Электростатические измерительные приборы

В структуру прибора входят: ИЦ, ИМ, ОУ.

Применяют только для измерения напряжений в цепях переменного и постоянного тока.

Принцип действия основан на взаимодействии подвижных и неподвижных заряженных электродов, находящихся под напряжением, в результате этого возникает вращающий момент. Электроды образуют конденсатор емкости, значение которой меняется при перемещении подвижной части.

Конструктивно измерительные механизмы:

1. Измерительные механизмы с переменной площадью электродов;

2. Измерительные механизмы с переменным расстоянием между электродами.

1 - система неподвижных металличе­ских пластин

4 - система подвижных металлических пластин

2 - зеркало;

3 – растяжка

Подвижная часть крепится на кернах с подпятниками или на растяжках. Если к пластинам, подвижным и неподвижным, приложить напряжение, то они окажутся заряженными противоположными по знаку зарядами и подвижные пластины будут притягиваться к неподвижным. В результате этого возникает вращающий момент.

- для постоянного тока

где C – электрическая емкость между подвижной и неподвижной пластинами, U – напряжение между подвижными и неподвижными пластинами.

- для перемен. тока

- ур-е шкалы на пост. токе

Отличительная особенность: малое собственное потребление мощности от измеряемой цепи. На постоянном токе эта величина практически равно 0, так как у них большое входное сопротивление. Не влияет на работу изменение температуры окр. среды. Электростатич. приборы не реагируют на изменение частоты и формы исследуемого сигнала. ИМ не подвержен влиянию внешнего магнитного поля.

В качестве успокоителя используется жидкостный успокоитель, либо магнитоиндукционный. В старых разработках – воздушный.

Эксплуатационные характеристики:

1. Применяются для измерения напряжения в цепях постоянного и переменного тока в широком диапазоне.

2. Большое входное сопротивление, поэтому потребление мощности мало

3. Низкая чувствительность

4. Шкала приборов неравномерная (25% шкалы от начала нерабочие)

5. Подвержены влиянию внешнего электростатического поля. Для устранения этого влияния измерительный механизм экранируют.

6. Не подвержены влиянию внешнего магнитного поля

7. Конструктивно сложны

8. Дороги

Индукционные измерительные приборы

Являются интегрирующими (суммирующими) приборами, не имеют шкалы и указателя.

Принцип действия основан на взаимодействии двух или более магнитных потоков с токами, индуцированными этими потоками в подвижной части ИМ.

Применяют для измерений только в цепях переменного тока.

1,2 – неподвижные электромагниты

3 – алюминиевый диск, может свободно вращаться вокруг оси;

4 – постоянный магнит

На основе этих ИМ строят счетчики электрической энергии.

Для предотвращения холостого хода в схеме предусмотрен постоянный магнит, который создает тормозящий момент.

По обмоткам электромагнитов текут токи I₁ и I₂, сдвинуты по фазе на угол φ. Эти токи создают два магнитных потока Ф₁ и Ф₂, также сдвинутых по фазе на угол φ. Магнитные потоки, пронизывая диск, наводят в нем ЭДС. Под действием этих ЭДС возникают вихревые токи i₁₂ и i₂₂. В результате взаимодействия магнитного потока Ф₁ с вихревым током i₂₂ и магнитного потока Ф₂ с вихревым током i₁₂ возникает вращающий момент.

Обязательное условие работы измерительного механизма индукционной системы - это сдвиг по фазе между магнитными потоками Ф₁ и Ф_2.

f – частота изменения токов

K – коэффициент пропорциональности, определяется конструктивными особенностями ИМ

I₁, I₂ – токи, протекающие по обмоткам электромагнитов

φ – фазовый сдвиг

Отсутствуют конструктивные элементы для создания противодействующего момента.

Успокаивающий момент называют тормозящим. Он создается с помощью постоянного магнита.

Приборы применяются в цепях переменного тока с определенной частотой. При незначительном изменении частоты могут появиться существенные погрешности. Измерительные приборы чувствительны к изменению температуры окружающей среды.

Эксплуатационные характеристики:

1. Большой вращающий момент

2. Стойки к перегрузкам

3. Надежны в работе

4. Не подвержены влиянию внешнего магнитного поля, т.к. собственное большое

5. Чувствительны к колебаниям частоты и температуры окружающей среды

6. Имеют относительно низкую точность

7. Имеют невысокую стоимость

8. Достаточно широко используются в счетчиках электрической энергии