6 Вимірювальні механізми електростатичної системи

У вимірювальних механізмах електростатичної системи (рис. 5.3) обертовий момент, що діє на їхню рухому части­ну, створюється за рахунок енергії електричного поля сила­ми притягання, що виникають між різнойменно зарядженими провідниками.

У

Рис. 5.3

такому вимірювальному механізмі на металевій основі 1 закріплено стрижневий ізолятор 2 з розміщеними на ньому нерухомими електродами 9, між якими є металева проклад­ка 10, що забезпечує наявність повітряного проміжку між електродами. В цей проміжок заходить рухомий пелюсток-електрод 8, закріплений на осі 7 рухомої частини. На цій же осі закріплено дзеркало 6, яке відбиває промінь від освітлювача на шкалу приладу (освітлювач і шкала на рисунку не показані).

До кінців осі рухомої частини прилютовано кінці розтяжок 4, якими рухому частину закріплено на кронштейні 3, жорстко зв’язаному з основою 1. Ці розтяжки також створюють протидійний момент при повороті рухомої частини механізму.

Для того щоб запобігти обриву розтяжок при транспортуванні приладу з цим вимірювальним механізмом, застосовано обмежувачі 5 бічних переміщень осі рухомої частини.

При подачі вимірюваної напруги на нерухомі електроди 9 та на пелюсток-електрод 8 між ними виникає електричне поле. При цьому різнойменно заряджені електроди 9 і 8 намагаються притягнутися один до одного. В результаті пелюсток заходить у щілину між нерухомими електродами і обертає вісь рухомої частини, разом із дзеркалом, переміщуючи відбитий промінь по шкалі приладу доти, доки обертовий момент, створений пелюстком, зрівняється за величиною з моментом протидії розтяжок.

Щоб заспокоїти можливі коливання рухомих частин біля положення рівноваги між вказаними моментами, використовують магнітоіндукційний заспокоювач, що діє на пелюсток-електрод в його частині, протилежній тій, що взаємодіє з нерухомими електродами. Такі вимірювальні механізми електростатичної системи використовують у вольтметрах.

Характерною особливістю таких вольтметрів є можливість їх роботи як на постійному, так і на змінному струмі у великому діапазоні частот (аж до 20...30 МГц). При вимірюваннях на постійному струмі електростатичні механізми не споживають енергії. На змінному струмі промислової частоти (50 Гц) через дуже малу величину ємності між електродами (одиниці пікофарад) струм, споживаний механізмом, дуже незначний. Але при вимірюваннях на високій частоті цей струм може досягти значної величини (десятків міліампер).

Електростатична система Будова приладів цієї системи заснована на взаємодії двох або декількох електрично заряджених провідників. Під дією сил електростатичного поля рухомі провідники 2 переміщуються відносно нерухомих провідників 1 (рис.10).

Рухомі провідники жорстко закріплені на осі обертання, на якій закріплена стрілка 4, що переміщається над шкалою. Електростатичні прилади служать, як правило, вольтметрами для безпосереднього вимірювання високих напруг.

Рівняння шкали

де С – ємність; S – чутливість електростатичного приладу.

Переваги

1) Показники не залежать від частоти й форми вимірюваної напруги, а

також температури.

2) Працює в широкому діапазоні вимірюваних напруг від мВ до кВ.

3) Практично не споживають активну потужність.

Недоліки

1) Нерівномірність шкали.

2) Залежність від електричних і електростатичних полів (необхідно

екранувати).

3) Мала чутливість і звідси невисока точність.

Запитання до теми №5

1. Дати визначення «аналогові прилади».

2. Види аналогових електровимірювальних приладів.

3. Принцип дії аналогових приладів магнітоелектричної системи.

4. Принцип дії аналогових приладів електромагнітної системи.

5. Для якого виду електричного струму придатні магніто­електричні прилади?

6. Який елемент створює магнітне поле у магнітоелект­ричному вимірювальному механізмі?

7. Яка сила приводить до дії рухому частину електромагнітного вимірювального механізму?

8. Принцип дії аналогових приладів магнітоелектричної системи.

9. Принцип дії аналогових приладів електроиагнітної системи.

10. Чим відрізняється феродинамічний вимірювальний механізм від електродинамічного?

11. Яка основна перевага феродинамічного вимірювального механізму над електродинамічним?

12. Вкажіть найбільш раціональні способи захисту електровимірювальних механізмів різних систем від дії зовнішніх полів.

13. Принцип дії аналогових приладів індукційної системи системи.

14. Принцип дії аналогових приладів електростатичної системи.

15. Чим відрізняється індукційний вимірювальний механізм від електростатичної?

16. Які основні переваги індукційного вимірювального механізму?

17. Які основні переваги електростатичного вимірювального механізму?