Как сделать киловольтметр постоянного напряжения

Кроме того, у дешевых выриантов (чаще всего китайского производства), весьма сомнительная изоляция для таких довольно высоких уже напряжений, что требует особой акуратности при работе с ними. А как быть, если анодное напряжение, скажем уже порядка 2 или 3 кV? Таким прибором уже не измеришь. Хотя раньше, лет 15 обратно, мне удавалось замерять анодное напряжение своего УСМ, соединив два индентичных мультиметра последовательно, когда знаешь уже заранее, что напряжение не превысит 2000вольт. Но для этого нужно иметь два тестора одной марки, у которых будет одно и то же входное сопротивление. Если высоковольное напряжение выше 2000 вольт, то померить его обычными приборами уже не представляется возможным.

Собственно эта проблема вынудила меня изготовить (наконец то!) самодельный вольтметр с верхним пределом измерений в 5000 вольт. Устройство по своей сути очень простое, но учитывая столь высокое напряжение уже требует определенного подхода при изготовлении, где главным аспектом, является изоляция. Изоляция корпуса, выносного кабеля, определенной конструкции рабочего щупа и т.д.

Изготовление такого киловольтметра начинать нужно с поиска подходящей измерительной головки. Обычно это микроамперметр с током отклонения в 100, а еще лучше в 50 мка, с линейной шкалой. Далее, подобрав стрелочный прибор, нужно изготовить щуп. Измерительный щуп в таком приборе, очень важная вещь! Это залог вашей безопасности в будущем, при работе с прибором.

Мой щуп устроен очень просто. Взят был деревянный кругляк от домашней щетки, диаметром 35мм, где внутри было просверлено отверстие, в котором размещены два резистора по 1.5Мом, мощностью в 2Вт, для ограничения поступающего тока к прибору. В качестве кабеля, использован коаксиал, в гибкой изоляции с экранирующей оплеткой, которая в свою очередь заведена на корпус прибора (общий провод). Экранка служит дополнительной гарантией от случайного поражения эл.током, в случае обрыва кабеля щупа. Соединяется щуп с прибором при помощи большого байонетного разъема, типа CP-75-54ПВ, имеющий достаточную дистанцию в своем размере, между центральной жилой и оплеткой кабеля. Сама деревянная рукоятка, после полного изготовленея щупа, хорошо пропитывается лаком НЦ и изолируется.

Схема прибора очень проста, потому накидал для наглядности просто от руки. Подобных схем, довольно много в сети. Это построение классического вольтметра на основе измерительной головки постоянного тока.

Сам вольтметр, это измерительная головка и набор последовательных сопротивлений, где самый близкий к стрелочному прибору вывод «+» , в процессе наладки, подбирается с особой точностью, выбирая погрешность прибора как можно ближе к нулю.

В моей конструкции, прибор двухдиапазонный. Первый диапазон, это измерение от 0. до 5000вольт. Второй диапазон, от 0. до 1000вольт. Для надежности, я не стал ставить переключатель по входу, а поступил проще, установил два раздельных входных разъёма, где от каждого к плюсовому контакту измерительной головки, тянется своя цепочка последовательных сопротивлений. Это и проще и с точки зрения изоляции и гораздо надежней. Для измерения до 5000 вольт, понадобилось 16 резисторов, общим сопротивлением порядка 92Мом! А для второго диапазона, до 1000вольт, необходимо было выполнить последовательную цепочку уже только из 5 резисторов, общим сопротивлением , порядка 18.8 Мом. (Все данные с учетом встроенного в щуп сопротиаления в 3.0 Мом). Величины сопротивлений, напрямую зависят от чувствительности вашей измерительной головки и подбираются в процессе настройки.

Таким образом, получился самодельный КИЛОвольтметр, с хорошей изоляцией по входу и большим входным сопротивлением. Погрешность измерений в моем приборе вышла порядка 50вольт, при замере на пределе до 5000в. На втором диапазоне, до 1000вольт, составила порядка 15-16 вольт. Более точно, я уже не настраивал, поскольку счел не нужным. Хватает вполне и такой точности.

Как сделать киловольтметр постоянного напряжения

Аналоговый киловольтметр постоянного напряжения с диапазонами измерения 10 и 20 кВ

Несложный аналоговый киловольтметр может использоваться для оперативного контроля или измерения высокого напряжения при конструировании, эксплуатации и ремонте высоковольтных источников питания [1] или преобразователей [2] , высоковольтных емкостных накопителей энергии, а также при проведении экспериментов, в которых применяется высокое напряжение.

Технические характеристики:

• измеряемое напряжение постоянное, диапазоны измерений 0 . 10 кВ, 0 . 20 кВ
• входное сопротивление на диапазоне 10 кВ: 100 МОм, на диапазоне 20 кВ: 200 МОм
• погрешность измерения не хуже 5 %
• диапазон рабочих температур -20 0 C . +35 0 C, относительная влажность до 80 % при 20 0 C
• габариты не более 160 х 170 х 90 мм 3
• масса не более 1 кг

Схема электрическая принципиальная

Схема электрическая принципиальная киловольтметра представлена на рис.1.

