Очень много вольт или как быстро и недорого узнать пробивные напряжения деталей.

Испытатель изоляции

В антенной технике и в усилителях мощности достаточно мест, где напряжение измеряется киловольтами.

В АФУ: точки максимума напряжения в антеннах и линиях, элементы узкополосных СУ и/или СУ, работающих на высокий импеданс.

В РА: анодные цепи, "горячий" конец П-контура, блок питания.

Часто радиолюбители вынуждены применять в этих местах либо самодельные элементы, либо готовые элементы, но старые и/или с неизвестным пробивным напряжением (приспосабливая что под руку подвернется).

Ситуации, когда изолятор или конденсатор ставиться в высоковольтную цепь "на глазок" и "на авось", увы, нередки. При этом проверка пригодности элементов происходит уже в условия реального применения. Тут при пробое бед может случиться много:

Вывод очевиден. Если на устанавливаемом элементе нет бумажки производителя, что этот элемент гарантировано выдерживает ваши напряжения, то элемент надо до установки в антенну и/или РА проверять. Т.е. узнать при каком напряжении он пробивается.

Для этого существуют специальные приборы - испытатели изоляции. Однако промышленные испытатели это большие и дорогие ящики. Иметь такой дома накладно, разумнее сделать самому.Но делать корпус, источник высокого напряжения, регулировки, защиты - это же сколько сколько мороки...

Попробуем подойти по-другому. Готовый источник высокого напряжения есть у каждого - анод кинескопа ТВ или монитора. Напряжение там 16...30 kV. С запасом хватит для испытаний.

Однако в наши задачи не входит спалить ни ТВ/монитор, ни испытуемый элемент. Потому потребуется последовательный ограничительный резистор. Выбирая номинал этого резистора учтем:

Исходя из этого, резистор должен ограничивать ток на уровне 100 мкА.

Схема нашего испытателя изоляции показана на рисунке.

Особой сложностью она не отличается. Кроме ТВ/монитора надо иметь стрелочный (не цифровой - важно) микроамперметр и цепочку гасящих резисторов.

Последняя - самый ответственный узел испытателя. Для нее понадобиться 50 штук (пачка) резисторов 0,5 Вт.Общее сопротивление цепочки должно быть равно анодному напряжению (в монитора обычно 25 kV, в ТВ - гляньте в схему), деленному на 100 мкА. Поделим на 50 получим номинал одного резистора.

Я использовал50 штук резисторов 5,1 MОм, суммарным сопротивлением 255 МОм.

Эти данные не являются "священной коровой", главное чтобы были соблюдены следующие требования:

Конструкция цепочки резисторов очень важна. Именно она обеспечивает безопасность всех участников измерения (вы, ТВ/монитор, проверяемый элемент). Резисторы спаиваются в длинную (около метра) цепочку. И затем последовательно (как в матрешке) заключаются в две...три толстостенные пластиковые трубки. Общая толщина изоляции должна быть никак не меньше, чем на проводе от ТВС до кинескопа.

Я использовал три трубки: первая прозрачная от какой-то гирлянды (то, что называлось "светящийся шнур"), вторая - внешняя изоляция коаксиала RG213, третья - внешняя изоляция какого-то старого, толстого многожильного кабеля.

В начало цепочки (которое идет в ТВ/монитору) припаивался упругий стальной крюк (чтобы удобно подлезал под "присоску" кинескопа и надежно цеплялся за нее). Второй конец крюка примерно на 2 см находился в трубке с резисторами и снаружи трубки сильно стянут парой пластиковых держателей для кабелей (кажется, их правильное название "стяжки капроновые"), чтобы механическая нагрузка не передавалась на резисторы.

В конце цепочки припаян и выведен наружу короткий (насколько возможно) гибкий монтажный провод с "крокодилом". Чтобы провод не вырвался из трубки и не дергал резисторы, нижний конец трубки точно так же как и верхний сжат парой капроновых стяжек.

Подготовка прибора к работе

  1. Снять заднюю крышку с выключенного монитора/ТВ. Подходящим куском провода разрядить остаточное напряжение на кинескопе.

  2. Зацепить крюк начала трубки с резисторами под "присоску". Последнюю можно не отключать от кинескопа (хотя можно и отключить - вреда этого никaкого не будет).

  3. Отступив 5..20 см от начала трубки временно (на период измерений) закрепить ее механически (можно тоже капроновой стяжкой) за подходящее отверстие пластмассового корпуса ТВ/монитора. По возможности - в нескольких местах. Это необходимо, чтобы при перемещениях трубки механическое усилие не передавалось бы на на кинескоп и высоковольтный провод ТВС.

