Divisor de capacitor de alta tensão

Divisores de capacitores de alta tensão são frequentemente usados ​​também para medir altas tensões. Divisores de tensão capacitivos determinam a queda de tensão com base na reatância da rede de capacitores e, como tal, não funcionam como divisores de tensão CC. Afinal, capacitores bloqueiam CC e não resultam em fluxo de corrente.

Medições do sensor

• Usando um divisor de capacitor de alta tensão, os microcontroladores podem medir resistências de sensores. O resistor de sensor desconhecido é colocado em série com uma resistência conhecida, formando um divisor de capacitor de alta tensão. O microcontrolador pode então aplicar uma tensão conhecida através do divisor e o ADC do microcontrolador é conectado ao nó central entre o sensor e o resistor. Este método é frequentemente usado para medir temperatura usando resistores sensíveis à temperatura, como termistores e detectores de temperatura de resistência (RTDs).
• Potenciômetros de três entradas também podem ser usados ​​como divisores de capacitores de alta tensão. Eles são úteis para rádios e outros dispositivos com botões analógicos. Quando o eixo do potenciômetro é girado, o limpador de derivação central se move ao longo do resistor e produz um aumento ou diminuição na resistência, correspondendo ao ângulo do eixo. Se uma tensão estável for conectada a uma extremidade do potenciômetro, a outra ao terra e o limpador a um ADC, o ângulo do botão pode ser calculado.

Medição de alta tensão

• Um divisor de capacitor de alta tensão pode ser usado para reduzir uma tensão especialmente alta para uma fração e então ser medido por um voltímetro. A alta tensão é usada para alimentar o VIN do divisor, com a saída reduzida para estar dentro do alcance do medidor. Existem sondas divisoras de resistor de alta tensão projetadas para medir algumas tensões de até centenas de quilovolts.
• No entanto, nesses projetos, resistores de alta tensão específicos são usados, pois eles devem ser capazes de lidar com altas tensões e correntes com coeficientes de temperatura correspondentes para fornecer resultados precisos. Sondas divisoras capacitivas também são usadas para tensões na casa das centenas de milivolts, pois o calor liberado com resistores pode às vezes ser muito.

Mudança de nível de sinal
O divisor de capacitor de alta tensão pode ser usado para ajustar o nível de um sinal, especialmente os digitais. Por exemplo, mudança de nível de um sinal digital comum de 5 V ALTO para um sinal digital de 3,3 V. Com um divisor de capacitor de alta tensão, um deslocador de nível bruto pode ser criado para permitir que circuitos lógicos que operam a 5 V façam interface com aqueles que operam a 3,3 V. Sem essa mudança de nível, fornecer um microcontrolador lógico de 3,3 V com um ALTO de 5 V pode resultar em danos permanentes ao circuito. Usar uma configuração de resistor tal que VOUT / VIN=3.3 / 5=RA / RTOTAL pode permitir que o circuito lógico de 5 V faça interface com o de 3,3 V. No entanto, para que isso seja possível, a impedância da fonte do sinal de 5 V deve ser baixa e a impedância de entrada de 3,3 V deve ser alta. Além disso, se a impedância de entrada tiver elementos capacitivos, usar um divisor completamente resistivo criará involuntariamente um filtro RC, o que pode limitar a taxa de dados. Adicionar um capacitor em série com o resistor superior (tornando ambas as pernas do divisor capacitivas e resistivas) pode ajudar a superar isso.

Divisor de tensão de resistência
A resistência interna é pura resistência, com estrutura simples, uso conveniente, alta precisão de medição e boa estabilidade, e é amplamente utilizada. Sob a condição de tensão de impulso de raio, o uso do divisor de tensão de resistência como dispositivo de conversão tem certas vantagens:
1) Quando enrolado com fio de cobre com baixo coeficiente de temperatura ou fio Kama com baixo coeficiente de temperatura e alto coeficiente de resistência, ele tem alta estabilidade de temperatura e estabilidade de longo prazo.
2) As características de resposta do divisor de tensão de resistência com compressibilidade podem ser maiores.
Devido às vantagens acima, muitos sistemas de medição padrão são compostos de divisor de tensão de resistência. No entanto, ele tem algumas deficiências:
1) Para buscar alto desempenho de resposta, sua resistência não deve ser muito alta. Como afetará a carga do gerador de tensão de impulso, seu acesso encurtará o tempo de meio pico da onda de choque. No entanto, geralmente pode ser resolvido ajustando a resistência da cauda da onda do gerador.
Também devido aos motivos acima, é difícil medir a tensão de impulso de comutação em capacitores de resistência.
O erro gerado quando o divisor de tensão de resistência mede a tensão de pulso transiente está relacionado ao produto do valor de resistência e da capacitância parasita ao solo, portanto, o tamanho e a influência da capacitância parasita ao solo devem ser minimizados. O divisor de tensão de resistência deve reduzir a indutância o máximo possível. Por esse motivo, o fio Kama ou fio de cobre deve ser enrolado firmemente em um tubo isolante, com apenas um fino papel isolante entre as camadas e, em seguida, imerso no cilindro isolante contendo óleo de transformador para reduzir o tamanho do divisor de tensão, reduzir a capacitância ao solo e instalar um anel de blindagem em seu topo para compensação. Veja a Figura 1 para sua estrutura
O erro gerado pelo divisor de tensão de resistência ao medir a tensão de impulso está relacionado ao produto do valor de resistência R e da capacitância parasita C para o solo. Portanto, podemos alterar os parâmetros correspondentes para melhorar o desempenho do divisor de tensão de resistência. Por exemplo, o divisor de tensão de resistência para medir pulso rápido de alta tensão, o divisor de tensão de resistência com a melhor resposta de onda quadrada, dois tipos de divisor de tensão de resistência de nanossegundos de alta tensão com seção transversal variável, o divisor de tensão de resistência de impulso de 200 kV de nível de microssegundo pequeno e o novo divisor de tensão de resistência de impulso de 600 kV.

