Что такое высоковольтный зонд?

Что такое высоковольтный зонд?

Высоковольтные зонды — это пассивные зонды, способные измерять высокие напряжения.

При измерениях высокого напряжения, превышающего несколько сотен вольт, стандартные зонды напряжения выйдут из строя и не смогут использоваться. Универсальные зонды испытывают трудности с обработкой высоких частот и высоких напряжений. Напротив, высоковольтные зонды могут измерять напряжения от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч вольт и являются пассивными зондами, предназначенными для высоких напряжений.

Высоковольтные зонды используются, например, при измерении формы сигнала напряжения путем подключения их к осциллографу или другому специализированному измерительному прибору. При измерении больших напряжений на высоких частотах зонды быстро нагреваются, поэтому необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать ожогов или поражения электрическим током.

Применение высоковольтных зондов

Высоковольтные зонды используются для измерения формы сигнала высокого напряжения в несколько сотен вольт и более и часто используются для измерения сигналов в драйверах двигателей, импульсных источниках питания, инверторах и преобразователях, которые используют силовые устройства, такие как IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором).

Они также часто используются в цепях постоянного тока и других ситуациях, где возможны нагрузки высокого напряжения. Другие приложения включают измерение анодного напряжения электронно-лучевых трубок, а также проверки безопасности фотоэлектрического оборудования для генерации энергии, такого как мегасолнечные электростанции без прерывания сети, и измерения высоковольтных электрических систем, используемых в гибридных и электрических транспортных средствах.

При выборе зонда учитывайте полосу пропускания частот, входное сопротивление, входную емкость, диапазон рабочего напряжения и совместимую модель осциллографа.

Принцип работы высоковольтных зондов

Высоковольтные зонды измеряют высокие напряжения, деля их на отношение внутреннего сопротивления осциллографа или другого измерительного прибора к сопротивлению увеличения зонда. При измерении высоких напряжений используется высоковольтный зонд с коэффициентом затухания 100:1 или 1000:1.

Зонд используется для физического и электрического подключения контрольной точки или источника сигнала к осциллографу. Максимально допустимое напряжение зонда напряжения должно быть проверено на соответствие номиналу из-за его тенденции к снижению с ростом частоты.

В частности, зонд помещается между входным терминалом и входной секцией осциллографа, и измеряется проходящая через него форма сигнала. При измерении высокочастотных сигналов входная емкость становится нагрузкой и влияет на сигнал. Однако, подключаясь через зонд с высоким коэффициентом затухания, можно измерить более точную форму сигнала.

Структура высоковольтного зонда

Конструкция высоковольтных зондов различается в зависимости от диапазона измеряемого напряжения. Изделия с постоянным напряжением около 25 кВ, продаваемые производителями осциллографов, могут использоваться пользователем так же, как и обычные зонды.

Высоковольтный зонд состоит из корпуса зонда, согласующей коробки и соединяющего их кабеля. Внутренняя часть зонда заполнена изолирующим маслом или газом для повышения характеристик выдерживаемого напряжения. Входное сопротивление корпуса зонда зависит от затухания аттенюатора, но используется большое значение от 100 до 1500 МОм.

Согласующая коробка выполняет фазовую компенсацию, а процедура настройки сложнее, чем для обычных пассивных зондов из-за большого затухания аттенюатора и использования длинных кабелей. В некоторых случаях производители высоковольтных зондов поставляют их настроенными и запрещают пользователю настраивать их.

Другая информация о высоковольтных зондах

1. Меры предосторожности при работе с высоковольтными зондами

Поскольку высоковольтные зонды работают с высоким напряжением, принимаются различные меры безопасности, такие как следующие:

• Доступны длинные кабели (от 3 до 10 м), чтобы можно было измерять тестируемую систему на расстоянии из-за высокого напряжения.
• Зонды, предназначенные для ручного управления, оснащены большим защитным кольцом для предотвращения разряда на тело человека. Кроме того, корпус зонда, который предназначен для фиксирования, имеет клемму для заземления самого зонда.
• Меры предосторожности при обращении также важны. Например, при измерении высокочастотных напряжений, чем выше частота, тем ниже допустимое напряжение зонда, поэтому необходимо полностью понимать диаграмму характеристик производителя. Кроме того, если клемма заземления зонда отсоединена, высокое напряжение будет подаваться на входную клемму и корпус, что опасно.

2. Изолирующий зонд

Изолированный зонд — это зонд, в котором плавает только зонд. Он электрически изолирован от корпуса осциллографа.

Существует два способа изолировать зонд: один — использовать трансформатор для отделения наконечника зонда от осциллографа, а другой — преобразовать электрические сигналы, полученные на наконечнике зонда, в фотоэлектрические сигналы, передать их по оптоволокну и вернуть их в исходные сигналы на стороне приемника. В обоих случаях между зондом и осциллографом нет электрической непрерывности. Они изолированы друг от друга, но сигнал, обнаруженный зондом, передается на сторону осциллографа.

Благодаря такой конфигурации, даже если сам осциллограф правильно заземлен, он не оказывает влияния на сигнал тестируемой цепи, который подается между наконечником изолированного зонда и заземляющим проводом. Таким образом, даже если тестируемая цепь имеет очень высокое синфазное напряжение, изолирующий зонд можно использовать для измерения только дифференциального напряжения между наконечником и заземляющим проводом.