Jump to content

    

Безопасное измерение относительно низкого напряжения в высоковольтной цепи

21 час назад, Pengozoid сказал:

Вы имеете в виду Р1-35?

Давайте, может быть, выясним, почему именно у вас шило то, что было? Монтаж всей этой штуковины не покажете?

 

Р1-35, Р1-135 и готовые наборы НР-77.

Пока еще не шило, но теоретически может. Проявиться это может при различных внешних условиях (влага, температура, давление), проводок не туда загнул, не дочистил, хватанул пальцами и т.п. Особенно после 30-40 кВ начинается всё это проявляться.

Монтажа у меня сейчас нет под рукой к сожалению. Но ничего особенного там нет. Стеклотекстолитовая плата с зигзагообразным расположением резисторов. Схематично показал на рисунке.

17 часов назад, Yuri7751 сказал:

Лучше всего не изобретать велосипед, а купить что-то вроде Model 250. Заметьте, что длина его "всего" 305мм. Резисторов там не "десяток С2-29" , а скорей всего один или два последовательно (как во Fluke40-80K). Но длинных :). И очень может быть незалитых (как опять же в том же Флюке). И никаких разрядников и т.п. Высокое пробивное напряжение достигается размерами. 

Спасибо за интересную ссылку на делитель CPS. Не встречал ранее.

По поводу измерений Вы (и не только) меня не так поняли. Нужно измерять напряжение как раз в цепи того самого делителя (макета) или другой подобной цепи, в которой теоретически может произойти пробой. И в принципе нужен низковольтный измеритель, но с высоковольтной защитой по входу (от 10 до 40-50 кВ). Типовые мультиметры имеют максимальное входное напряжение 1000 В. Т.е. защиту можно осуществлять до этого уровня. При этом, если использовать просто высоковольтный пробник с Кд = 1000 для измерения, например, 1 В, будет колоссальная потеря точности, что совершенно не нужно.

Например, у меня на входе 10 кВ, на выходе около 3 В. Нужно не потерять значительно в точности измерений 3 В и при этом быть уверенным в безопасности на случаи, указанные в первом посте.

21 час назад, Plain сказал:

Вместо R2 встречно диоды, вместо PR1 амперметр, R1 собрать из двух, отвод заземлить биметаллическим разрядником.

Не совсем понял, что Вы имеете в виду. Как я уже написал, макет делителя или других схем "трогать нельзя" - это объекты измерений. Но, если идею перенести в какой-то дополнительный измерительный делитель...

Div_mont.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
32 минуты назад, EUrry сказал:

Пока еще не шило, но теоретически может. Проявиться это может при различных внешних условиях (влага, температура, давление), проводок не туда загнул, не дочистил, хватанул пальцами и т.п. Особенно после 30-40 кВ начинается всё это проявляться.

Монтажа у меня сейчас нет под рукой к сожалению. Но ничего особенного там нет.

Ну вы же лучше меня должны знать, что нельзя "хватать пальцами" и "не туда загибать". Если у вас девайс голый, без конформного покрытия или энкапсуляции, то он крайне чувствителен к загрязнению. Это же очевидно. У меня было еще сложнее - можно было относительно просто поймать локального Пашена - девайсы работали в вакууме.

Если условия такие, что девайс трогается голыми руками, используется во влажной атмосфере, то, может быть, имеет смысл его залить? Только сделать это хорошо несколько сложнее, чем может показаться на первый взгляд.

Жалко, что картинки нет. Там все особенное, если хочешь хорошо сделать. Помнится мне, что описание только одного частного случая энкапсуляции высоковольтного блока питания полиуретановой смолой занимало страниц 20 и примерно на треть состояло из разнообразных нюансов, а весь design guide был страниц на 250.

39 минут назад, EUrry сказал:

И в принципе нужен низковольтный измеритель, но с высоковольтной защитой по входу (от 10 до 40-50 кВ)

А какой ток может отдавать ваш источник? И что у него у самого с защитой?

 

Edited by Pengozoid

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 минут назад, Pengozoid сказал:

Если условия такие, что девайс трогается голыми руками, используется во влажной атмосфере, то, может быть, имеет смысл его залить? Только сделать это хорошо несколько сложнее, чем может показаться на первый взгляд.

Залить можно и даже нужно, но потом - после макетирования.

Просто хотелось иметь что-то для экспериментальных работ и не бояться за приборы.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Pengozoid сказал:

Помнится мне, что описание только одного частного случая энкапсуляции высоковольтного блока питания полиуретановой смолой занимало страниц 20 и примерно на треть состояло из разнообразных нюансов, а весь design guide был страниц на 250.

А нету этой буки почитать?

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, EUrry сказал:

макет делителя или других схем "трогать нельзя"

То же самое — нижний резистор зашунтировать разрядником.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 hours ago, EUrry said:

По поводу измерений Вы (и не только) меня не так поняли.

