) (S – длина промежутка) для промежутков «стержень – стержень» и «стержень – плоскость» при положительной и отрицательной полярности воздействующих напряжений.

4. Изобразите и поясните примерный вид зависимости вероятности разряда от амплитуды воздействующего стандартного грозового импульса напряжения.

5. Как (с учетом разбросов) должна располагаться ВСХ защитного искрового промежутка относительно характеристики защищаемой изоляции?

6. Почему при весьма больших импульсных напряжениях невозможно защищать изоляцию промежутком «стержень – стержень»?

7. Как можно регулировать форму, амплитуду и полярность импульса ГИН?

10. Укажите замкнутые контуры тока заряда конденсаторов ГИН.

11. Укажите замкнутые контуры тока разряда ГИН.

14. Как изменяется потенциал узлов схемы ГИН по мере срабатывания запального и промежуточных разрядников?

13. Как настраивается измерительный шаровой разрядник при измерении импульсного напряжения?

14. В чем заключается методика измерения высокого напряжения с помощью шарового разрядника? На что следует обращать внимание при проведении измерений?