OpTs wydano druidem dnta 1 pafdzfemfa ydano drulcle tar* B) £ *< V _ ,;.. ,.: funtowego POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY £^tL Nr 45348 Zaklada Wytwórcze Aparatów Wysokiego Napiecia im. G. Dymitrowa *) Przedsiebiorstwo Panstwowe Warszawa, Polska Oporowy dzielnik napiecia do pomiaru napiec udarowych % Patent trwa od dnia 23 sierpnia 1960 r.Dotychczas znane rozwiazania konstrukcyjne dzielników oporowych, ze sterowaniem ukladu pola elektrycznego, do pomiaru wysokich na¬ piec udarowych, opieraly sie glównie na dwóch sposobach sterowania rozkladu pola elektrycz¬ nego wzdluz dzielnika. W sposobie pierwszym dokonuje sie tego za pomoca kolumny kon¬ densatorów, przylaczonej równolegle do kolum¬ ny oporowej, przy czym wielkosc pojemnosci przypadajaca na jednostke dlugosci dzielnika jest jednakowa na calej wysokosci. W sposo¬ bie drugim, rozwinietym (konstrukcyjnie zwlasz¬ cza w ostatnich latach, sterowania rozkladu pola elektrycznego dokonuje sie za pomoca *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa mgr inz. Kazimierz Auleytner, mgr inz. Zdzislaw Tyszkiewicz i inz. Andrzej Jerzykiewicz. ekranu umieszczonego na wierzcholku dzielni- ka. { Dobre wyrównanie rozkladu pola elektrycz¬ nego sposobem pierwszym wymaga stosowania duzych pojemnosci kolumny kondensatorowej, co przy wysokich napieciach jest kosztowne i jednoczesnie jest przyczyna duzej pojemnos¬ ci wejsciowej dzielnika, a ta z kolei w pola¬ czeniu z indukcyjnoscia obwodu pomiarowego powoduje oscylacje znieksztalcajace obraz ba¬ danego przebiegu. Dodatkowe trudnosci wyni¬ kaja w tym przypadku z koniecznosci stoso¬ wania kondensatorów o izolacji z nasyconego papieru, których wlasciwosci sa zalezne od cze¬ stotliwosci. Dlatego tego rodzaju dzielniki nie nadaja sie do pomiarów udarów ucietych.Wada sposobu drugiego sa znaczne wymiary ekranu sterujacego i trudnosci w uzyskaniu liniowego rozkladu napiecia wzdluz dzielnika,zwlaszcza przy bardzo wysokich napieciach.Ponadto, na skute^Jfcizychpojemnosci ekranu w stosunku do obielftsw obcych, wystepuje tu wyrazna zaleznosc dokladnosci tego dzielnika od odleglosci ustawienia go wzgledem innych obiektów. Na skutek powyzszych wad, mozli¬ wosc realizacji dokladnych dzielników tego ty¬ pu jest praktycznie ograniczona do napiec rzedu 1,5:10«V.Konstrukcja dzielnika oporowego wedlug wynalazku opiera sie na zasadzie sterowania pola elektrycznego wzdluz dzielnika przy po¬ mocy stopniowanych pojemnosci, co teoretycz¬ nie równiez jest znane, ale nie znalazlo do¬ tychczas praktycznego rozwiazania .w zastoso¬ waniu do dzielników wysokiego napiecia, z przyczyn o których bedzie mowa ponizej.) W tym przypadku wielkosc pojemnosci przy¬ padajacej na jednostke dlugosci dzielnika ma¬ leje ku dolowi. Takie stopniowanie pojemnosci umozliwia uzyskanie liniowego rozkladu na¬ piecia dla dzielników nawet najwyzszych na¬ piec przy nieznacznym tylko zwiekszeniu po¬ jemnosci wejsciowej w stosunku do dzielnika niekómpensowanego, przez co unika sie drgan