Wie misst man Hochspannungs- und Hochfrequenzwelligkeit?

ist es normal, mit diesen Sonden (oder Spannungsteilern) bei hochfrequenten Spannungen falsche Ergebnisse zu erhalten?

Ja, ohne eine richtige Frequenzkompensation. Dies geschieht, weil Widerstände eine kleine parasitäre Kapazität haben, die als Kondensator parallel zu einem Widerstand modelliert werden kann. Diese parasitären Kondensatoren bilden einen kapazitiven Spannungsteiler für hochfrequente Signale. Wenn das Verhältnis des parasitären Teilers vom Verhältnis bei DC abweicht, erhalten Sie falsche Messungen, da das Gesamtverhältnis frequenzabhängig wird.

Normalerweise ist dies im kHz-Bereich kein Problem. Aber nicht bei Hochspannung, was hochohmige Widerstände impliziert. Die Kapazität eines typischen Widerstands beträgt ungefähr 1,5 pF, was 3,3 MΩ bei 32 kHz für eine reine Sinuswelle ergibt. Da Sie hochwertige Widerstände verwenden, wird die parasitäre Kapazität selbst bei Frequenzen im kHz-Bereich zum dominierenden Faktor. Wenn ein Signal keine reine Sinuswelle ist, also hochfrequente Oberwellen enthält, dominiert die parasitäre Kapazität noch mehr.

Beheben Sie das Problem, fügen Sie einen Kompensationskondensator hinzu (normalerweise ist es ein variabler Kondensator). Um eine Frequenzkompensation zu erhalten, muss die folgende Bedingung erfüllt sein

Dies kann aus dem Verhältnis für einen kapazitiven Teiler abgeleitet werden

Der einfachste Weg, einen Teiler zu testen, besteht darin, ein geteiltes Rechtecksignal über ein Oszilloskop zu betrachten. Mit der richtigen Kompensation sieht die Rechteckwelle wie die skalierte Rechteckwelle aus. Ohne die richtige Kompensation sehen Sie ein Signal mit einer seltsamen Form. Das liegt daran, dass das Verhältnis des unkompensierten Teilers von einer harmonischen Zahl abhängt, und nach der Teilung summieren sich die Harmonischen nicht zur Rechteckwelle.

Ich bin mir nicht sicher, ob die Frequenzkompensation das einzige Problem ist; wahrscheinlich gibt es andere Probleme im Zusammenhang mit einem Rauschen im Messkreis.

Außerdem sind typische 1/8-W-Widerstände nicht für 1,2 kV RMS geeignet. Die maximal zulässige Spannung für solche Widerstände überschreitet 100 V RMS nicht, wenn ich mich richtig erinnere. Den genauen Wert entnehmen Sie bitte dem Datenblatt.

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Eine Möglichkeit, eine ordnungsgemäße Teilung zu erhalten, besteht darin, einen 10-nF-Kondensator als Teil des Teilers zu verwenden

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Beachten Sie, dass

Ihre Spannungsteiler sollten korrekt sein, vorausgesetzt, diese Widerstände sind für diese Spannungen sicher (ja, Widerstände haben auch maximale Betriebsspannungen, einfach weil Sie durch / um sie herum "überschlagen" können). Ich sehe keinen Grund, warum sie es nicht tun sollten. 32 kHz ist wirklich nicht so hoch, daher sollten parasitäre Effekte (Kapazität des Widerstands und der Leiterbahnen) ziemlich irrelevant sein, und da Sie nicht ein paar hundert Meter Kabel verlegen, haben Sie wahrscheinlich auch keine nennenswerte Leistungsabstrahlung .

Ich würde alle hier beteiligten Einzelsignale gründlich messen – ist der Strom, der in die Niederspannungsseite Ihres Transformators fließt, wirklich so geformt, wie Sie es erwarten? Wenn Sie die Gleichrichtung nicht durchführen, wie sieht die Ausgangsspannung aus?

Oszilloskop-Sonden sind einfach zu verwenden, aber man kann ihnen nicht immer vertrauen. Ich verwende einen kapazitiv gekoppelten 1:1-Hochfrequenz-Impulstransformator. Dann führe ich RG58U-Koaxialkabel zum BNC-Anschluss des Oszilloskops. Das bedeutet, dass ich die Sonde nicht verwenden muss. Ich terminiere das Koaxialkabel mit 50 Ohm, wenn das Oszilloskop keinen 50-Ohm-Knopf hat. Die Fehler der Oszilloskopsonden sind bei der 1:1-Einstellung viel schlimmer, daher verwenden die Leute im Allgemeinen die 10:1-Einstellung. Die Impulstransformator-Einstellung ist 1:1 So haben Sie eine bessere Messempfindlichkeit und es ist sicherer.