分壓器工作原理及種類詳解

分壓器是現場測量用的專用儀器儀表，可用於測量直流高壓和交流高壓。分壓器採用平衡式等電位遮蔽結構，在完全密封的絕緣筒內部採用優質電子元件，而使整個裝置具有測試準確、線性好、效能穩定、結構合理、易於攜帶、操作簡單、顯示直觀等特點，因此它是現場測量的理想儀表。

分壓器的種類有哪些：

按分壓器的原理可分為三類：電阻分壓器、電容分壓器、阻容分壓器。

1、電阻分壓器

內部電阻為純電阻，結構簡單，使用方便，測量精度高，穩定性好，被廣泛採用。在雷電衝擊電壓條件下，採用電阻分壓器作為轉換裝置，具有一定的有點：

1） 當它採用溫度係數小的電阻絲康銅絲或溫度係數小而且電阻係數高的卡瑪絲繞成時，它的溫度穩定性高，長期穩定性也較高。

2） 採用壓縮性的電阻分壓器結構，它的響應特性有可能做得比較高。

由於具有上述的優點，較多的標準測量系統是由電阻分壓器組成的。但它還有一些不足之處：

1） 為追求高響應效能，它的阻值不能太高。由於它會對沖擊電壓發生器造成負載影響，他的接入會縮短衝擊波的半峰值時間。但一般可以調整發生器的波尾電阻來解決。

同樣由於上述原因，電阻電容器難以應用於測量操作衝擊電壓。

電阻分壓器測量瞬態脈衝電壓時所產生的誤差，與阻值和對地雜散電容的乘積有關，所以應儘量減小對地雜散電容的大小及影響。電阻分壓器應儘量減少電感，為此，用卡瑪絲或康銅絲正反密繞在一絕緣管上，層間只墊很薄的絕緣紙，然後浸在裝有變壓器油的絕緣筒中，以縮小分壓器的尺寸，減少對地電容，並在其頂端裝遮蔽環作補償其結構見圖1

電阻分壓器測量衝擊電壓時所產生的誤差，與阻值R和對地雜散電容C的乘積有關。所以我們可以改變相應的引數來改進電阻分壓器的效能。例如測量高壓快脈衝的電阻分壓器、具有最佳方波響應的電阻分壓器、兩種變截面的高壓納秒電阻分壓器、小型微秒級200kV脈衝電阻分壓器、新型的600kV衝擊電阻分壓器。

2、電容分壓器

測量脈衝電壓用的電容分壓器可分為兩種型別。一種分壓器的高壓臂是由多個高壓電容器疊裝組成，另一種分壓器的高壓臂僅有一個電容。前一種分壓器多半用絕緣殼的油紙絕緣的脈衝電容器來組裝，要求這種電容器的電感比較小，能夠經受短路放電。一個高壓油紙電容器是由多個元件串並聯組裝起來的，每個元件不僅有電容，而且有串聯的固有電感和接觸電阻，還有並聯的絕緣電阻，當然每個元件還有對地雜散電容，這種分壓器應看作分佈引數，故名為分散式電容分壓器，如圖2所示。後一種分壓器的高壓臂僅一個電容，常為接近均勻電場中的一對金屬電極，它的電極間以空氣為介質，是一個集中電容，故名為集中式電容分壓器。

分散式電容分壓器由多臺脈衝電容器疊裝而成，只有幅值誤差而無波形誤差。至於幅值誤差，只要用一個標準的分壓器校訂以後是完全可以消除的。但在測量陡波時，由於電容分壓器的電容筆遮蔽電阻分壓器遮蔽環的雜散電容大得多，因而響應時間也大很多。所以對測陡波來講，電容分壓器的響應特性不如遮蔽電阻分壓器好。單電容分壓器不消耗能量，沒有發熱的麻煩。對測量波前和半峰值時間較長的波，電容分壓器比電阻分壓器較為有利。此外電容分壓器還可兼作為負荷電容供調節波形之用。

集中式電容分壓器的高壓臂可採用充壓縮氣體的標準電容器，這種電容器的電容值很準而且很穩定，介質損耗很小。由於是被遮蔽起來的，電容值不受周圍物體的影響。在工頻測量中，使用得很成功。但用它來做衝擊電容分壓器時，出現了一些問題，即出現疊加高頻振盪。

3、阻容分壓器

阻容分壓器按照連線方式可分為阻容串聯分壓器和阻容並聯分壓器。阻容串聯分壓器也稱阻尼電容分壓器，近來高壓分壓器多做稱這種形式，它克服了電容迴路的剩餘電感，阻止了分壓器的振盪，效能優良。而按所加的阻尼大小的不同，可把阻容串聯分壓器分為高阻尼電容分壓器何地阻尼電容分壓器兩類。

高阻尼電容分壓器不能兼作衝擊電壓發生器的負荷（調波）電容使用，它只供作為測量電壓的轉換裝置之用。低阻尼電容分壓器的串聯阻尼電阻很小，它的接入不會使試驗迴路產生標準波發生困難，它可以兼作負荷電容使用，是一種通用分壓器。從使用方便來看，它比高阻尼電容分壓器優點多；但從響應特性來看，它不如高阻尼電容分壓器，因為它還帶有震盪。設計上將電阻置於電容器內，每隻電阻僅數十歐，總電阻也不過千歐，這是現代用的最廣泛的高壓分壓器（》3MV），它同樣可作為工頻電壓測量，額定電壓要降到1／3脈衝電壓左右。圖3是6MV戶外式阻尼電容分壓器，其頂部雙環為高壓電極，起均壓作用。

阻容並聯分壓器從理論上講，當電壓變化較快時，分壓比主要有電容決定，而變化慢時由電阻決定。他的電阻線正反密繞在瓷管上，與每節電容器並聯。實踐證明，選取的電阻值不能太小，否則影響發生器的輸出負荷，所以一般選得比較大，但太大了作用又顯得太小，這樣與無電阻的純電容分壓器差不多，為此，實驗室在實際試驗中已將電阻取消。