wystepujacych w obwodzie dzielnika typu pierwszego. Ponadto dzieki temu, ze dzielnik nie posiada geometrycznie duzych ekranów zewnetrznych (wedlug sposobu drugiego) w dzieliniku tego ostatniego typu wystepuje tylko nieznaczny wplyw odleglosci obiektów obcych na dokladnosc pomiarów.Okazalo sie i to stanowi przedmiot wy¬ nalazku, ze zagadnienie to daje sie roz¬ wiazac praktycznie dla bardzo wysokich na¬ piec gdy zostana zastosowane: — kondensatory sterujace o izolacji z zywicy lanej, termoutwardzalnej, o minimalnym skurczu, np. zywicy epoksydowej i elektro¬ dach elastycznych lub posiadajacych podob¬ ny wspólczynnik rozszerzalnosci cieplnej co zywica stanowiaca izolacje, a wiec moga¬ cych sie przystosowac do skurczu zywicy.Na rysunkach uwidoczniono schematycznie przykladowe rozwiazanie oporowego dzielnika napiecia wedlug wynalazku, przy czym fig. 1 — przedstawia dzielnik dwuczlonowy w prze¬ kroju pionowym, fig. 2 — jeden kondensator czesciowo w przekroju pionowym, fig. 3 — przekrój poziomy kondensatora wedlug fig. 2, *ig. 4 — schemat elektryczny dzielnika i fig. 5 — rozklad napiecia wzdluz dzielnika.Przedstawiony na fig. 1 oporowy dzielnik napiecia wedlug wynalazku sklada sie z dwóch czlonów 9—10 zmontowanych na przewoznej podstawie 8. Podzial na czlony jest w tym przypadku stosowany tak ze wzgledów kon¬ strukcyjnych, wytwórczych jak i montazo¬ wych, gdyz dzielniki tego rodzaju na bardzo wysokie napiecia maja do ponad 10 m wyso¬ kosci, a jest niepraktyczne budowanie poszcze¬ gólnych czlonów o wiekszej dlugosci niz 1,5 m.Poszczególne czlony sa do siebie podobne, ale zawieraja kondensatory 4 o róznej, scisle okre¬ slonej pojemnosci, przy czym czlon dolny 9 nie posiada kompensacji w dolnej czesci.Kazdy czlon sklada sie z rury 1, np. z pa¬ pieru bakelizowanego, na koncach której sa nalozone okucia 2. Na powierzchni rury nawi¬ niete jest w sposób bezindukcyjny uzwojenie oporowe 3. Wewnatrz rury znajduja sie kon¬ densatory sterujace 4, w których izolacje sta¬ nowi zywica epoksydowa. W celu unikniecia wyladowan niezupelnych wolne przestrzenie miedzy rura a kondensatorami sa wypelnione zalewa termoplastyczna 5. Sasiednie kondensa¬ tory sa polaczone miedzy soba metalicznie za pomoca pretów 6, które z kolei sa polaczone galwanicznie z warstwa oporowa laczami 7.Warstwa oporowa w celu uodpornienia jej na wplywy atmosferyczne jest pokryta zywica epoksydowa.Na fig. 2 uwidoczniono schematycznie kon¬ strukcje przykladowego kondensatora steruja¬ cego, czteroelektrodówego. Metalowe, elastycz¬ ne elektrody 11 o zaokraglonych krawedziach w celu zmniejszenia naprezen elektrycznych sa ustawione wzgledem siebie w odleglosci wy¬ nikajacej z napiecia i wytrzymalosci elektrycz¬ nej izolacji. Sa one zalane w materiale izola¬ cyjnym 12. Elektrody krancowe sa polaczone za pomoca sworzni 14 z zaciskami 15. W celu zwiekszenia pojemnosci elektrody posrednie tej samej biegunowosci sa jpólaczone z dolna elektroda krancowa przy pomocy rurek me¬ talowych 13, a z górna — przy pomocy ru¬ rek 