Добрый день!

Нужно измерить величину и форму напряжения в контуре установки ТВЧ, частота 300-400кГц, напряжение колебаний достоверно никому не известно, но контур питается от 17кВ. Собсно вопрос, как выбрать сердечник, как оформить изоляцию, сколько мотать витков?
думаю взять П-образный сердечник, на одной ножке катушка с первичкой, на второй - со вторичкой. Первичку заэпоксидить, или залить лаком. вот только с сердечником и витками невдомек

Если бюджет позволит, посоветовал бы имерять делителем. Почитайте здесь.

gte интерсный ресурс, вовремя подвернулся. а то я колебался между резистивным делителем и трансом. мне теперь транс больше нравится, в плане полосы пропускания. в нем получается как в звуковом, намотать такую первичную индуктивность, чтоб не насыщался сердечник и наименьше искажался сигнал.

Как-то затея с трансом сомнительна - представил себе размеры транса на указанные частоту и напряжение, если при этом прикинуть емкость обмотки, то даже просто по мощности на паразитной емкости это вряд ли приемлемо. А емкостной (или компенсированный резисторами делитель) - самое то, всего несколько пикофарад верхнее плечо.


(кажется мне, когда-то был разговор на эту тему, тогда извиняюсь) - удивился, что существенным параметром HV резисторов является собственная индуктивность. Ведь при движении в область высоких напряжений растет сопротивление и падают токи, характерные времена L/R уменьшаются до несущественных - взять хотя бы к примеру 10МОм (если рабочие напряжения в несколько кВ - как раз очень общеупотребительно, мощность доли или единицы Вт): при индуктивности даже 1мкГн (а откуда больше, реально много меньше) постоянная времени 0,1пс! Т.е. индуктивность вообще не рулит. Другое дело емкость, она становится определяющей.

честно говоря я даже не знаю с какой стороны подойти к задаче. с высоким напряжением вообще не имел дело.
если допустим на делителе будет выделяться ватт 5, то взять полное сопротивление 180МОм. (на 30кВ)
думаю я включу их 18 штук по 10 мегом, плюс нижний, с которого будет сниматься сигнал осцилом,
скажем со входом 1 МОм 25пФ (в дальнейшем будет подаваться на вход операционника).
нужно ли довешивать к этой схеме другие компоненты, чтобы наименьшим образом повлиять на отставание фазы?
в данной задаче в принципе нужна только фаза, это решающее. установка должна работать в резонанс.
может ловить наводку на штырь и ее принять в качестве напряжения? =) как тогда защитить измерительное оборудование в случае чего?

Если самому делать - будет куча проблем с полосой пропускания. Лучше готовый купить, например http://www.highvoltageprobes.com/high-voltage-probes

Трансформатор сделать проще, имхо. Главная проблема с трансом - как обеспечить изоляцию. Заливка лаком просто бесполезна, заливка эпоксидкой - само по себе не панацея, вполне может прошить по поверхности каркасов первичной и вторичной, а далее - через феррит. Надо точить каркасы из сплошной заготовки, каркасы должны быть с максимально высокими щечками, ну и первичку на мелкие секции надо разбить обязательно. Какркасы делать из материала, который намертво прилипнет к эпоксидке, например, из стеклотекстолита. А вот из фторопласта или полиэтилена - опасно, эпоксидка к ним не прилипнет. Эпоксидку надо с высокой текучестью, после заливки поместить в вакуум, пока пузыри воздуха не выйдут, а вот застывать должно при обычном давлении, или даже лучше - при повышенном, чтобы остатки пузырей схлопнуть.

Напряжение порядка 30 кВ и выше - для работы очень "плохое", поскольку при таких напряжениях в воздухе легко образуется корона, которая постепенно проедает все насквозь. Надо следить, чтобы нигде не было острых концов и заусениц, все пайки надо делать в виде шариков.

Вспомните,например, о режимах со срезами напряжения.


Просто резистивный делитель с повышением частоты измерения требует соответствующих затрат на рассеиваемую мощность. Поэтому используют комбинированные и/или емкостные делители.
Вы, для начала, ответьте какая требуется точность Ваших предполагаемых измерений?
Может Вам достаточно будет посмотреть форму осциллографом через емкостной делитель и измерить пиковое напряжение пиковым детектором?

точность нужна 3 значащих цифры амплитудного напряжения. то есть пикового детектора вполне хватит для измерения напряжения. плюс к этому нужно увидеть фазу, для работы фазового компаратора, например 4046

за прошедшее время надумал взять кэв-20 на 82МОм плюс нижнее плечо. мощность получается до 10Вт. ну греться будет, шо ж теперь. резистивный мне нравится что он не внесет задержку в сигнал

Постоянная времени делителя около 100 мкс даже при средней распределенной емкости делителя 1 пФ (а емкость будет больше), так что при измерении на частоте 300-400кГц делитель не будет резистивным.

