Tahák- odpovědi na otázky

l-stat.gen:
Elektrostatické generátory: - s nevodivým nosičem - pásové (Van de Graaff)
- válcové - kotoučové - zvláštní
- s vodivým nosičem - kondenzátorové
5) Zkušební zdroje impulsního napětí a impulsního proudu:
Zařízení v provozu jsou namáhána:
- namáháním provozním napětím, kterému je zařízení vystaveno trvale, pokud je v provozu, a které musí snést libovolně dlouhou dobu,
- namáháním napětím vyšším než je napětí provozní, které trvá určitou omezenou dobu, a které se stručně nazývá přepětím.
Na rozdíl od přepětí vnitřních, která mívají charakter periodický tlumený, přepětí vnější mají charakter aperiodických jevů, které se neopakují a tvoří impuls.
Impuls je účelově přiložené aperiodické přechodné napětí nebo proud. Obvykle rychle narůstá do vrcholové hodnoty a potom pomaleji klesá bez podstatných oscilací. Impulsy jsou atmosférické a spínací a liší se dobou čela impulsu. Impulsy s dobou čela do 20 μs se definují jako atmosférické a impulsy s delší dobou čela se definují jako spínací impulsy.
Impulsy napětí a proudu,se vyrábějí v impulsních generátorech.Tvar impulsu je dán normou a podobá se skutečným přepěťovým vlnám na vn,vvn,zvn
1)Atmosférický impuls
a)Plný atmosférický impuls
Plný atmosférický impuls je atmosférický impuls, který není přerušen průrazným (přeskokovým) výbojem (viz Obrázek 2.11).
b)Atmosférický impuls useknutý ve vrcholu
c) Atmosférický impuls useknutý v týlu
Normalizovaný atmosférický impuls je plný atmosférický impuls s dobou čela 1,2 μs a dobou půltýlu 50 μs. Označuje se jako impuls 1,2/50. Akceptují se následující rozdíly mezi stanovenými hodnotami pro normalizovaný impuls a hodnotami impulsů skutečně zaznamenaných:
- vrcholová hodnota: ± 3 %
- doba čela :± 30 %
- doba půltýlu :± 20 %
Normalizovaný useknutý atmosférický impuls – vyrábí se impulsním generátorem, který je v podstatě tvořen určitým počtem kondenzátorů, které jsou paralelně nabíjeny ze zdroje stejnosměrného napětí a potom v sériovém spojení vybíjeny do obvodu zahrnujícího i zkoušený objekt.
2)Spínací impuls
Hodnota zkušebního napětí je předpokládaná vrcholová hodnota impulsu.
Doba do vrcholu Tv je časový interval mezi skutečným počátkem a okamžikem, kdy napětí dosáhlo vrcholové hodnoty.
Doba půltýlu spínacího impulsu T2 je časový interval mezi skutečným počátkem a okamžikem, kdy napětí poprvé poklesne na polovinu vrcholové hodnoty.
Doba nad 90 % Td je časový interval, během kterého impulsní napětí přesahuje hodnotu 90 % vrcholové hodnoty.
Doba poklesu k nule To je časový interval mezi skutečným počátkem a okamžikem prvního poklesu napětí k nule.
Určení doby nad 90 % a doby poklesu k nule místo doby půltýlu je vhodné v případech, kdy tvar impulsu je určen jevy nasycení ve zkoušeném objektu nebo zkušebním obvodu, nebo tam, kde tvrdost zkoušky významné části vnitřní izolace zkoušeného objektu se považuje za silně závislou na těchto parametrech. Pro určení spínacího impulsu je obecně dána jedna sada parametrů týkajících se tvaru impulsu. Zvlášť definované časové parametry by měly být jasně uvedeny referencemi, například k impulsu Tv/T2 nebo Tv/Td/To.
Trvání čela spínacích impulsů se někdy definuje stejným způsobem jako u atmosférických impulsů nebo podobným způsobem použitím dalších referenčních bodů a násobících faktorů. Pro spínací impulsy s parametry normalizovaného spínacího impulsu leží čas do vrcholu mezi 1,4 až 1,8 násobku doby čela impulsu.
Doba useknutí spínacího impulsu Tc je časový interval mezi skutečným počátkem a okamžikem useknutí.

3)Proudový impuls
Doba čela T1 proudového impulsu je skutečný parametr definovaný jako 1,25 násobek intervalu T mezi okamžiky, kdy hodnoty proudu jsou 10 % a 90 % vrcholové hodnoty (viz Obrázek 2.16). Vyskytují-li se oscilace v čele impulsu, 10% a 90% hodnoty se odvozují ze střední křivky proložené těmito oscilacemi.