Рис. 1. Схема электрическая принципиальная аналогового киловольтметра постоянного напряжения с диапазонами измерения 10 и 20 кВ.

В качестве индикатора PA1 используется микроамперметр с диапазоном измерения тока 100 мкА. К нему подключены дополнительные высоковольтные резисторы типа КЭВ. Величина сопротивлений этих резисторов определяется диапазоном измеряемого напряжения и током полного отклонения стрелки микроамперметра. Каждый из высоковольтных резисторов может быть заменен цепочкой низковольтных в соответствии со схемой рис. 2.

Рис. 2. Схема замены одного высоковольтного резистора цепочкой низковольтных.

Конструкция

Стрелочный индикатор (микроамперметр) устанавливается в корпусе, сделанном из изоляционного материала. К клеммам индикатора крепятся платы из фольгированного текстолита, на которых смонтированы высоковольтные резисторы. Выходные клеммы прибора прикрыты планками из изоляционного материала для безопасности оператора. Для подключения прибора к измеряемой цепи используются высоковольтные шнуры.

Рис. 3. Аналоговый киловольтметр (вид спереди).

Способы применения

При проведении измерений следует соблюдать осторожность и производить все подключения и отключения, обесточив предварительно источник высокого напряжения и разрядив все конденсаторы, которые могли накопить заряд.

Если внутреннее сопротивление киловольтметра недостаточно велико для проведения измерений, можно воспользоваться схемой рис. 4, в которой накопительный конденсатор, к которому подключен прибор, заряжается через искровый разрядник с небольшим расстоянием между электродами.

Рис. 4. Возможная схема измерения высокого напряжения с использованием искрового разрядника.

Как сделать киловольтметр постоянного напряжения

На такую формулировку хочется ответить: берете и изготавливаете.

Вопрос в схеме или в конструктиве?

_________________
Со схемой каждый может

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

_________________
Ничто так не укрепляет взаимное доверие, как 100% предоплата! Дмитрий, ex-RK3AOR.

Ведущий производитель электрического оборудования компания MORNSUN выпустила серию источников питания на DIN-рейку LI100-20BxxPR3 c выходами на 12, 15, 24 и 48 В. ИП позиционируются для умных домов, а так же используются в составе оборудования для промышленной автоматизации, различных производственных машин, рельсовых систем транспортировки и другого оборудования, работающего в условиях неблагоприятной окружающей среды.

Компания MEAN WELL продолжает активное развитие номенклатуры, осваивая новые направления и обновляя существующую продукцию с учетом возрастающих требований. В настоящий момент в Компэл представлено множество недавно вышедших новинок MEAN WELL.
MEAN WELL выпустил ряд таких новинок как мощные высоковольтные управляемые источники питания, DC/DC-преобразователи со сверхшироким входом (с креплением на DIN-рейку и на шасси), полностью обновил линейку зарядных устройств (ЗУ), DC/AC-преобразователей (инверторов) и ИБП для охранно-пожарных систем. Кроме того, выпущены специальные источники питания с выходным напряжением в виде ШИМ для светодиодных лент и модулей управляемых по DALI2 и 0…10 В, а также другая продукция.

Как самому изготовить киловольтметр.

Простой киловольтметр для измерения напряжений до 50 – 100 киловольт и более можно изготовить самому. Такой прибор может пригодиться при регулировке режимов электронно-лучевых трубок, ионизаторов воздуха, флокаторов и прочих устройств, где используются высокие питающие напряжения.

Для изготовления киловольтметра потребуются следующие основные компоненты:

1. Палка лыжная из стеклотекстолита полая (Такие палки когда-то продавались в комплекте с самыми бюджетными лыжами. Возможно, что такая палка валяется у вас на балконе).
2. Резисторы высоковольтные типа С3-14-1-(Б) (Именно эти резисторы точно подходят под внутренний диаметр лыжной палки).
3. Мультиметр «китайский» с входным сопротивлением 10 МОм. Мультиметры размером поменьше того, что изображён на картинке, как правило, стоят меньше и имеют входное сопротивление всего 1 МОм.
4. Кое-какие мелкие детали.

Исходная схема киловольтметра.

1. Резисторы R1 – Rn — верхнее плечо делителя напряжения;
2. Резисторы R*(грубо), R*(точно) и входное сопротивление измерительного

прибора (10 МОм) – нижнее плечо делителя.

О резисторах верхнего плеча делителя.

Резисторы С3-14-1 (группа Б) Это одноваттные резисторы, которые могут выдерживать напряжение до 10 киловольт. Диапазон сопротивлений от 470 МОм до 5,6 ГОм. При покупке, следует знать, что эти резисторы отличаются не очень высокой надёжностью, как в работе, так и при хранении. Поэтому, лучше приобретать их с некоторым запасом. Я бы рекомендовал купить раза в два большее количество, чем требуется.

Как рассчитать делитель высокого напряжения?