Понятно. Чтобы закончить с делителем - делитель из 10 CRHV2512 1G в верхнем плече, залитый KE1024  от Shin Etsu при напряжениях до 50кВ не имел пробоев никогда. Статистика большая. Резисторы установлены просто в линию, почти вплотную,  с прорезями между выводами. В аналогичном делителе на те же 50кВ от VMI резисторов того же типоразмера всего шесть. Но стоят с двух сторон платы с переходными отверстиями для уменьшения общей длины.

В остальном у вас обычная задача, решаемая в каждом стабилизированном источнике питания - защитить чувствительные компоненты измерительной цепи (ОУ, ИУ) от пробоев. Хотя там больше проблем с защитой цепи измерения тока.

Консенсуса нет на самом деле. Используют всё - и варисторы, и газовые разрядники, и полупроводниковые диоды с малой утечкой, подключенные к шинам питания (+ и - ), и TVS. Последние чаще всего встречается. 

Скажем в источнике на 50кВ от VMI (там правда измеряется ток делителя трансимпедансным усилителем на самом деле, так что в конечном итоге  они защищают виртуальный ноль - инвертирующий вход ОУ) после ВВ резисторов верхнего плеча стоят TVS 1SMB15CA и конденсатор 1нФ на землю, затем идут пара резисторов 10к последовательно (на них измеряется ток для его компенсации), ещё резистор 1к и стабилитрон 8,2В на землю. 

В цепи измерения тока там аналогичная структура - TVS и 1нФ, потом резисторы на 15к в общей сложности,  стабилитрон 8,2В на землю и параллельно ему ещё конденсатор. Дальше - неивертирующий вход ОУ.

Газовый разрядник видел пока только в источнике от Spellman на 1,2кВт\50кВ. Но там от в цепи измерения тока пушки - при КЗ надо рассеять приличную мощность.

Ваш случай несколько проще, так как можно увеличивать емкости параллельные нижнему плечу, да и собственно измерительный прибор уже имеет некоторую неплохую защиту.

Share this post


Link to post
Share on other sites

О разрядниках думал сам ранее и даже варисторах. Вот только разрядники настораживают временем срабатывания. В сторону TVS можно пошуршать. Спасибо!

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 часов назад, EUrry сказал:

О разрядниках думал сам ранее и даже варисторах. Вот только разрядники настораживают временем срабатывания. В сторону TVS можно пошуршать. Спасибо!

более корректное название этих диодов - steering. agilent делали хорошие быстрые мосты диодные. можно и на рассыпухе их собрать. и они не отменяют необходимости балласта, куда сбрасывать энергию. вот там вам и пойдут в дело ТВС и газоразрядник. и кстате газоразрядники по скорости сопоставимы с ТВС, если не быстрее. только они еще и не расходуются. ТВС после срабатывания "подгорают", деградируют. и требуют некоторого время восстановления. перегреваться им нельзя, и макс температура у них не велика - ниже 100-200 градусов. у газоразрядников в этом деле запаса прочности больше.

Share this post


Link to post
Share on other sites

TVS - это просто стабилитрон. Никакой деградации у них нет - либо он исправен, либо нет. Вы путаете их с варисторами.

По скорости TVS самый быстрый, а разрядник самый медленнный.

 

Недостаток, имеющий значение в данном применении - ток утечки, зависящий от температуры к тому же.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, AlexRayne сказал:

 кстате газоразрядники по скорости сопоставимы с ТВС, если не быстрее. только они еще и не расходуются. ТВС после срабатывания "подгорают", деградируют. 

Газовый разряд априори инертный во времени процесс. Основное достоинство разрядников - замыкание больших токов и мощностей на относительно длительное время. Те же варисторы гасят очень короткие импульсы. Но от дуги никуда не скрыться и разрядники подгорают, так что зря Вы так. Варисторы, кстати, то же деградируют при частых перегрузках, что может показаться странным на первый взгляд - вроде бы твердотельная фиговина.

Наткнулся на "научно-полулярную" статью сегодня про TVS, поизучаю в свободное время. При беглом просмотре заинтересовала сравнительная табличка различных способов защиты.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 hours ago, Yuri7751 said:

TVS - это просто стабилитрон. Никакой деградации у них нет - либо он исправен, либо нет. Вы путаете их с варисторами.

 

4 hours ago, EUrry said:

 Варисторы, кстати, то же деградируют при частых перегрузках, что может показаться странным на первый взгляд - вроде бы твердотельная фиговина.

Действительно, путает.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 6/18/2019 at 10:51 PM, EUrry said:

Р1-35, Р1-135 и готовые наборы НР-77.

Пока еще не шило, но теоретически может. Проявиться это может при различных внешних условиях (влага, температура, давление), проводок не туда загнул, не дочистил, хватанул пальцами и т.п. Особенно после 30-40 кВ начинается всё это проявляться

Купите цилиндрические резисторы или резистивный делитель на полное напряжение с запасом в двойку и залейте хорошим компаундом.

Хотите полностью застраховаться, возьмите для резистивного делителя нормы по расстояниям для залитым компаундом для искробезопасных цепей (шутка) или сделайте защиту несколькими элементами включая разрядник, но в этом случае необходимо учесть мощность источника питания. Но полный пробой при хороших запасах практически исключен.