Pro první typ proudového impulsu se používají čtyři normalizované tvary proudových impulsů:
- impuls 1/20: doba čela 1 μs; doba půltýlu 20 μs;
- impuls 4/10: doba čela 4 μs; doba půltýlu 10 μs;
- impuls 8/20: doba čela 8μs; doba půltýlu 20μs;
- impuls 30/80: doba čela 30 μs; doba půltýlu 80 μs.
6)Generátor impulsního napětí GIN
Generátorů impulsního napětí (GIN)používá se pro zkoušení izolace proti vnějšímu přepětí, pro určení voltsekundových charakteristik, ke zjišťování ochranného působení zemnících lan a pro studium výbojů při vysokém napětí aperiodického tvaru, pro zkoušky atmosférickými a spínacími impulsy.
obvyklé zapojení impulsního generátoru ukazuje Obrázek, kde C1 je kondenzátor s tzv. „činnou“ kapacitou, C2 zatěžovací kondenzátor, R1 čelní rezistor a R2 týlní rezistor. Kondenzátor C1 se nabije ze stejnosměrného zdroje, načež se vybije přes jiskřiště KJ do obvodu R1, C2, R2. Tvar týlu impulsu je dán prakticky napětím, které vytvoří vybíjecí proud kondenzátoru C1 na týlním rezistoru. Tvar čela impulsu je řízen zatěžovacím kondenzátorem a čelním rezistorem, přes který se tento kondenzátor nabíjí.
) kde τ1 a τ2 jsou časové konstanty závislé na parametrech prvků
impulsního generátoru
Impuls napětí vyjádříme jako rozdíl dvou exponenciálních funkcí časovými konstantami τ1 a τ2 . Výsledný tvar impulsu dosahuje maxima napětí v čase τm a ukazuje ho Obrázek
Impulsní generátory jednostupňové se vyrábí do vrcholové hodnoty impulsního napětí maximálně 300 kV. V praxi se požadují pro zkoušení zařízení vystavených vnějším přepětím napětí značně vyšší. Zvětšení vrcholové hodnoty impulsního napětí umožňuje zvláštní zapojení více stupňů do série,tím vzniká vícestupňový generátor impulsního napětí (Marxův generátor). Jestliže se skládá z n stupňů, pak amplituda výsledného výstupního napětí je přibližně rovna
kde Uv1 je výstupní napětí jednostupňového generátoru.7)Generátory impulsního proudu GIP
Generátory impulsního proudu (GIP) - výroba aperiodických proudových impulsů s vysokou vrcholovou hodnotou proudu.
Použití-pro výzkumu termického a elektrodynamického působení elektrického proudu na různé
druhy materiálů a elektrotechnická zařízení.
V technice vysokých napětí j používány pro:
- zkoušení předmětů vystavených přímým úderům blesku (svodiče přepětí),
- testování odolnosti vodičů a izolace proti impulsním proudům,
- zkoumání účinků bleskových proudů na různé druhy zemin,
- zjišťování fyzikální povahy bleskového výboje s vysokou vrcholovou hodnotou proudu,
- cejchování magnetických tyčinek.
V laboratořích se používají na napětí 50 kV až 200 kV, vrcholové hodnoty impulsních proudů dosahují 100 kA až 2300 kA.
Generátor impulsního proudu je v podstatě oscilační RLC obvod s co největší kapacitou a malou indukčností. Krátkodobé aperiodické impulsy velkých proudů se získávají pomocí výboje z nabitého kondenzátoru (častěji paralelně spojených kondenzátorových baterií) do rezistoru s malou rezistancí při zanedbatelné indukčnosti celého obvodu.
Není-li napájecí stejnosměrné napětí vyšší než je přípustné napětí kondenzátorů, spojují se všechny kondenzátory paralelně. Při vyšších napětích se kondenzátory rozdělí na dva nebo tři stupně podobně jako je tomu u GIN.
Aby bylo dosaženo co nejmenší indukčnosti obvodu je třeba, aby kondenzátory byly co nejblíže u zkoušeného objektu a aby ty části obvodu, kterými prochází impulsní proud, měly minimální možnou indukčnost. Tuto indukčnost je možno podstatně zmenšit, uspořádáme-li kondenzátory po obvodu mnohoúhelníka, v jehož středu se nachází zkoušený objekt. Při daném celkovém náboji kondenzátoru trvá pochod vybíjení tím déle, čím menší je vrcholová hodnota impulsu. Indukčností obvodu se zvětšuje doba vybíjení.