В любительской практике, чаще всего, приходится собирать подобные устройства исходя из имеющихся в наличии деталей. Поэтому, преступать к изготовлению щупа высоковольтного делителя следует только тогда, когда резисторы куплены и проверены. Исходя из имеющихся высоковольтных резисторов и следует производить окончательный расчёт делителя.

Примерный, предварительный расчёт верхнего плеча делителя.

Выбираем предельное напряжение, например, 50 киловольт. При таком напряжении, нам понадобится использовать 5 — 6 резисторов, каждый из которых выдерживает до 10-ти киловольт.

Рассчитываем делить напряжения для шкалы мультиметра, например, 200 Вольт. Для удобства отсчёта, желательно, чтобы на 1 вольт шкалы приходился один киловольт измеряемого напряжения.

Входное сопротивление мультиметра 10 МОм. Однако для настройки делителя нам понадобится шунтировать это его плечо.

Поэтому, примем это плечо равным, например, 8 МОм.

8 (МОм) * 50 000 (Вольт) / 50 (Вольт) = Х+8 (МОм)

7992 (МОм) / 6 (штук) = 1332 МОм

Конечно, найти требуемый номинал резисторов вряд ли удастся и возможно придётся выбирать из имеющихся в продаже резисторов. Делитель можно собрать и из разных номиналов резисторов, но тогда потребуется рассчитать падение напряжения для каждого резистора. Из своего опыта могу добавить, что резисторы С3-14-1-Б при своей длине 29мм могут выдерживать напряжение в полтора и даже в два раза превышает допустимое, однако их надёжность при этом уменьшается.

Для того чтобы уменьшить протекающий через киловольтметр ток, можно на порядок или два увеличить сопротивление верхнего плеча делителя. При этом нужно будет выбрать шкалу прибора, соответственно, 20 Вольт или 2 Вольта.

Предварительный расчёт шунта к мультиметру (R* грубо + R*точно).

R тестера + R шунта = 8 МОм;

R шунта = 10 * 8 / 10 — 8 = 40 (МОм)

Изображение части щупа киловольтметра в разрезе.

1. Наконечник;
2. Гайка;
3. Шайба гетинаксовая или стеклотекстолитовая (подойдёт от узла крепления резисторов ПЭВ);
4. Втулка металлическая с резьбой внутри (подойдёт любая подходящая по размеру с внутренней резьбой М2,5 — М3(мм);
5. Разъём «мама» подходящего размера для присоединения к выводу высоковольтного резистора. Разъём требуется для того, чтобы можно было в период эксплуатации прибора легко заменить вышедший из строя резистор;
6. Первый резистор верхнего плеча делителя;
7. Отрезок лыжной палки (длину заготовки рекомендую выбрать в зависимости от предварительно рассчитанного и уже имеющегося в наличии количества резисторов).

Приступаем к окончательной сборке.

Сначала изготавливаем узел крепление наконечника, для чего припаиваем разъём «5» к втулке «4».

Затем вклеиваем в торец трубки, с использованием эпоксидной смолы, детали «3» и «4».

При склейке нужно проследить, чтобы эпоксидная смола не затекла в разъём «5».

Резисторы верхнего плеча делителя спаиваем последовательно и вставляем внутрь лыжной палки так, чтобы первый резистор вошёл в разъём расположенный внутри. Последний резистор закрепляем пайкой у основания щупа.

Собираем остальные элементы схемы, расположив в подходящей металлической или пластмассовой коробке.

1. Две клеммы для подключения заземления;
2. Разъём СР-50 для подключения тестера или осциллографа;
3. Резистор R*(грубо);
4. Резистор R* (точно);
5. Неоновая лампа;
6. Сменный наконечник.

Калибруем делитель.

Для калибровки удобно использовать источник постоянного образцового напряжения на 1000 Вольт, так как это максимальное напряжение, которое можно измерить, обычно, имеющимися в распоряжении радиолюбителя приборами. Если такого не имеется, то можно воспользоваться другим менее высоковольтным источником.

Калибровка сводится к подбору резисторов в нижнем и верхнем плече делителя. Разброс параметров высокомегаомных резисторов велик, поэтому может понадобится сделать повторный расчёт по результатом предварительной калибровки, чтобы внести поправки.

Использование киловольтметра.

1. Щуп киловольтметра в собранном виде;
2. Провода для подключения заземления и мультиметра;
3. Два варианта наконечников;
4. Пример подключения киловольтметра к аноду кинескопа с использованием сменного наконечника в виде крючка.

При использовании прибора следует соблюдать меры техники безопасности.

Подключение и отключение киловольтметра следует производить при обесточенной аппаратуре, после снятия заряда с высоковольтных токоведущих частей.

При подключении киловольтметра к измеряемым цепям, заземление следует подключать в первую очередь!

При отсоединении щупа от измеряемых цепей, заземление следует отключать в последнюю очередь!

При подключении киловольтметра к аноду кинескопа следует одну клемму заземления соединить с графитовым покрытием кинескопа, а другую с общим проводом шасси телевизора.