Werkzeug zum Messen von Schwachstrom

Ich habe derzeit ein Netzteil, das etwa -60 kV DC und 10 mA unter der Last liefern kann, die ich daran anschließen werde. Der Innenwiderstand der Last wird jedoch schwanken und möglicherweise nicht immer die vollen 10 mA ziehen, daher ist ein Mittel zur Überwachung des Stromflusses erforderlich. Die schwierige Situation ist, dass ich die negative Stromleitung von der Stromquelle direkt an ein Multimeter anschließen muss, das den Strom misst. Bitte schauen Sie sich die Grafik unten an, um das Design zu referenzieren:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die negative Seite der Stromquelle liefert den -60-kV-Gleichstrom, der für das Multimeter handhabbar sein muss. Daher war ich neugierig, was ich tun könnte, um einem Multimeter oder Amperemeter kostengünstig zu ermöglichen, mit so hohen Spannungen und einer so hohen Leistung umzugehen und gleichzeitig eine genaue Messung des Stroms zu ermöglichen.

Ist es lichtbogenfest?
Was Sie zeigen, hat einfach R als Last, ich bin sicher, das ist nicht das, was Sie beabsichtigen. Was ist die Belastung?
Analog oder digital? 50mV/50uA Galvo mit 10mA Vollausschlag verwendet 50mV/10mA= 5 Ohm Shunt. Für 200,0 mV DMM können Sie einen 200 mV/10 mA = 20 Ohm Shunt verwenden. Die minimale R-Last beträgt 60 kV/10 mA = 6 MOhm, es sei denn, Sie erhalten eine Teilentladung. (PD)
Wenn diese Spezifikationen dem wahren Maximum entsprechen, können Sie bis zu 10 V für einen maximalen Shunt-Verlust von 100 mW absenken.
Aber was ist der Zweck dieses Tools, wenn Sie bereits einen Stromzähler haben. Ein Masse-Shunt gibt dasselbe mit Spannung
Das Problem dabei ist, dass der Stromzähler, den ich besitze, nicht mit -60 kV umgehen kann, die durch ihn gesendet werden. Gibt es eine Möglichkeit für mich, diese -60 kV auf eine Spannung zu reduzieren, die vom Stromzähler verarbeitet werden kann?

Antworten (3)

Ich bin mir nicht sicher, wo das Problem liegt. Wenn Sie beispielsweise einen 1-Ohm-Shunt-Widerstand (beliebiger Größe) wie im Diagramm unten verwenden,

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

und ein DMM im mV-Messmodus anschließen, haben Sie 1 mV/1 mA. Das DMM ist sicher geerdet und es sind keine kV-Tastköpfe erforderlich. Die an Ihre schwankende Last angelegte Spannung ist nur 10 mV kleiner als die 60.000.000 mV oder genau wie ein Fehler von 0 %. Ich verstehe nicht, warum Sie Ihren aktuellen Monitor nicht auf diese Weise anschließen können.

Sie können zwei reguläre Dioden hinzufügen, um das DMM zu schützen, einen Shunt, wenn Sie möchten, falls Probleme mit parasitären Kapazitäten am LOAD während der Einschalt-/Verbindungssequenz auftreten.

1 Ohm ergibt eine zu niedrige Auflösung für 3,5-stellige DMMs. Versuchen Sie es mit 20 Ohm für 199,9 mV FSD
@TonyEErocketscientist, okay, mach es auf 5 Ohm. Oder 10 Ohm. Gleicher Unterschied. Und das OP hat keine übermäßigen Anforderungen an die Genauigkeit der Messungen erwähnt ... und es gibt bessere DMMs als 3,5 Ziffern.
Es könnte sogar 1 kOhm für einen maximalen Nebenschlussverlust von 100 mW sein. Das "Werkzeug" ist einfach ein Widerstand. Wie gesagt, kein Problem. Wenn PD ein Problem war, kann eine Bypass-Kappe mit bekannter Kabelinduktivität verwendet werden
@ TonyEErocketscientist, wenn Sie über 30-50 mV gehen, können Klemmdioden die Ergebnisse verfälschen.
Dioden werden bei dieser Spannung nicht viel leiten. Wenn ein Klemmschutz erforderlich ist, muss er knapp über die volle Skala hinaus auf den Diodenabfall für Galvo skaliert werden.
Sie haben den Shunt in der Masseverbindung gezeigt. OP sagt, dass es aus irgendeinem Grund in der -60-kV-Verbindung sein muss.
@Transistor, es macht nicht viel Sinn, Ihre Instrumente auf einem tödlichen 60-kV-Potential gegen Masse zu haben, es sei denn, es gibt einen sehr schwerwiegenden Grund. Im Moment kann ich diesen Grund wirklich nicht erkennen.
@Transistor, wenn ich mir auch die vollständige Liste der Fragen von OP ansehe, befürchte ich, dass wir uns mit dem XY-Problem befassen. Es sieht so aus, als wäre der beste Ratschlag, all dieses Spiel mit Hochspannungen bei 600-W-Leistung zu stoppen, bevor jemand getötet wird.
@Ale..chenski. Ich habe dies bei meinem letzten Job als Überspannungstest gemacht. Der Schlüssel ist die Isolierung mit so vielen 500 M 20 kV 0,025 % Caddock-Widerständen wie nötig. Es muss als Differenzeingang ausgeführt werden, um für den PC, auf dem der Test mit LabVIEW ausgeführt wird, sicher zu sein.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die einzig sichere Methode zur Messung von niedrigem Strom in einer Hochspannungsleitung ist die Verwendung von Differenzsonden mit einer Nennleistung von 80 kV (4 je 500 M 20 kV-Widerstände, Caddock 0,025 %), jeweils über einen Präzisionswiderstand (1 %) von 1 K 100 W-300 W, der in Reihe geschaltet ist mit Ihrer Last (die hohe Wattzahl verhindert Lichtbögen über dem Widerstand). Die Gleichtaktspannung der Quelle von 60 kV wird durch 10.000 geteilt, um eine sichere Gleichtaktspannung von 6 Volt zu erhalten.