а как считается в данном случае постоянная времени? и как оценивается распределенная емкость? вообще если не сложно, подкиньте литру по теме, например в какой ситуации я должен принимать например этот резистор как элемент с распред параметрами, а не чисто как резистор? разве это нужно на частоте 500кГц, такие фокусы начинаются вроде для свч устройств, от гигагерца и выше...
тут вот идея возникла... поставить токовый транс с горячей стороны, где в сигнал еще не вносится задержка от распределенных параметров. то есть измерительный ток, который вроде как протекает через измерительный резистор, соответствует фазе измеряемого напряжения. ну вот как понимаю, так и пишу) вот по такой схеме:

с С1 снимается амплитудная величина напряжения, а на вторичке Т1 присутствует напряжение, в фазе с высоким напряжением. ясное дело, нужно хорошо продумать изоляцию Т1. что скажете?

На такой частоте транс просто не будет работать, забудьте. Резистивный делитель - тоже, из-за неконтролируемых паразитных емкостей, которые дадут фазовую и амплитудную (частотную) погрещености. Тут подойдет только чисто емкостной делитель.

Делается он совершенно элементарно.
В верхнем плече - емкость на 30 кв переменки порядка 1 пф (больше - плохо из-за больших токов). Ее можно набрать из нескольких емкостей (типа к15-13, К15У-2, К15У-1А П100 и т.п.). Можно сделать самому из куска высоковольтного провода (30 кВ и более) или кабеля со снятым экраном (навить снаружи кусок фольги нужной длины - несколько сантиметров, края фольги скруглить - концентрация поля). Можно предварительно навить на провод несколько слоев фторопластовой пленки -для повышения пробивного напряжения.
Внутренний проводник соединить в кольцо и подключить к высокому, сигнал снимать с обкладки. Можно и наоборот - обкладку к высокому, снимать с центрального провода.

В нижнем плече - любая емкость порядка 3 нф (10 вольт на выходе делителя при 30 кв на входе). Входное сопротивление измерителя (фазовая погрешность порядка 1 градуса на 300 кгц) - более 10 ком.

вот! спасибо за развернутый ответ! думаю, что сделаю сам из провода rg-58 без оплетки. изоляцию усилю майларовой лентой, т. к. родная всего на 3кВ. я так понимаю, что сворачивать в кольцо - значит соединить вместе выводы внутренней жилы? не обязательно именно круглое кольцо? чтоб упростить монтаж=) кстати погонная емкость rg-58 85пф/м, значит мне нужно два-три сантиметра с учетом изоляции майлара?

еще один глупый вопрос: емкостным делителем ведь и постоянку можно мерять, например чтобы откалибровать делитель? заряд ведь распределяется согласно соотношению емкостей, неважно для какого напряжения

В учебнике "Электрические измерения физических величин" на стр. 48-50 подробно описывается конструкция резистивного делителя.

На самом деле соединять в кольцо не обязательно если вы обеспечите нормальную (что-то типа шарика на конце) изоляцию конца центральной жилы чтобы не было короны. Но, для неопытных, проще в кольцо соединить.

Да, при использовании кабеля вы можете ориентироваться на его погонную емкость. Но вам ведь не нужно добиваться точных значений, достаточно измерить полученную емкость и выбрать соответствующую емкость нижнего плеча или просто вычислить получившийся коэффициент деления.

По постоянке емкостной делитель ессно не откалибруете, только по переменке на близкой частоте. Но вам ведь нужна не столько метрологическая точность, сколько стабильность. А масштабный множитель вы сможете примерно определить по косвенным признакам.

Общие соображения
1. Кабель лучше брать с толстой центральной жилой для предотвращения короны.
2. Толщина изоляции выбирается порядка 4 - 5 мм. Хотя пробивное напряжение порядка 50 кВ/мм, но стоит иметь примерно 10-кратный запас с учетом высокой частоты и усиления поля вблизи центрального электрода.
3. Верхнюю емкость можно сделать и не используя кабель - просто выточить из плекса то, что нужно. При этом можно сделать еще и наружный экран, чтобы не ловить внешние помехи.

rudy_b

Очень помог совет, спасибо! Седня все заработало на кабеле рк4 без оплетки. изоляции из фторопластовой ленты полкило пришлось намотать. потому что слоев 20 майларовой ленты прошило как будто ее вообще не было, ровным красивым разрезом)
получилась такая неведомая хрень, на фоне измеряемой установки:


не буду заниматься флудом, вопрос по этой же установке. на фото выше видно идущие вверх трубки - по ним фигачит высокочастотный ток, на одной из них есть полочка - для токового транса на ферритовом кольце. на трубках намотано тоже полкило фторопластовой ленты. при этом горит обмотка на кольце, огнем и синим пламенем
прошить фторопласт на трубках нет ни единого шанса, при этом на кольце явные черные дыры указывают на электрический пробой, между ферритом и обмоткой. получается на феррите тоже наводится высокое напряжение? кольцо ТХ82 материал 3С94, по идее до мегагерца он чувствует себя прекрасно. обмотка одним концом на земле, вторым идет на осцил. до сих пор мерял таким образом только низковольтный ток =) все было ок. в чем причина такого поведения, в феррите тоже наводятся высокие напряжения?

первый раз после сверкания я вырезал сгоревшие витки, и усилил изоляцию на трубках. сейчас фото кольца после повторного запуска