电阻分压器的设计与标定

电阻分压器的设计与标定

分压器按其结构可以分为电阻式分压器,电容式分压器,串联电容分压器和并联阻容分压器

电阻式分压器高低压臂均为电阻,为了使阻值稳定,电阻通常用康铜电阻以无感绕法绕制电阻分压器的误差主要是由分压器各部分对地杂散电容引起.这些杂散电容对变化很快的高频电压来说,会形成不可忽略的电纳分支,其值与被测电压中各谐波频率有关,将会使其输出波形失真,并产生幅值误差.

在电压不很高,频率不很高时,可以达到较高的准确度,所以本电路采用电阻分压器.在工频电压下,电阻分压器可以使用在低于100KV的电压情况.

在结构设计上，对高压部分采用隔离、屏蔽、绝缘等措施，在材料选择、装配、元件筛选、焊接等方面严格注意工艺要求，高压部分完全消除了打火放电现象。

1)为了防止湿度的影响，提高电路对机壳的绝缘性，整个分压电路置于绝缘密封盒内，密封盒由聚四氟乙烯绝缘板用胶粘合而成，内置吸湿剂，保证盒内干燥。

2)盒的底板与机壳间隔5 cm，机壳底板上又覆盖一层高压绝缘橡胶，盒内电阻端与机壳底板之间接大的绝缘电阻

3)输入端的连线，采用耐高压的绝缘电缆，直接与电阻相连，两个输入接线柱用高压陶瓷管封装，再用密封胶封灌，保证了很高的绝缘强度。

图1 电阻分压器原理图

目前主要有两种实现电阻型分压器的方式：通过将两个分立的片状电阻连接

到公共端，或者通过使用分压器封装在内部的电阻网络进行连接。你所选择的类型可能会对分压器的性能有很大的影响。普通电阻型分压器由两个电阻串联而成（如图1所示）。电压从分压器的顶端输入，由两个电阻之间的节点输出，而参考电压则连接在分压器的底端。分压器的工作原理遵从欧姆定律：V=I R。当电压(输入电压)施加在分压器输入端时，电流(I)会同时流过两个电阻。因此，根据欧姆定律，每个电阻两端所形成的电压将是输入电压的一部分。这样，输入电压被“分”成两个电压。输出电压除以输入电压，可以得到分压器的传输函数：

U2/ U1= I Rm2 / ( I ( Rm1 + Rm2 ) ) = Rm2 /(Rm1+Rm2)

传输函数表示，输出电压取决于输入电压以及Rm1和Rm2的阻值。

分压器是一种将高压电波转化成低压电波的转化装置,由高压臂和低压臂组成.输入电压加到整个装置上,而输出电压取自低压臂.图1为分压器的原理图,Rm1为高压臂的高阻抗,Rm2为低压臂的低阻抗.测电压时,大部分压降落在Rm1上,Rm2上仅分到一小部分电压,该电压乘上分压比就得到高压值.

PLC模拟量输入电压为0V到10V,本实验电容上的电压为0V到50KV,因此需要电阻分压器完成高电压到低电压的转换.电阻分压器的分压比为1:5000,如果Rm2选择为100KΩ电阻,则Rm1 + Rm2 =500MΩ期中Rm1由多个电阻组成.考虑到分压电阻的耐压性，Rm1分压电阻采用49只10 MΩ、耐压为1500 V的电阻和9只1MΩ,一只0.9MΩ的串联组成，每只10MΩ电阻上承受电压最大约为1000 V，只占额定电压的66％，具有足够的安全余量。额定功率的选择主要考虑到电阻自身发热产生的阻值变化。因此应降低电阻耗散功率，限制电阻的自身发热。在10 MQ电阻上最大承受电压为1000V，功耗为0.1W，选择额定功率为3 W 的电阻，其功耗约为额定值的3％，自热效应的影响很小，可以忽略不计。

电阻分压器使高电压测量达到了较高的技术指标，大大提高了直流高电压的测量准确度，具有很好的应用价值。