分压器 分压器工作原理及种类详解

分压器是现场测量的专用仪器，可用于测量DC高压和交流高压。分压器采用平衡等电位屏蔽结构，全密封绝缘筒内部采用优质电子元器件，使整个装置具有测试准确、线性度好、性能稳定、结构合理、携带方便、操作简单、显示直观等特点，是现场测量的理想仪器。

分压器有哪些类型？

根据分压器的原理，可分为三类:电阻分压器、电容分压器和阻容分压器。

1.电阻器分配器

内阻为纯电阻，因其结构简单、使用方便、测量精度高、稳定性好而得到广泛应用。在雷电冲击电压条件下，采用电阻分压器作为转换装置，具有一定的优势:

1)当采用温度系数小的电阻丝康铜丝或温度系数小、电阻系数高的卡马丝制成时，具有较高的温度稳定性和长期稳定性。

2)采用压缩电阻分压器结构，其响应特性可能更高。

由于上述优点，许多标准测量系统由电阻分压器组成。但是它仍然有一些缺点:

1)为追求高响应性能，其电阻值不宜过高。因为它会影响冲击电压发生器的负载，所以它的接入会缩短冲击波的半峰时间。但可以通过调节发电机的波尾电阻来解决。

出于同样的原因，电阻电容很难用于测量工作冲击电压。

电阻分压器测量瞬态脉冲电压引起的误差与电阻值和对地杂散电容的乘积有关，因此应尽可能减小对地杂散电容的大小和影响。电阻分压器应尽可能降低电感。为此，用卡马丝或康铜丝缠绕绝缘管，层间只有薄薄的绝缘纸，然后浸入装有变压器油的绝缘圆筒中，以减小分压器的尺寸和对地电容。结构如图1所示。

电阻分压器测量冲击电压产生的误差与电阻R和对地杂散电容C的乘积有关。因此，我们可以改变相应的参数来提高电阻分压器的性能。如测量高压快脉冲的电阻分压器、方波响应最优的电阻分压器、两种变截面高压纳秒电阻分压器、小型200千伏脉冲电阻分压器、新型600千伏冲击电阻分压器等。

2.电容分压器

有两种类型的电容分压器用于测量脉冲电压。一个分压器的高压臂由多个高压电容堆叠而成，而另一个分压器的高压臂只有一个电容。以前的分压器大多是用油纸绝缘的脉冲电容器与绝缘外壳组装而成，这就要求这种电容器的电感相对较小，能承受短路放电。一种高压油纸电容器，由多个部件串联和并联组装而成。每个元件不仅有电容，还有串联的固有电感和接触电阻，并联的绝缘电阻。当然，每个元件对地也有杂散电容。这种分压器应视为分布参数，故称为分布电容分压器，如图2所示。后一种分压器的高压臂只有一个电容器，通常是均匀电场中的一对金属电极。电极之间的介质为空气体，为集中电容，故称为集中电容分压器。

分布式电容分压器由多个脉冲电容组成，只有幅度误差，没有波形误差。至于幅度误差，用标准分压器校准后可以完全消除。然而，当测量陡波时，响应时间要长得多，因为电容分压器的电容远大于屏蔽电阻分压器屏蔽环的杂散电容。因此，对于测量陡波，电容分压器的响应特性不如屏蔽电阻分压器。单电容分压器不耗能，没有发热的烦恼。电容分压器比电阻分压器更有利于测量半峰时间较长的波前和波。此外，电容分压器还可以用作调节波形的负载电容。

充满压缩气体的标准电容器可作为集中式电容分压器的高压臂，电容精确稳定，介质损耗小。因为是屏蔽的，电容值不受周围物体的影响。它已成功应用于工频测量。但将其作为脉冲电容分压器使用时，会出现叠加高频振荡的问题。

3.阻容分压器

电阻电容分压器按连接方式可分为电阻电容串联分压器和电阻电容并联分压器。电阻电容串联分压器也叫阻尼电容分压器。最近，高压分压器被称为这种形式，它克服了电容电路的残余电感，防止了分压器的振荡，性能优良。根据阻尼的不同，串联阻容分压器可分为两种:高阻尼电容分压器和局部阻尼电容分压器。高阻尼电容分压器不能作为冲击电压发生器的负载电容，只能作为测量电压的转换装置。低阻尼电容分压器的串联阻尼电阻很小，其连接不会使测试电路难以产生标准波。也可以作为负载电容，是一种通用分压器。从使用方便的角度来看，它比高阻尼电容分压器有很多优点；但从响应特性来看，由于也有振荡，不如高阻尼电容分压器。在设计中，电阻放在电容中，每个电阻只有几十欧姆，总电阻只有几千欧姆。这是应用最广泛的高压分压器，也可以作为工频电压测量，额定电压应降低到1/3脉冲电压左右。图3为6MV户外阻尼电容分压器，其顶部双环为高压电极，起到均压作用。

理论上，当电压变化较快时，分压比主要由电容决定，而当电压变化较慢时，则由电阻决定。他的电阻丝紧紧地缠绕在瓷管上，并与每个电容器并联。实践证明，选用的电阻值不能太小，否则会影响发电机的输出负载，所以一般比较大，但如果太大，其影响就太小了，类似于无电阻的纯电容分压器。因此，在实验室的实际测试中，电阻已被取消。