Так как Вам необходима достаточная точность, то необходимо учесть влияние возможных утечек, особенно для не залитого делителя. 

Вам нужна абсолютная точность или относительная, т.е. возможность посмотреть изменения с высокой точностью?  Как то сложно сделать первое с с2-29 и надо их не десяток а сотню при 40 кВ. Есть еще проблема выгорания таких резисторов при импульсном перепаде напряжения из-за достаточно высокой индуктивности. Если делать на воздухе, то сначала изучите конструкции существующих. Обратите внимание на характеристику высоковольтных резисторов - зависимость сопротивление от напряжения - VCR. Если этого параметра нет, не берите, скорее всего полное дерьмо.

Если конечно, " Точность измерений в последнее время требуется на уровне 5-6 разрядных вольтметров."

On 6/18/2019 at 4:09 AM, Yuri7751 said:

Лучше всего не изобретать велосипед, а купить что-то вроде Model 250. Заметьте, что длина его "всего" 305мм. Резисторов там не "десяток С2-29" , а скорей всего один или два последовательно (как во Fluke40-80K). Но длинных :). И очень может быть незалитых (как опять же в том же Флюке). И никаких разрядников и т.п. Высокое пробивное напряжение достигается размерами. 

Precision 50 kV DC high voltage probe

  • Excellent accuracy: 0.05% from 0 to 50 kV
  • Temperature coefficient under 50 ppm/°C

Как то не вяжутся эти два параметра, видимо в течении 10 минут после поверки. Да и залитый он. Делать измерительные делители c воздушной изоляцией на 50 кВ да при 0.05% без исключения влияния коронирования и утечек это моветон.

 

On 6/20/2019 at 12:06 PM, EUrry said:

Те же варисторы гасят очень короткие импульсы.

Откуда в Вашем делители частые нагрузки? С очень низкой вероятность 1 раз.

 

On 6/19/2019 at 5:51 AM, Yuri7751 said:

Скажем в источнике на 50кВ от VMI (там правда измеряется ток делителя трансимпедансным усилителем на самом деле, так что в конечном итоге  они защищают виртуальный ноль - инвертирующий вход ОУ) после ВВ резисторов верхнего плеча стоят TVS 1SMB15CA и конденсатор 1нФ на землю, затем идут пара резисторов 10к последовательно (на них измеряется ток для его компенсации), ещё резистор 1к и стабилитрон 8,2В на землю. 

Добавлю, что при использовании супрессоров необходимо обратить внимание на их ток утечки в связи с требуемой точностью. Данные не найти, придется измерять

Share this post


Link to post
Share on other sites
17 минут назад, gte сказал:

Данные не найти, придется измерять

Точно не скажу, но по порядку величины разброс в зависимости от модели, напряжения и пр. от 0,2-0,5 нА до сотен нА. Причем может быть что при напряжении 1 В течет 1 нА, а при напряжении 3 В уже 10 нА. Ну и разброс от экземпляра к экземпляру и температурная зависимость, как уже выше написали, все еще усложняет.

Edited by Pengozoid

Share this post


Link to post
Share on other sites
В 20.06.2019 в 11:36, Yuri7751 сказал:

TVS - это просто стабилитрон. Никакой деградации у них нет - либо он исправен, либо нет. Вы путаете их с варисторами.

По скорости TVS самый быстрый, а разрядник самый медленнный.

 

Недостаток, имеющий значение в данном применении - ток утечки, зависящий от температуры к тому же.

Да я тож поначалу думал что это так. а потом чем больше с ними знакомшся тем меньше уверенности в том какая там начинка. производитель говорит - ТВС, а характеристики у него как у варистора. и что про это думать? 

Недостаток стабилитрона - офигенный шум, но это в режиме сработавшем. по идее в рабочих режимах не должно мешать. какой шум у варистора - не смотрел. но судя по его технологии - неуверен что в рабочих участках там шуметь нечему

В 20.06.2019 в 11:36, Yuri7751 сказал:

По скорости TVS самый быстрый, а разрядник самый медленнный.

Если искать скорости - то какая разница что он быстрый, но при этом в линию вносит офигенную емкость и утечку? для скоростных сигнальных линий надо тиристорные супрессоры ставить. или стиринги опять же

В 20.06.2019 в 12:06, EUrry сказал:

 Варисторы, кстати, то же деградируют при частых перегрузках, что может показаться странным на первый взгляд - вроде бы твердотельная фиговина.

вот в том то и дело что твердотельная - когда у него структуры от локального перегрева плавятся он и деградирует. теплопроводность у него не гелиевая же. а вот газ - он погорит и восстановится.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 6/21/2019 at 9:31 PM, AlexRayne said:

Да я тож поначалу думал что это так. а потом чем больше с ними знакомшся тем меньше уверенности в том какая там начинка. производитель говорит - ТВС, а характеристики у него как у варистора. и что про это думать?

Так варистор (оксидный) - это же, образно говоря, множество хаотично ориентированных "TVS"-ов (диодов), так что принципиальной разницы быть не должно. А начинка..ну диод там ещё может быть для снижения ёмкости.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now