16. Specjalne wyciecia 17 w elektrodach zapewniaja odpowiednia odleglosc izolacyjna pomiedzy rurka laczaca a elektrodami innej biegunowosci. Dzieki zastosowaniu elektrod elastycznych, wewnatrz pustych, unika sie na¬ prezen mechanicznych w tworzywie izolacyj¬ nym, wynikajacych z róznych wspólczynników rozszerzalnosci tworzywa i metalu, a co za tym idzie usuwa "*'e mozliwosc powstawania pekniec.W celu zwiekszenia elektrycznej wytrzyma¬ losci powierzchniowej, powierzchnie zewnetrz¬ ne kondensatora moga byc zaopatrzone w uze- browania 18. Tworzywem izolacyjnym 12 jest termoutwardzalna zalewa epoksydowa, w sklad której wchodzi glównie zywica epoksydowa, bezwodnik kwasu ftalowego jako utwardzacz oraz odpowiedni wypelniacz.Izolacje wykonuje sie w formach metalowych droga lania pod próznia, a nastepnie utwar¬ dzania odlewu w podwyzszonej temperaturze, termoutwardzalna zalewa epoksydowa, w sklad Wykonane w ten sposób kondensatory po¬ siadaja stala pojemnosc w zakresie czestotli¬ wosci do kilku MHz oraz w zakresie tempera¬ tur normalnej pracy, co umozliwia wykonanie dzielnika o duzej dokladnosci pomiaru udarów ucietych. Dodatkowa zaleta przyjetej konstruk¬ cji kondensatora jest duza wytrzymalosc elek¬ tryczna i zwarta budowa, dzieki czemu uzys¬ kuje sie male wymiary i mozliwosc budowy dzielnika jednokolumnowego.Na- fig. 4 — podano schemat elektryczny dzielnika sterowanego przy pomocy stopnio¬ wanych pojemnosci. Calosc uzwojenia oporo¬ wego dzielnika jest podzielona na pewna ilosc równych czesci (np. dziewiec czesci oznaczo¬ nych Ki do K9). Równolegle do kazdej czesci uzwojenia jest przylaczony kondensator o po¬ jemnosci dobranej w ten sposób, by zapewnic jak najbardziej równomierny rozklad napiecia wzdluz dzielnika. Wartosci poszczególnych po¬ jemnosci wlaczanych miedzy punkty „n" a „n +1" na fig. 4 oblicza sie wedlug znanej zaleznosci: Cn,n + l =^^Co 2 gdzie Co — srednia pojemnosc doziemna po¬ szczególnych czesci dzielnika n — punkty przylaczania pojemnosci oznaczo¬ ne na schemacie fig. 4 kolejnymi cyframi 0—9.Zgodnie z tym wzorem pojemnosc C wlacza¬ na równolegle do p. „0" i „1" dla czesci uzwo¬ jenia onzaczonej przez R — równa sie zero i dlatego pominieto ja na schemacie.Na schemacie Rx — oznacza opór tlumiacy wlaczony w szereg z dzielnikiem zas r — opor¬ nosc galezi niskonapieciowej dzielnika.Na fig. 5 — podano dla przykladu rozklad napiecia wzdluz dzielnika na napflecie 1,8 MV zmierzonego przy czestotliwosci 2 Mc.Na osi odcietych odlozone sa poszczególne punkty uzwojenia od 1 do 9 wedlug fig. 4, zas na osi rzednych wartosci napiecia mierzo¬ nego w poszczególnych punktach, wyrazone w procentach napiecia doprowadzonego do dziel¬ nika. Prosta a przedstawia rozklad napiecia czysto oporowy — idealny, któryby istnial, gdyiby uzwojenie nie posiadalo pojemnosci do¬ ziemnych. Krzywa b przedstawia rozklad na¬ piecia rezczywisty w przypadku, gdy brak jest kondensatorów sterujacych. Krzywa c podaje rozklad napiecia po zastosowaniu kondensato¬ rów sterujacych. PL