Електростатичні прилади

Принцип дії електростатичних механізмів заснований на взаємодії рухомих і нерухомих заряджених електродів, що знаходяться під напругою. Ці електроди утворюють конденсатор ємністю С, значення якої змінюється при переміщенні рухомої частини. В залежності від способу зміни ємності розрізняють два основних типи електростатичних вимірювальних механізмів: механізми зі змінною активною площею електродів і механізми зі змінною відстанню між електродами.

В електростатичних механізмах застосовують магнітоіндукційні заспокоювачі, рідше – повітряні.

Обертаючий момент електростатичного механізму дорівнює

(4.22)

де - діюче значення змінної напруги.

.

Вираз для кута відхилення можна отримати можна отримати із умови статичної рівноваги (4.3.)

або .

Звідки (4.23)

Як бачимо із (4.23) переміщення рухомої частини електростатичного механізму здійснюється за рахунок дії прикладеної напруги, внаслідок чого ці механізми застосовують, головним чином, у вольтметрах.

Обертовий момент електростатичного механізму при малих значеннях прикладеної напруги малий, що обмежує межу вимірювання вольтметру, виконаного на його основі, значенням 10 В. Вимірювальні механізми зі змінною відстанню між електродами застосовують тільки у щитових кіловольтметрах, а механізми зі змінною активною площиною, як більш чутливі – у переносних вольтметрах на напрузі від десятків до сотень вольт.

Розширити межі вимірювання електростатичних вольтметрів на змінному струмі можливо за допомогою додаткового конденсатора (4.9, а) або ємнісного ділильника напруги (рис.4.9, б), а на постійному струмі – за допомогою резистивного білильника напруги (рис. 4.9, в).

Для кола, зображеного на рис.4.7, а, можна записати

(4.24)

де - вимірювана напруга; - напруга на вольтметрі.

Ємність вольтметра змінюється в залежності від його показань, тому з підключенням конденсатору змінюється відношення , що впливає на характер шкали. Крім того, конденсатори мають втрати, які залежать від частоти. Тому при включенні вольтметра через додатковий конденсатор похибки вимірювання зростають. Цьому недоліку можна запобігти, якщо застосовувати для розширення меж вимірів ємнісний ділильник напруги (рис. 4.7, б). В цьому випадку

(4.25)

Якщо параметри ємнісного ділильника вибрані так, що , відношення напруг практично не залежить від показань вольтметру.

Достоїнства електростатичних вольтметрів:

- власне використання напруги вольтметра на змінному струмі мало, а при включенні в коло постійного струму практично дорівнює нулю;

- на показання електростатичних вольтметрів практично не впливають частота і форма напруги, що вимірюється, зміна температури навколишнього повітря, зовнішні магнітні поля.

Недоліком електростатичних механізмів є мала чутливість. Для її підвищення рухому частину закріплюють на растяжках або підвісе, застосовують світовий відлік, а також збільшують електричну ємність механізму.

Електростатичні вольтметри застосовують для виміру напруги в широкому діапазоні частот (20 Гц – 30 МГц) у малопотужних колах, а також у колах високої напруги для виміру напруг до сотень кіловольт без застосування додаткових резисторів.

Рисунок 4.9. Схеми розширення меж вимірів електростатичного вольтметру.

6. Індукційний вимірювальний механізм використовується лише в лічильниках електричної енергії в колах змінного струму. Вимірювальний механізм цієї системи має два незалежні магнітопроводи, рознесені в просторі. Обмотка одного з магнітопроводів є обмоткою кола напруги, обмотка другого магнітопроводу є струмовою.

	Рис.4.10. Вимірювальний механізм індукційного лічильника

Дата добавления: 2014-01-07