Divisor de condensadors d'alta tensió

Els divisors de condensadors d'alta tensió també s'utilitzen sovint per mesurar altes tensions. Els divisors de tensió capacitius determinen la caiguda de tensió en funció de la reactància de la xarxa de condensadors i, com a tal, no funcionen com a divisors de tensió de CC. Al cap i a la fi, els condensadors bloquegen la CC i no produeixen flux de corrent.

Mesures del sensor

• Utilitzant un divisor de condensadors d'alta tensió, els microcontroladors poden mesurar les resistències dels sensors. La resistència del sensor desconegut es col·loca en sèrie amb una resistència coneguda, formant un divisor de condensador d'alta tensió. Aleshores, el microcontrolador pot aplicar una tensió coneguda a través del divisor i l'ADC del microcontrolador està connectat al node central entre el sensor i la resistència. Aquest mètode s'utilitza sovint per mesurar la temperatura mitjançant resistències sensibles a la temperatura, com ara termistors i detectors de temperatura de resistència (RTD).
• Els potenciòmetres de tres entrades també es poden utilitzar com a divisor de condensadors d'alta tensió. Són útils per a ràdios i altres dispositius amb botons analògics. Quan es fa girar l'eix del potenciòmetre, el netejador central es mou al llarg de la resistència i produeix un augment o una disminució de la resistència, corresponent a l'angle de l'eix. Si s'adjunta una tensió estable a un extrem del potenciòmetre, l'altre a terra i el netejador a un ADC, es pot calcular l'angle del botó.

Mesura d'Alta Tensió

• Es pot utilitzar un divisor de condensador d'alta tensió per reduir una tensió especialment alta a una fracció i després mesurar-lo amb un voltímetre. L'alta tensió s'utilitza per alimentar el VIN del divisor, amb la sortida reduïda per estar dins del rang del mesurador. Hi ha sondes divisores de resistències d'alta tensió dissenyades per mesurar alguns voltatges de fins a centenars de quilovolts.
• Tanmateix, en aquests dissenys, s'utilitzen resistències específiques d'alta tensió, ja que han de ser capaços de fer front a altes tensions i corrents amb coeficients de temperatura coincidents per proporcionar resultats precisos. Les sondes divisores capacitives també s'utilitzen per a tensions de centenars de mil·livolts, ja que la calor alliberada amb resistències de vegades pot ser massa.

Canvi de nivell de senyal
El divisor de condensadors d'alta tensió es pot utilitzar per ajustar el nivell d'un senyal, especialment els digitals. Per exemple, el canvi de nivell d'un senyal digital comú de 5 V ALTA a un senyal digital de 3,3 V. Amb un divisor de condensador d'alta tensió, es pot crear un desplaçador de nivell brut per permetre que els circuits lògics que operen a 5 V s'interfacin amb els que operen a 3,3 V. Sense aquest canvi de nivell, subministrar un microcontrolador lògic de 3,3 V amb un ALTA de 5 V pot provocar danys permanents al circuit. L'ús d'una configuració de resistència tal que VOUT / VIN=3.3 / 5=RA / RTOTAL pot permetre que el circuit lògic de 5 V s'interfaci amb el de 3,3 V. Tanmateix, perquè això sigui possible, la impedància de la font del senyal de 5 V ha de ser baixa i la impedància d'entrada de 3,3 V ha de ser alta. A més, si la impedància d'entrada té elements capacitius, l'ús d'un divisor completament resistiu crearà involuntàriament un filtre RC, que pot limitar la velocitat de dades. Afegir un condensador en sèrie amb la resistència superior (fer que les dues potes del divisor siguin capacitives i resistives) pot ajudar a superar-ho.

Divisor de tensió de resistència
La resistència interna és una resistència pura, amb una estructura senzilla, un ús convenient, una alta precisió de mesura i una bona estabilitat, i s'utilitza àmpliament. En condicions de tensió d'impuls del llamp, l'ús del divisor de tensió de resistència com a dispositiu de conversió té certs avantatges:
1) Quan s'enrotlla amb filferro de coure amb coeficient de baixa temperatura o filferro Kama amb coeficient de baixa temperatura i alt coeficient de resistència, té estabilitat a alta temperatura i estabilitat a llarg termini.
2) Les característiques de resposta del divisor de tensió de resistència amb compressibilitat poden ser més altes.
A causa dels avantatges anteriors, molts sistemes de mesura estàndard es componen de divisor de tensió de resistència. No obstant això, té algunes mancances:
1) Per aconseguir un alt rendiment de resposta, la seva resistència no hauria de ser massa alta. Com que afectarà la càrrega del generador de tensió d'impuls, el seu accés escurçarà el temps mig pic de l'ona de xoc. Tanmateix, generalment es pot resoldre ajustant la resistència de la cua d'ona del generador.
També per les raons anteriors, els condensadors de resistència són difícils de mesurar la tensió d'impuls de commutació.
L'error generat quan el divisor de tensió de resistència mesura la tensió de pols transitòria està relacionat amb el producte del valor de la resistència i la capacitat dispersa a terra, de manera que s'hauria de minimitzar la mida i la influència de la capacitat dispersa a terra. El divisor de tensió de resistència reduirà la inductància tant com sigui possible. Per aquest motiu, el cable Kama o el cable de coure s'ha d'enrotllar fortament en un tub aïllant, amb només un paper aïllant prim entre les capes, i després submergit en el cilindre aïllant que conté oli de transformador per reduir la mida del divisor de tensió, reduir el capacitat a terra i instal·leu un anell de protecció a la part superior per compensar-lo. Vegeu la figura 1 per a la seva estructura
L'error generat pel divisor de tensió de resistència en mesurar la tensió d'impuls està relacionat amb el producte del valor de resistència R i la capacitat dispersa C a terra. Així podem canviar els paràmetres corresponents per millorar el rendiment del divisor de tensió de resistència. Per exemple, el divisor de tensió de resistència per mesurar el pols ràpid d'alta tensió, el divisor de tensió de resistència amb la millor resposta d'ona quadrada, dos tipus de divisor de tensió de resistència de nanosegons d'alta tensió amb secció transversal variable, el divisor de tensió de resistència d'impuls de 200 kV de nivell de microsegon petit, i el nou divisor de tensió de resistència a impulsos de 600 kV.

