Электростатическая система. Электростатические приборы
В корне электростатического прибора лежит электростатический измерительный механизм, состоящий из системы подвижных и неподвижных электродов, образующих электрическую емкость. В электростатических измерительных механизмах вращающий момент возникает в результате взаимодействия двух систем заряженных проводников, одна из которых является подвижной. В данном механизме перемещение подвижной части приводит к изменению емкости системы. Сегодня практическое применение нашли два вида измерительных механизмов: в первом изменяется активная площадь электродов (данная конструкция применяется в основном в вольтметрах на низкие напряжения), во втором - расстояние между электродами (эта конструкция используется в киловольтметрах). На рис. 4.12 показан механизм с изменением активной площади электродов.
Неподвижная часть ИМ состоит из одной или более камер 1, в воздушные зазоры которых свободно входят тонкие пластины 2 подвижной части. Подвижные пластины закреплены на оси 3 вместе со стрелкой 4. При подключении напряжения к электродам 1 и 2 под действием электростатических сил, подвижные пластины 2 втягиваются в воздушные зазоры камер 1. При этом стрелка перемешается по шкале 5. Угол поворота подвижной части находится из равенства вращающего и противодействующего моментов, возникающих в измерительном механизме. Постоянное напряжение U, приложенное к электродам 1 и 2, создает вращающий момент
|
|
|
МВР= (U2/2) (dC/da). (4.20)
В случае если противодействующий момент создается при помощи упругих элементов, то для установившегося равновесия можно записать уравнение преобразования электростатического измерительного механизма в виде
a = [U2/ (2W)](dC/da), (4.21)
где С - емкость между пластинами; U - измеряемое напряжение.
Из (4.21) следует, что угол отклонения подвижной части не зависит от полярности приложенного напряжения. В случае переменного напряжения угол отклонения подвижной части пропорционален квадрату действующего значения напряжения и выражается формулой (4.21).
Области применения, достоинства и недостатки
Основное применение электростатические приборы нашли для измерения напряжения в цепях постоянного и переменного токов. Выпускаются высоковольтные вольтметры на напряжения до 300 кВ, щитовые вольтметры на напряжения до 15 кВ с частотным диапазоном до 3 МГц классов точности 1,0 и 1,5. Есть вольтметры с частотным диапазоном до 35 МГц. Вольтметры на более низкие напряжения с пределами до 300 В имеют классы точности 0,05 и 0,1. Кроме этого их используют для измерения мощности, сопротивления, индуктивности и других величин.
Выполнение электростатических приборов с тремя электродами (электрометров) позволяет использовать их для измерения мощности и других величин.
|
|
|
Электростатические ваттметры применяются для измерения мощности переменного тока на частотах вплоть до нескольких мегагерц и при малых cosj. Класс точности электростатических ваттметров достигает 0,1-0,2.
Достоинствамиэлектростатических приборов являются:
1) малое собственное потребление мощности, что объясняется малыми токами утечки и малыми диэлектрическими потерями в изоляции, малой емкостью измерительного механизма;
2) большой диапазон измеряемых напряжений;
3) возможность измерений на постоянном и на переменном токе;
4) независимость показаний от частоты в широком диапазоне и формы измеряемого напряжения;
5) независимость показаний от внешних магнитных полей.
К недостаткам электростатических приборов можно отнести:
1) малую чувствительность по напряжению;
2) влияние внешних электростатических полей, что требует экранирование измерительного механизма;
3) неравномерную шкалу (при соответствующем выборе формы подвижных и неподвижных электродов можно получить практически равномерную шкалу на участке от 15-25 % до 100 % от ее номинального значения).
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 946; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!