Электростатические приборы

Электромагнитные приборы

Принцип действия электромагнитных приборов основан на взаимодействии магнитного поля катушки, по которой проходит измеряемый ток и магнитного потока, создаваемого одним или несколькими ферромагнитными сердечникам. Ферромагнитные сердечники составляют обычно подвижную часть прибора.

Рис. 3.10. Структурная схема электромагнитного прибора

По аналогии с изученными ранее приборами магнитную энергию, сосредоточенную в измерительном механизме и вращающий момент можно определить как

W = 0,5LIx² и M_B = 0,5Ix²

Тогда уравнение для шкалы такого прибора будет

α =. (3.27)

Из выражения 3.27 видно, что электромагнитные приборы могут применяться для измерения как постоянного, так и переменного тока и напряжения. На переменном токе будут измеряться среднеквадратические значения токов и напряжений.

Шкала такого прибора квадратичная, но с помощью подбора закона изменения электромагнитной энергии легко линеаризируется.

Как электродинамические, так и электромагнитные приборы подвержены влиянию внешних электромагнитных полей и требуют экранирования или астазирования.

Наличие ферромагнитного сердечника является причиной гистерезиса, который снижает точность электромагнитных приборов по сравнению с электродинамическими.

Ввиду указанных выше причин электромагнитные амперметры и вольтметры применяются в основном как щитовые приборы в цепях переменного тока промышленной частоты.

Принцип действия электростатических измерительных приборов основан на взаимодействии двух заряженных токопроводящих пластин, одна из которых подвижна (рис 3.11). Неподвижная часть такого измерительного механизма может быть выполнена в виде одной или нескольких камер 1.

Рис. 3.11. Структурная схема электростатического прибора

В камеры входят пластины подвижной части 2. Если теперь к пластинам подвести измеряемое напряжение, то они заряжаются противоположными по знаку зарядами и подвижные пластины втягиваются в камеры.

Таким образом, становится понятно, что электростатические приборы могут измерять только напряжение. Энергия электрического поля измерительного механизма может быть определена по формуле W = CU²_x, где С – емкость системы заряженных пластин. Отсюда момент вращения Мв = U²_x. Поэтому выражение для уравнения шкалы электростатического прибора имеет вид

α = (3.28)

Электростатические приборы могут применяться для измерения постоянного и среднеквадратического значений напряжения. Линеаризация шкалы достигается методом подбора размера и формы пластин, которая определяет закон изменения электрического потока dC/dα.

К достоинствам таких приборов относится независимость показаний от частоты измеряемого напряжения, температуры окружающей среды. Кроме того, они обладают бесконечно большим входным сопротивлением, особенно при измерении напряжения постоянного тока. Они могут применяться для измерений среднеквадратических значений напряжения в частотном диапазоне 20 Гц – 30 МГц.

Из-за влияния внешних магнитных полей электростатические приборы имеют небольшую чувствительность, требуют электростатического экранирования и непригодны для измерения малых величин напряжений. Зато они с успехом применяются для измерения больших напряжений до десятков и сотен киловольт и при этом не требуют применения устройств для расширения пределов измерений (добавочных сопротивлений и трансформаторов напряжения).

Дата добавления: 2014-01-04