Obvod jednostupňového GIP sestává z paralelně zapojených kondenzátorů s celkovou kapacitou C, z vlastní indukčnosti obvodu L a z rezistoru s rezistancí R, která v sobě zahrnuje rezistanci zkoušeného objektu, rezistanci bočníku a rezistanci rezistoru, kterým se dosahuje aperiodického průběhu impulsu. Náhradní schéma GIP ukazuje Obrázek
8)Měření vysokých napětí v technice VN
a)Děliče napětí
jsou prvky vysokonapěťové techniky, které slouží na definované snížení napětí libovolného vysokonapěťového zdroje za účelem měření jeho napětí. Používají se všude tam, kde nevystačíme s elektrostatickými nebo vrcholovými voltmetry (nad 300 kV). Děliče napětí umožňují rozšíření měřícího rozsahu různých elektronických přístrojů, např. osciloskopů, voltmetrů apod. V podstatě jde o měření velmi vysokých napětí (několik MV nebo stovek kV), přičemž na vstup měřícího přístroje můžeme přivést pouze setiny nebo tisíciny kV.
Požadavky - připojením děliče k měřenému místu se měřený jev smí změnit zanedbatelně,
- časový průběh napětí odebíraného z děliče má být věrným zmenšeným obrazem měřeného časového průběhu napětí. Tato druhá podmínka se vyjadřuje také tím, že dělič má být frekvenčně nezávislý, tzn. že napětí všech frekvencí má být zmenšeno ve stejném poměru.
Používají se tyto druhy děličů:
1) odporový dělič pro měření stejnosměrných, střídavých a impulsních napětí,
2)kapacitní dělič pro měření střídavých a impulsních napětí,
3)smíšený dělič pro měření impulsních napětí,
4)speciální druhy děličů.
1) Odporové děliče
Skládají se ze dvou rezistorů R1 a R2 zapojených do série. Kvůli získání bezindukčních děličů s malou parazitní kapacitou se rezistory R1 a R2 z keramického tělesa naplní kapalinou, případně jsou bifilárně navinuté z vodiče s vysokou rezistivitou., čímž můžeme získat rezistory o rezistanci několik kΩ. Náhradní schéma odporového děliče znázorňuje Obrázek
Parazitní kapacity C´ jednotlivých prvků děliče proti zemi a okolním předmětům mohou zapříčinit nepřesnost měření. Přivedeme-li v čase t = 0 na vstup děliče skok napětí, bude rozložení napětí U2n podél děliče v důsledku značných kapacitních proudů nerovnoměrné (viz Obrázek 3.3 b). Po určitém čase, např. t = ∞, se rozložení napětí zrovnoměrní a konečné napětí na děliči bude U2 = U2k > U2n. V důsledku toho bude osciloskopický záznam impulsu napětí vykazovat zkreslení, které závisí na časové konstantě τ = R1Cp. Zkreslení bude tím větší, čím větší bude τ v porovnání s dobou čela impulsu napětí. Proto se odporový dělič nedoporučuje používat pro záznam krátkodobých impulsů a impulsů s vrcholovou hodnotou nad 1000 kV, kdy rezistance a rozměry rezistoru R1 silně narůstají, tj. zvětšuje se časová konstanta τ i parazitní kapacity.
Kvůli zmenšení zkreslení se odporové děliče doplňují stínícími kruhovými elektrodami, které jsou připevněné ke konci děliče. V tomto případě kompenzují proudy, které tečou k děliči přes kapacitu stínění, částečně proudy parazitními kapacitami a zmenšují v určitém rozsahu časovou konstantu τ zmenšením hodnoty Cp.
Dělící poměr děliče v ustáleném stavu se definuje jako poměr měřeného napětí u1(t) a napětí odváděného z děliče u2(t).
Při měření vn vyžadujeme, aby byl dělící poměr 1000 až 10000.
2)kapacitní děliče
Kapacitní dělič napětí je sestaven ze dvou kondenzátorů C1 a C2 zapojených do série (viz Obrázek 3.5 a), případně je proveden jako řetězcový dělič (Obrázek 3.5 b). Výstupní napětí měříme buď elektrostatickým nebo vrcholovým voltmetrem nebo miliampérmetrem zapojeným na výstupu přes měřicí transformátor. Dělící poměr děliče je poměr měřeného napětí u1(t) a napětí odváděného z děliče u2(t):
kde Cm je kapacita měřícího přístroje a jeho přívodu.
Dělící poměr se má pohybovat od 1000 do 10000.
K vysokonapěťové části kapacitních děličů se často připojuje proudový tlumicí rezistor, což příznivě ovlivňuje zkreslení průběhu výstupního napětí děliče.
10)Atmosférické korekční faktory
Přeskokové napětí vnější izolace závisí na atmosférických podmínkách při zkouškách. Obecně jsou korekce závislé na hustotě (tlaku a teplotě) a vlhkosti vzduchu, na polaritě a druhu zkušebního napětí a na tvaru a vzdálenosti elektrod.
Referenční standa