  4. Разместите трубку на рабочем столе так, чтобы она нигде не была бы ближе 2 см от заземленных частей.

  5. Подключите нижний конец трубки измеряемому элементу.

  6. Второй вывод измеряемого элемента через микроамперметр (я использовал обычный пластмассовый стрелочный тестер) соедините с общим проводом монитора/ТВ. Обратите особое внимание на надежность и механическую устойчивость этого соединения. Если в цепи микроамперметра что-то отвалится, то все элементы схемы "повиснут" на максимальном напряжении.

Порядок измерений

  1. Временно закоротить измеряемый элемент.

  2. Включить монитор/ТВ. Если вы не снимали "присоску" с кинескопа, то надо вывести яркость в минимум (если снимали, то ничего делать не надо. Кинескопу даже полезно побыть под накалом и всеми напряжениями кроме анодного - срок службы увеличиться).

  3. Записать значение тока I1.

  4. Выключить монитор/ТВ. Подождать пока микроамперметр не покажет 0 (обычно - 5...10 секунд).

  5. Снять перемычку с измеряемого элемента.

  6. Снова включить монитор/ТВ. Высокое напряжение пробьет измеряемый элемент, но не пугайтесь. Это слаботочный коронный разряд не сжигающий и не плавящий. Не разрушающий, в общем. Поскольку на измеряемом элементе будет ненулевое напряжение (его пробивное напряжение), то ток будет меньше - I2.

  7. Все выключить и посчитать пробивное напряжение по формуле: UПР = R (I1- I2), где R - сопротивление вашей цепочки резисторов.

Техника безопасности

  1. Смертельную опасность представляют высоковольтный источник ТВ/монитора, цепи "присоски". Никогда не касайтесь их при включенном питании (и еще минимум несколько минут после отключения его).Обязательно разряжайте остаточное напряжение на кинескопе (см. п.1 Подготовки к работе) перед тем как лезть руками к "присоске" и кинескопу.

  2. Если изоляция трубки с резисторами надежна, то измерительные цепи прибора хотя и опасны, но не смертельны - ток в 0,1...0,15 мА еще никого не убивал. А высокое напряжение само по себе, без тока не опасно (например, на пластмассовой расческе легко может быть напряжение в несколько кВ, но искрыот расчески безвредны).

    Вышесказанное, конечно не не означает, что за измерительные цепи прибора надо хвататься руками: весьма болезненно ток в 100 мкА дернуть очень даже может. Но, повторю, не убьёт.

  3. 3. Если вы измеряете конденсаторы (даже в сотни пФ), то по окончании измерений их надо разряжать.Даже 200 пФ, заряженные до нескольких kV могут "укусить" чувствительно.

Отключение прибора

  1. Выключить ТВ/монитор.

  2. Замкнуть (аккуратно!) измеряемый элемент.

  3. Дождавшись нулевых показаний микроамперметра, разобрать все (трубку с резисторами конечно сохранить для следующих измерений) и вернуть ТВ/монитор в исходное состояние.

Результаты

Ниже приведена табличка с некоторыми из результатов измерений.

Испытанный элемент UПР , кВ
Вакуумный переменный конденсатор КПВ1-8 5/250 пФ на 5 кВ 11
Реле "хлопушка" от РСБ5, между разомкнутыми контактами 23
Лампа ГИ7Б (без накала) новая 11
Лампа ГИ7Б, (без накала) б/у, отработавшая несколько лет 8,5
Кабель RG58A/U, внутренняя изоляция 18
Воздушный КПЕ с зазором 3 мм 4,5
Конденсатор пленочный FKP1 10nFх1,6 кВ (из строчной развертки ТВ) 2,3
Кабель PК50-4-1-11 (диаметр 3,5 мм), внутренняя изоляция 14

Обращает внимание весьма высокое пробивное напряжение довольно тонких коаксиалов. Впрочем, если сравнить толщину их внутренней изоляции с изоляцией высоковольтного провода ТВС, то это неудивительно.

При измерениях надо создать условия, чтобы разряд шел именно через проверяемый элемент, а не в обход его через воздух. Так, например, при измерениях коаксиалов надо удалять оплетку мм на 20 с обоих сторон измеряемого отрезка, иначе разряд пойдет в обход изолятора, через воздух.

Если вы хотите измерять относительно низковольтные (до 1..2 кВ) элементы, то высокое напряжение удобнее брать не анода кинескопа, а а с вывода фокусировки (там несколько кВ). Токи разряда при этом получаются совсем маленькими, и лучше бы использовать более чувствительный микроамперметр.

Прибор можно также использовать для:



Bonn, 19.10.2007

На главную - Main page