Divisor de tensió capacitiu
El divisor de tensió capacitiu utilitzat per mesurar la tensió de pols es pot dividir en dos tipus. El braç d'alta tensió d'un divisor de tensió es compon de diversos condensadors d'alta tensió, mentre que el braç d'alta tensió de l'altre divisor de tensió només té un condensador. L'anterior tipus de divisor de tensió es munta principalment amb un condensador de pols aïllat amb paper d'oli amb carcassa aïllant. Es requereix que la inductància d'aquest condensador sigui relativament petita i pugui suportar una descàrrega de curtcircuit. Un condensador de paper d'oli d'alta tensió està muntat per múltiples elements en sèrie i paral·lel. Cada element no només té capacitat, sinó també inductància inherent i resistència de contacte en sèrie, així com resistència d'aïllament en paral·lel. Per descomptat, cada element també té una capacitat dispersa a terra. Aquest tipus de divisor de tensió s'ha de considerar com un paràmetre distribuït, per la qual cosa s'anomena divisor de tensió de capacitat distribuïda, tal com es mostra a la figura 2. El braç d'alta tensió d'aquest darrer tipus de divisor de tensió només té un condensador, que sol ser un parell de elèctrodes metàl·lics en un camp elèctric gairebé uniforme. Els seus elèctrodes són un condensador concentrat amb aire com a mitjà, per la qual cosa s'anomena divisor de tensió capacitiu centralitzat.
El divisor de tensió capacitiva distribuïda es compon de múltiples condensadors d'impulsos, que només tenen error d'amplitud però cap error de forma d'ona. Pel que fa a l'error d'amplitud, es pot eliminar completament després de la correcció amb un divisor de tensió estàndard. Tanmateix, quan es mesuren ones pronunciades, la capacitat dispersa de l'anell de blindatge del divisor de tensió capacitiu és molt més gran i el temps de resposta també és molt més gran. Per tant, per mesurar l'ona pronunciada, les característiques de resposta del divisor de tensió capacitiu no són tan bones com les del divisor de tensió de resistència blindada. El divisor de tensió d'un sol condensador no consumeix energia i no té problemes d'escalfament. El divisor de tensió capacitiu és més avantatjós que el divisor de tensió de resistència per mesurar l'ona amb front d'ona llarga i temps mig pic. A més, el divisor de tensió capacitiu també es pot utilitzar com a condensador de càrrega per ajustar la forma d'ona.
El condensador estàndard ple de gas comprimit es pot utilitzar com a braç d'alta tensió del divisor de tensió del condensador centralitzat. El valor de capacitat d'aquest condensador és precís i estable, i la pèrdua dielèctrica és molt petita. Com que està blindat, el valor de la capacitat no es veu afectat pels objectes circumdants. S'ha utilitzat amb èxit en la mesura de la freqüència de potència. Tanmateix, quan s'utilitza com a divisor de tensió del condensador d'impuls, hi ha alguns problemes, és a dir, l'oscil·lació d'alta freqüència superposada.

Divisor de tensió resistència-capacitància
El divisor de tensió resistència-capacitància es pot dividir en el divisor de tensió en sèrie resistència-capacitància i el divisor de tensió paral·lel resistència-capacitat segons el mode de connexió. El divisor de tensió en sèrie resistència-capacitància també s'anomena divisor de tensió del condensador amortit. Recentment, el divisor de tensió d'alta tensió s'anomena sovint aquesta forma. Supera la inductància residual del circuit del condensador, evita l'oscil·lació del divisor de tensió i té un rendiment excel·lent. Segons l'amortiment afegit, el divisor de tensió de la sèrie resistència-capacitància es pot dividir en dos tipus: divisor de tensió capacitiu d'amortiment elevat i divisor de tensió capacitiu d'amortiment.