|
СХЕМЫ---->
Полезная схемотехника. статьи № 1-50---->
Полезная схемотехника. статьи № 51-100
Измерение высоких напряжений.
Е.Берер
Измерение постоянных и переменных напряжений выше 1000 В является слабым местом многих ремонтных организаций и подавляющего числа индивидуалов. Это, по-видимому, объясняется тем, что производители электроизмерительной аппаратуры не желают брать на себя ответственность за потенциальный риск, связанный с повышенной опасностью подобных измерений.
Схемотехника высоковольтных измерений в принципе ничем не отличается от низковольтных при использовании обычных измерительных головок. Исключение составляют высоковольтные измерители конденсаторного типа, позволяющие измерять напряжения постоянного и переменного тока с достаточно высокой точностью (погрешность 0,2...1,0%), но это достаточно громоздкие и дорогие приборы.
Главное отличие техники высоковольтных измерений заключается в конструкции приборов, обеспечивающей электробезопасность их использования и уменьшение зависимости погрешностей измерения от изменения состояния окружающей среды, в первую очередь — от влажности. Отсутствие, точнее, дефицит высоковольтных измерителей напряжения (ВИН) объясняется еще и широко распространенным мнением,что «киловольт туда-сюда ничего не меняет». В наиболее часто встречающейся ситуации с телевизорами и мониторами это действительно так, если бы не одно, но очень существенное, «НО»: уровень рентгеновского излучения сильно зависит от высокого напряжения на аноде кинескопа и резко возрастает (для кинескопов с диагональю 51...64 см) при напряжениях выше 25,5 кВ. Для каждого типа кинескопа существует пороговое напряжение, при котором качество изображения и уровень рентгеновского излучения остаются в заданных пределах. Из этого следует, что при потере яркости свечения экрана нельзя добиваться ее увеличения путем повышения напряжения питания строчной развертки без контроля высокого напряжения. Особенно актуально это для мониторов из-за малого расстояния между экраном и оператором.
В схеме ВИНа (рис. 1) имеются два основных узла:
• измерительная головка (микроамперметр);
• высоковольтное добавочное сопротивление Rд
Эти узлы определяют метрологические и эксплуатационные характеристики ВИНа, являющегося автономным прибором.
В схеме ВИНа (рис. 2) также имеются два основных узла:
• измерительный прибор (тестер);
• высоковольтный делитель R1 R2.
Этот вариант ВИНа несколько менее удобен в работе, но более универсален, так как позволяет измерять постоянные напряжения любой полярности, а при использовании цифрового тестера обеспечивает более высокую точность и более широкий диапазон измеряемых напряжений.
Схема ВИНа (рис. 3) сочетает в себе преимущества обоих предыдущих вариантов. Поэтому более подробное описание и необходимые расчеты даны только для этой схемы.
В качестве высоковольтного звена делителя напряжения использован резистор R1 типа КЭВ-5 сопротивлением 430...560 МОм. Низковольтное плечо образовано резисторами R2* (подбирают в пределах 0...5,1 кОм) и R3 (СП5-2 или СП5-3 сопротивлением 47 кОм). Резистор R4* (0...5.1 кОм) подбирают при регулировке.
Тумблер В1 со средним положением служит для выбора полярности измерения (крайние положения) или для отключения микроамперметра при использовании внешнего тестера (среднее положение).
Переключение полярности необходимо для измерений высокого напряжения в осциллографах, СВЧ-печах и других устройствах с высоким напряжением отрицательной полярности.
В качестве измерителя желательно использовать микроамперметр типа М42004 со шкалой 30 мкА, которая соответствует напряжению 30 кВ и не требует пересчета. Конденсатор С1 любого типа емкостью 10...100 нФ.
Гнезда Г1, Г2 (телефонные гнезда) служат для подключения внешнего цифрового тестера с входным сопротивлением не менее 1 МОм.
Регулировка ВИНа
Для регулировки ВИНа требуется либо заведомо исправный (эталонный) ВИН и источник высокого напряжения (любой исправный телевизор), либо измеритель сопротивлений до 1000 МОм с погрешностью не более 1%.
В качестве эталонного ВИНа может быть использован прибор С90 или С196, а в качестве измерителя сопротивлений — прибор Е6-21.
Регулировка по эталонному ВИНу:
• входы эталонного и проверяемого ВИНов подключите с соблюдением мер безопасности к присоске телевизора, отключенной от кинескопа. Перед отключением присоски ОБЯЗАТЕЛЬНО РАЗРЯДИТЕ кинескоп обесточенного телевизора отверткой, надежно соединенной с «землей» кинескопа;
• надежно заземлите вторые концы ВИНов;
• к гнездам Г1, Г2 подключите цифровой тестер, с которым впоследствии предполагаете использовать ВИН. Установите его в режим измерения постоянного напряжения величиной около 3 В;
• тумблер В1 поставьте в среднее положение;
• включите телевизор и зафиксируйте показания эталонного ВИНа и тестера. Показание тестера должно составлять 1/10 000 от показания эталонного ВИНа с погрешностью менее 1%. Так, если показания эталонного ВИНа равны 25 кВ, то показания тестера должны быть 2,5 В. Если погрешность более 1%, отключите телевизор, дождитесь снижения напряжения на «присоске» до значения менее 1 кВ и подберите величину резистора R2. Если даже при нулевом значении R2 показания тестера завышены, произведите регулировку подбором резистора R4*;
• поставьте тумблер В1 в положение «+».Отключите тестер от гнезд регулируемого ВИНа. Включите телевизор и зафиксируйте показания обоих ВИНов. Вращая движок переменного резистора R3, добейтесь минимальной (менее 1%) разницы в показаниях ВИНов. При невозможности получения точного совпадения поменяйте номинал резистора R4* и повторите подстройку с помощью R3.
