1. Opracowano przy użyciu: Boryń H., Olesz M., Rynkowski A., Wojtas S. Laboratorium techniki wysokich napięć,
Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2007 r.
1. Omówić metody pomiaru wysokich napięć przemiennych.
a) metody bezpośrednie
- metoda iskiernikowa
- metoda prostownikowa z kondensatorem szeregowym
b) metody pośrednie
- dzielniki pojemnościowe
- przekładniki napięciowe
2. Omówić metody pomiaru wysokich napięć stałych.
a) metody bezpośrednie
- metoda iskiernikowa
- woltomierz elektrostatyczny
- mikroamperomierz z posobnikiem
b) metody pośrednie
- dzielniki rezystancyjno-pojemnościowe
3. Omówić metody pomiaru wysokich napięć udarowych.
a) metody bezpośrednie
- metoda iskiernikowa
- woltomierz elektrostatyczny
b) metody pośrednie
- dzielniki rezystancyjne
4. Przedstawić zasadę pomiaru wysokiego napięcia za pomocą iskiernika kulowego. Podać budowę
i wymagania dotyczące iskiernika kulowego. (!)
W pomiarach metodą iskiernikową wykorzystujemy zależność napięcia przeskoku
w powietrzu od odstępu elektrod.
Iskiernik ma dwie jednakowe, metalowe kule (zwykle Cu), osadzone na walcowych trzonach
o średnicy nie przekraczającej 20% średnicy kul D i o długości równej nie mniej niż D. Do pomiarów
napięcia w układzie symetrycznym jedna kula jest uziemiona, a w układzie symetrycznym obie kule
są izolowane od ziemi. W szereg z iskiernikiem pomiarowym włącza się rezystor (wartości
ok. 1Ω na 1V wartości szczytowej napięcia przeskoku) ograniczający prąd iskry, wypalanie elektrod
oraz łagodzący oscylacje w obwodzie probierczym.
Powierzchnie kul muszą być wolne od zanieczyszczeń, ich średnice zawarte są w przedziale
2 – 200 cm, a odstęp między nimi powinien wynosić od 0,05D do 0,75D.
5. Wpływ warunków atmosferycznych na wyniki pomiaru napięcia iskiernikiem kulowym.
Warunki atmosferyczne takie jak ciśnienie, temperatura czy wilgotność powietrza mają wpływ
na napięcie przeskoku iskiernika kulowego. Warunki te należy uwzględnić przy pomiarach. Można
jednak zauważyć, iż w polu jednostajnym lub do niego zbliżonym, wilgotność w granicach 4-15 g/m3
nie ma wpływu na wytrzymałość elektryczną.
6. Omówić układ do pomiaru napięcia przemiennego z wykorzystaniem dzielnika pojemnościowego.
Dzielnik taki tworzony jest przez szeregowe połączenie wysokonapięciowego kondensatora
o małej pojemności C1 oraz niskonapięciowego o znacznie większej pojemności C2. Miernik
o wysokiej wartości impedancji wewnętrznej mierzy wartość napięcia na kondensatorze C2.
W dokładnych wykonaniach dzielników kondensator C1 jest wzorcowym kondensatorem
ciśnieniowym. Izolację w takim kondensatorze stanowi np. CO2 pod wysokim ciśnieniem.
Przy pomiarach wartości szczytowej często stosuje się układ szeregowy prostownika z woltomierzem
elektrostatycznym. Woltomierz elektrostatyczny V mierzy napięcie stałe Um równe wartości
maksymalnej U2max napięcia U2.
1

2. Opracowano przy użyciu: Boryń H., Olesz M., Rynkowski A., Wojtas S. Laboratorium techniki wysokich napięć,
Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2007 r.
7. Omówić metodę pomiaru napięcia udarowego z wykorzystaniem dzielnika rezystancyjnego. (!)
Przekształcony w dzielniku R1R2 sygnał jest doprowadzony kablem o impedancji falowej
Z (jest on zwarty rezystorem R3 = Z, dla uniknięcia fałszujących pomiary odbić na końcu kabla)
do przyrządu pomiarowego V. Napięcie szczytowe U2 może być mierzone miernikiem V w układzie
dwu kondensatorów (według Rabusa). Kondensator C1 ładuje się do wartości szczytowej napięcia U2m.
Znaczna stała czasowa R4C2 uniemożliwia jednoczesne naładowanie kondensatora C2, przy czym
C2 >> C1. Dopiero później następuje wyrównanie napięć na obu kondensatorach do wartości U, którą
mierzy woltomierz elektrostatyczny V. Napięcie U można obliczyć ze wzoru:
C1 + C 2
U = U2 × (Cp – pojemność prostownika).
C1 + C 2 + C p
8. Sposób pomiaru napięcia przemiennego metodą prostownikową z kondensatorem szeregowym. (!)
Stosuje się najczęściej kondensatory o izolacji gazowej z dzieloną elektrodą
niskonapięciową, aby uzyskać dokładną wartość pojemności C oraz dla uniknięcia
wpływu przedmiotów postronnych. Prostowniki charakteryzuje pomijalny wobec
mierzonego prąd wsteczny. Mikroamperomierz mierzy wartość średnią prądu
wyprostowanego Iśr. Jeżeli napięcie przemienne U ma w ciągu okresu tylko
2 ekstrema równe sobie co do wartości bezwzględnej to, prąd średni jest
proporcjonalny do Umax i wartość napięcia oblicza się ze wzoru: Umax = Iśr/2fC
9. Sposób pomiaru wysokiego napięcia za pomocą woltomierza elektrostatycznego. (!)
Pod wpływem siły przyciągania pola elektrostatycznego porusza się jedna z elektrod. Siła
przyciągania jest wprost proporcjonalna do kwadratu wartości skutecznej napięcia i odwrotnie
proporcjonalna do kwadratu odległości między elektrodami. Woltomierze tego typu wykorzystujemy
przy pomiarach napięć przemiennych i stałych.
10. Określić przydatność przekładników napięciowych do pomiaru napięć przemiennych
w laboratoriach i energetyce zawodowej.
Przekładniki napięciowe laboratoryjne zachowują swoją klasę dokładności dla napięć
w zakresie 0,2-2,0 Un, a przekładniki energetyczne w zakresie 0,8-1,2 Un. Błąd pomiaru napięcia
zależy od klasy woltomierza i przekładnika.
2