10 mA würden Ihnen 10 Volt über den Strommesswiderstand und 1 mV an den TL052-Puffereingängen und 10 mV an den AD524-Eingängen geben.

Die Verstärkung des AD524 ist auf 1.000 eingestellt und kann mit jedem DVM am Ausgangspin als 1 Volt/1 mA abgelesen werden.

Der AD524CD läuft mit +/- 15 Volt. Da Sie den Eingang durch 10.000 teilen, ist die Eingangsimpedanz des AD524 ein Problem. Ich habe den AD524-Eingängen einen TL052-Dual-Operationsverstärker hinzugefügt, der als Puffer mit einer Verstärkung von 10,00 verdrahtet ist. Der AD524 hat auch Eingangs- und Ausgangs-Offset-Trimmung und Fine-Gain-Trimmung.

Es wird empfohlen, Batteriestrom zu verwenden, um Gleichtaktfehler zu vermeiden, aber sicher für PCs, auf denen LabVIEW ausgeführt wird, wenn sich Ergebnisse ansammeln.

10 mA Strom über 1 k Widerstand ergibt 10 V über den Shunt. Von welchem ​​Lichtbogen redest du?
Über einen kleinen Strommesswiderstand in einer Hochspannungsleitung kann ein Lichtbogen entstehen, wenn der Strom zu schnell ansteigt oder abfällt. Verwenden Sie daher am besten einen größeren Widerstand (länger), damit die Wahrscheinlichkeit eines Lichtbogens geringer ist. Es würde den Messgeräten nicht schaden, nur dem Messwiderstand. Ich habe gesehen, wie 300-W-1-K-Widerstände im ganzen Raum explodierten, weil eine Kondensatorbank kurz aufgeladen wurde. Wenn das OP den Versorgungsstrom fest im Griff hat, ist ein 1K 1% 100W 75mm langer Messwiderstand in Ordnung.
Warum nur für 40 kV ausgelegt, wenn die Versorgung 60 kV liefert? Übrigens hat die im Handel erhältliche Differenzsonde mit einer Nennleistung von 1,6 kV R1, R2 4 GOhm
Grüße, wie soll ich den TL052 als Puffer verdrahten, wenn ich die Genauigkeit erhöhen möchte? Wenn möglich wäre eine Zeichnung wünschenswert.
Löten Sie 4 500-M-Widerstände in Reihe und decken Sie sie mit Schrumpfschlauch ab, um jeden 2-G-Ohm-Widerstand herzustellen. Digikey hat Caddock-Widerstände. Sie sind nicht billig, aber sie funktionieren.
Sie teilen durch 1000, sodass die Spannung an jedem (+) Eingang des Operationsverstärkers etwa -60 V bei -60 kV beträgt, zu viel für eine Versorgung mit +/- 15 V. Auch wenn 1 % Toleranz R4 oder R5 nur 0,1 % abweichen, ändert sich die Ausgangsspannung um 60 V (nach der Verstärkung von 1000).
@SpehroPefhany. Ich fordere das OP auf, 0,1% Widerstände zu verwenden, aber es ist die Wahl des OP für 0,025% oder besser. Die 500M 20KV Widerstände sind 4 in Reihe 0,025% ultrastabil. Ungefähr $75 USD pro Stück.

Verwenden Sie entweder einen Shunt auf Massepotential (Sie können ein Fernsehgerät oder eine Gasentladungsröhre darüber legen, um Überspannungen zu vermeiden) oder verwenden Sie ein batteriebetriebenes Messgerät mit -60 V, das über Bluetooth oder eine andere HF-Kommunikation der Spannung über dem Shunt auf hohem Potential verfügt . Auch hier kann der Shunt-Widerstand eine TVS- oder Gasentladungsröhre haben, um den Zählereingang im Falle eines Kurzschlusses oder einer Überspannung zu schützen.

Wenn Sie das Messgerät auf ein hohes Potential legen möchten, sollten Sie es wahrscheinlich mit einer elektrischen Abschirmung umgeben (so viel wie möglich, während Sie die HF noch herauslassen), um zu verhindern, dass die Koronaentladung Probleme verursacht. Es sollte funktionieren, es tief in eine Kiste mit einer offenen Seite zu legen.

Hier ist ein Beispiel für die Art von Strömen, die von einer spitzen Elektrode fließen können, die ziemlich weit von einer geerdeten Ebene entfernt ist:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Grafik aus Diguang, Z., & Dexuan, X. (1990). Analyse des Stroms für eine negative Punkt-zu-Ebene-Koronaentladung in Luft. Zeitschrift für Elektrostatik

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