Регулировка с использованием измерителя сопротивлений
сводится к измерению сопротивления одних и расчету и подбору других резисторов. Расчет производится в соответствии со схемой рис. 4.
На этой схеме сопротивление резистора R2 соответствует сумме сопротивлений R2* и верхней от движка (по схеме рис. 3) части R3, R3 — нижней части R3, Rn— сумме сопротивлений R4* и измерительной головки. Точка Д на
схеме рис. 4 соответствует выводу движка переменного резистора. Если погрешность используемого прибора более 1%, то с помощью прибора класса не хуже 1 измерьте ток полного отклонения используемого прибора Iг по схеме рис. 5,
на котором: БП — источник напряжения 2...4 В, ИП -используемый прибор, ЭП -эталонный прибор.
Измерьте сопротивления R1 и Rn=R4*+Rг, где Rг -сопротивление измерительной головки.
Рассчитайте ток через резистор R1 по формуле: I(мкА) = 30 000 / R1(MOм). Рассчитайте сопротивление резистора R3 по формуле: R3 (кОм) = 30 (мкА) • Rп (кОм) / [I — Iг] (мкА).
Переменный резистор установите в положение, при котором сопротивление его нижней (по схеме) части будет равно рассчитанному значению R3.
Рассчитайте сопротивление резистора R2 по формуле: R2 (кОм) = [3000 / I (мкА)] —
R3 (кОм).
Подберите величину R2*, равную расчетному значению R2.
На этом регулировка ВИНа заканчивается.
Конструкция ВИНа
Эскизы основных деталей, входящих в ВИН, показаны на рис. 6—11.
В дальнейшем, в тексте и на эскизе общего вида (рис. 12), слово «рис» будет опущено.
Отсутствует эскиз задней крышки, а на эскизе корпуса 9 не показаны отверстия для клепки гаек-букс, тумблера В1, а также для установки и регулировки резистора R3.
Основные размеры корпуса даны для рекомендованного выше микроамперметра.
Самой ответственной деталью является изолятор 6, в котором размещен резистор R1 типа КЭВ-5 (КЭВ). Наиболее предпочтительным материалом для изолятора (с точки зрения качественной механической обработки) является фторопласт или плексиглас, далее следует эбонит и, на худой конец,
текстолит. Механическую обработку заготовки изолятора следует производить с минимальной подачей и глубиной резания. После установки резистора R1 в изолятор его внутренний объем должен быть герметичен по отношению к внешней среде для исключения влияния влажности на погрешность ВИНа.
Порядок сборки изолятора следующий:
• КЭВ плотно вверните в гайку 7. К другому концу КЭВа коротким
винтом М4 закрепите проводник из провода МГТФ сечением 0,05...0,07 мм2 нужной длины с облуженным концом для последующей припайки в схему;
• наружную резьбу гайки 7 залейте парафином. КЭВ вставьте в изолятор, гайку 7 слегка подогрейте паяльником до размягчения парафина и вверните в изолятор до упора КЭВа в его нижнюю часть. Слегка натянув проводник, залейте парафин в отверстие нижней части изолятора до заполнения. Далее залейте парафином отверстие в гайке 7 так, чтобы свободной от заливки осталась резьба на длину резьбовой части винта 10.
К корпусу 11 приклепайте три гайки-буксы и установите тумблер В1, резистор R3, гнезда Г1, Г2, винт и гайку М5 для крепления ручки 9.
Далее закрепите на корпусе изолятор с помощью гайки 8 и, последним, микроамперметр. Произведите электрический монтаж ВИНа.
В отверстие винта 10 впаяйте кусок сапожной иглы длиной 30...40 мм. Рекомендуется изготовить два винта 10 и один из них, без иглы, использовать с зажимом «крокодил». Винт 10 с иглой удобен для подключения ВИНа к аноду кинескопа без отсоединения присоски.
Под один из винтов задней крышки закрепите провод заземления с зажимом «крокодил».Заделка крепления, качество провода и зажима должны исключать случайное нарушение цепи заземления во время измерения. Ручка 9 изготавливается из любого материала, пригодного для изготовления изолятора 6, винт 10 — из латуни или бронзы, корпус 11 — из алюминия, гайки 7 и 8 — из любого металла.
Наверните ручку и винт 10, закрепите заднюю крышку с заземлителем и ВИН готов к калибровке и последующей эксплуатации. Для удобства при транспортировке ручку и винт с иглой можно снимать с ВИНа.
№9 «Ремонт & Сервис» сентябрь 2001
|
