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:
суммарное сопротивление цепочки должно обеспечивать ток при КЗ в измеряемой цепи не более 150 мкА;
резисторы в цепочке должны быть на мощность не менее полуватта каждый. Тут важна не столько мощность, сколько длина резистора (см. ниже).
количество резисторов ни в коем не должно быть менее, чем высокое напряжение, деленное на 600 V. Проще говоря нельзя допустить, чтобы падение напряжения на одном резисторе превышало бы 600 V (для полуваттного резистора).
В противном случае все может быть очень противно: резистор (и возможно не один в цепочке) пробьется дугой с вариантом в виде выхода из строя испытуемого элемента и ТВ/монитора. БОльшее количество резисторов – допустимо, при этом их мощность (т.е. длина и допустимое напряжение на один резистор) может быть меньше. Например, вполне подойдут 100 резисторов по 0,25 Вт, если у вас хватит терпения их спаять.
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.
Снять заднюю крышку с выключенного монитора/ТВ. Подходящим куском провода разрядить остаточное напряжение на кинескопе.
Зацепить крюк начала трубки с резисторами под "присоску". Последнюю можно не отключать от кинескопа (хотя можно и отключить - вреда этого никaкого не будет).
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.
Разместите трубку на рабочем столе так, чтобы она нигде не была бы ближе 2 см от заземленных частей.
Подключите нижний конец трубки измеряемому элементу.
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.
Временно закоротить измеряемый элемент.
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).
Записать значение тока I1.
Выключить монитор/ТВ. Подождать пока микроамперметр не покажет 0 (обычно - 5...10 секунд).
Снять перемычку с измеряемого элемента.
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.
Все выключить и посчитать пробивное напряжение по формуле: UПР = R (I1- I2), где R - сопротивление вашей цепочки резисторов.
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.
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. 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.
Выключить ТВ/монитор.
Замкнуть (аккуратно!) измеряемый элемент.
Дождавшись нулевых показаний микроамперметра, разобрать все (трубку с резисторами конечно сохранить для следующих измерений) и вернуть ТВ/монитор в исходное состояние.
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:
Поиска слабых к пробою мест в конкретной конструкции. "Корона" разряда хорошо видна при слабом освещении и укажет вам места, требующие доработки (это может быть острый выступ пайки, незаметный торчащий волосок оплетки, некачественный изолятор разъема, и т. п.).
Для проверки и рихтовки воздушных КПЕ. Если пластины такого КПЕ строго параллельны, то при любом положении ротора разряд возникает одновременно в нескольких разных местах (несколько "ниток" разряда). Если же все время в одном, то пластины в этом месте изогнуты и требуют рихтовки.
"Тренировки" мощных радиоламп.
Bonn, 19.10.2007