Transient Voltage Measuring System Using the Capacitive Electric Field Sensor

용량성 전장센서를 이용한 과도전압측정계

  • Lee, Bok-Hee (Dept. of Electrical Engineering, College of Engineering, Inha University) ;
  • Kil, Gyung-Suk (Dept. of Electrical Engineering, College of Engineering, Inha University) ;
  • Ju, Mun-No (Dept. of Electrical Engineering, College of Engineering, Inha University) ;
  • Lee, Sung-Heon (Dept. of Electrical Engineering, College of Engineering, Inha University)
  • 이복희 (인하대학교 공과대학 전기공학과) ;
  • 길경석 (인하대학교 공과대학 전기공학과) ;
  • 주문노 (인하대학교 공과대학 전기공학과) ;
  • 이성헌 (인하대학교 공과대학 전기공학과)
  • Published : 1996.05.31

Abstract

This paper deals with the capacitive voltage divider which can measure a transient voltages generated by operating a high voltage impulse generator. The transient voltage measuring system using the capacitive electric field sensor consists of the planar-type electric field sensor having a fast response characteristic and the wide-bandwidth voltage follower, and the input impedance of which is extremely high, about $10^{12}{\Omega}$. In order to analyze the response characteristics to a step input, the newly developed calibration method is proposed, and the error of voltage dividing ratio associated with set-up condition is investigated. Also the optimal set-up condition that is to be maintained within the range of 0.5 % is taken. From the calibration experiment, the frequency bandwidth of the transient voltage measuring system whose response time to a step input is about 15.8 ns, is from 6.37 Hz to 27.3 MHz. Therefore it is possible to measure the commercial frequency voltages as well as the transient over voltages without signal distortions.

본 논문에서는 고전압 임펄스전압 발생장치의 조작에 의하여 발생하는 과도전압을 측정할 수 있는 용량성분 압기를 실현하였다. 전장센서를 이용한 과도전압측정계는 고속응답의 평판형 전장센서와 광대역 전압버퍼로 구성되었으며, 사용된 전압버퍼(LH0033)의 입력임피던스는 $10^{12}{\Omega}$ 정도로 대단히 높다. 단위계단 응답특성을 파악하기 위하여 새로운 교정방법을 제안하고, 설치조건에 따른 분압비 오차를 검토하였으며, 분압비 오차를 0.5% 이내로 하기 위한 최적설치조건을 제시하였다. 교정실험으로부터 과도전압측정계의 응답시간은 약 15.78 ns이었으며, 주파수대역은 6.37 Hz에서 27.3MHz이다. 따라서 본 측정계로 과도과전압은 물론 상용주파수전압도 신호의 일그러짐 없이 측정이 가능하였다.

Keywords