Divisor de tensão capacitivo
O divisor de tensão capacitivo usado para medir a tensão de pulso pode ser dividido em dois tipos. O braço de alta tensão de um divisor de tensão é composto por vários capacitores de alta tensão, enquanto o braço de alta tensão do outro divisor de tensão tem apenas um capacitor. O primeiro tipo de divisor de tensão é montado principalmente com capacitor de pulso isolado em papel-óleo com invólucro isolante. É necessário que a indutância deste capacitor seja relativamente pequena e possa suportar descarga de curto-circuito. Um capacitor de papel-óleo de alta tensão é montado por vários elementos em série e paralelo. Cada elemento não tem apenas capacitância, mas também indutância inerente e resistência de contato em série, bem como resistência de isolamento em paralelo. Claro, cada elemento também tem capacitância parasita para o solo. Este tipo de divisor de tensão deve ser considerado um parâmetro distribuído, por isso é chamado de divisor de tensão de capacitância distribuída, conforme mostrado na Figura 2. O braço de alta tensão do último tipo de divisor de tensão tem apenas um capacitor, que geralmente é um par de eletrodos de metal em um campo elétrico quase uniforme. Seus eletrodos são um capacitor concentrado com ar como meio, por isso é chamado de divisor de tensão capacitivo centralizado.
O divisor de tensão capacitivo distribuído é composto de múltiplos capacitores de pulso, que têm apenas erro de amplitude, mas nenhum erro de forma de onda. Quanto ao erro de amplitude, ele pode ser completamente eliminado após a correção com um divisor de tensão padrão. No entanto, ao medir ondas íngremes, a capacitância parasita do anel de blindagem do divisor de tensão capacitivo é muito maior, e o tempo de resposta também é muito maior. Portanto, para medir ondas íngremes, as características de resposta do divisor de tensão capacitivo não são tão boas quanto as do divisor de tensão de resistência blindado. O divisor de tensão de capacitor único não consome energia e não tem problemas de aquecimento. O divisor de tensão capacitivo é mais vantajoso do que o divisor de tensão de resistência para medir ondas com frente de onda longa e tempo de meio pico. Além disso, o divisor de tensão capacitivo também pode ser usado como um capacitor de carga para ajustar a forma de onda.
O capacitor padrão preenchido com gás comprimido pode ser usado como o braço de alta tensão do divisor de tensão do capacitor centralizado. O valor da capacitância deste capacitor é preciso e estável, e a perda dielétrica é muito pequena. Por ser blindado, o valor da capacitância não é afetado pelos objetos ao redor. Ele tem sido usado com sucesso na medição de frequência de energia. No entanto, quando é usado como um divisor de tensão do capacitor de impulso, há alguns problemas, ou seja, oscilação de alta frequência sobreposta.

Divisor de tensão de resistência-capacitância
O divisor de tensão de resistência-capacitância pode ser dividido em divisor de tensão de série de resistência-capacitância e divisor de tensão paralelo de resistência-capacitância de acordo com o modo de conexão. O divisor de tensão de série de resistência-capacitância também é chamado de divisor de tensão de capacitor amortecido. Recentemente, o divisor de tensão de alta tensão é frequentemente chamado dessa forma. Ele supera a indutância residual do circuito do capacitor, evita a oscilação do divisor de tensão e tem excelente desempenho. De acordo com o amortecimento adicionado, o divisor de tensão de série de resistência-capacitância pode ser dividido em dois tipos: divisor de tensão capacitivo de alto amortecimento e divisor de tensão capacitivo de amortecimento.