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实验报告:高压电阻电压系数测量

作者:开步电子 发表日期:2016-12-23 16:07:10 浏览量:1737


几乎在所有的高压应用中,高压电阻是必不可少的元件。在这些应用中,高压电阻主要起到分压作用,电阻的精度和阻值稳定性直接影响电压输出的精度和稳定性。因此,在对高压电阻进行选型时,不仅要考虑阻值、阻值精度、功率、耐压值,还要考虑温度系数、电压系数和电阻的绝缘性能、安装环境(空气、油浸)等等。总之,电阻作为基础元件,在高压电路中不可小觑。在本篇文章中,我们将重点介绍电阻电压系数,并对PHVL系列高压电阻进行电压系数测量。


什么是电阻电压系数(VCR)



理想电阻两端电压和流过其中的电流成正比,其阻值与电压无关。但实际上,电阻导电粒子具有分散性,内部存在接触电阻,因而出现非线性关系,即电流和电压并不是严格成正比,阻值随电压升高而下降。电压系数可表示为:


或:


其中:R1施加第一个电压(一般设定V1=0) 时计算出的电阻值,R2施加第二个电压(V2)时计算出的电阻值,V2>V1。



电阻电压系数测量



1)仪器简介


TD1220是一款专用于检定直流高压高阻电阻的智能化仪表,高压输出范围0~10kV;在100Ω~100MΩ高阻值检定不确定度优于0.05%,10TΩ准确度仍优于±3%。在10MΩ~100MΩ范围内,电阻测量分辨力等级为100Ω,准确度±(0.03%*RD+0.02*RG)。





2)待测高压电阻介绍


ResistorToday高压电阻由深圳市开步电子有限公司研发生产。


1。随机选取PHVL系列高压电阻5支:PHVL035S10M0F1,阻值10MΩ,功率2W,耐压8KV,温度系数±25ppm/℃,精度1%,电压系数<0.1ppm/V;最大可施加电压4472V。


2。随机选取HVL系列高压电阻5支:HVL0210M0F1,阻值10MΩ,功率2W,耐压6KV,温度系数±100ppm/℃,精度1%;最大可施加电压4472V。



3)施加高压并测量阻值


在恒温恒湿环境下,对PHVL和HVL系列依次施加200V,400V,…,4400V,以200V为步进电压,并记录在各个电压下的阻值。在整个测量记录过程中,环境温度恒定为25.8℃,但是由于施加电压造成电阻产生自热,所以由于温度系数所造成的阻值漂移不可避免。施压过程中,电阻温度并不会突变,而是需要经过一段时间来达到热平衡。为了最大限度减小这种因素的影响,在施加电压达到稳定的瞬间记录此刻的阻值,然后设定电压为0;等待1分钟后,在施加下一组电压并记录,如此循环。整个过程中,电阻表面温度(用手触摸为常温)并没有明显的上升。


4)数据处理


将记录下来的数据用Matlab进行处理并绘制电压系数曲线图如下:



图1 PHVL035S10M0F1电压系数




图2 HVL0210M0F1电压系数



误差分析


在整个测量过程中,施加电压造成电阻温升引起阻值漂移不可避免,通过控制电阻通电时间减小电阻表面温度上升。对于测试仪器而言,10MΩ阻值的测量读数精度在0.03%,也就是测量阻值最大相对误差为3000Ω。当测试电压为2500V时候,对电压系数测量的误差最大贡献为0.12ppm/V;当测试电压为4000V时,对电压系数测量的误差最大贡献为0.075ppm/V。


结论


通过上图我们可以发现,对PHVL035S10M0F1而言,当电压大于2500V时,电压系数小于0.1ppm/V;当电压小于2500V时,电压系数要小于0.5ppm/V。对于HVL0210M0F1,在500V~4500V电压范围内,电压系数集中-2ppm/V~-3ppm/V。




开步电子和精密电阻


开步电子所销售的产品性能世界领先,通过和专业制造厂商,研究机构及行业专家的长期技术交流及合作,使开步电子在销售高端电子零件的同时参与技术研发。开步电子服务的庞大用户群体支持市场数据收集,指导供应商的产品战略调整。2016年开步电子正式上线专业电阻选型平台www.resistor.today,该平台收集电阻产品的数据超过20亿条,开步电子通过长期的数据积累,可靠性试验,测试对比,为广大客户筛选出质量可靠,价格合理,供货稳定的产品。另外该平台提供专业的技术信息,应用案例等,指导工程师的产品研发,指导供应商的产品销售。开步电子同时推出自有品牌“Resistor.Today”,并致力于把“Resistor.Today”打造成为代表最佳品质和服务的电阻品牌。目前已有众多技术领先的电阻制造商通过开步电子的品质和服务认证,为“Resistor.Today” 品牌供货。


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