12-12-2014_17-49-14 / Лекция 8

Электростатические измерительные приборы

Принцип работы электростатических приборов основан на взаимодействии электрически заряженных электродов, разделённых диэлектриком.

Электростатические измерительные приборы

1 — подвижный электрод; 2 — неподвижный электрод; 3 — ось; 4 — пружина; 5 — стрелка; 6 — шкала.

При перемещении подвижной обкладки изменяется ёмкость системы. Это перемещение через стержень 3 преобразуется во вращение стрелки 5.

Противодействующий момент создаётся спиральной пружиной 4.

Электростатические измерительные приборы

Как и в случае электромагнитных приборов, шкала – квадратичная, а показания прибора не зависят от полярности входного сигнала.

Электростатические измерительные приборы

Достоинства:

-высокое входное сопротивление (на постоянном токе – бесконечность), а, следовательно, малая мощность потребления;

-малая (но переменная) входная ёмкость (порядка 10 пФ);

-возможность использования в цепях как постоянного, так и переменного токов;

-широкий частотный диапазон (до 30 МГц);

-независимость показаний от формы кривой измеряемого напряжения.

Электростатические измерительные приборы

Недостатки:

-квадратичная шкала;

-малая чувствительность (из-за слабого собственного электрического поля);

-невысокая точность (классы точности 0,5-2,5);

-необходимость экранирования измерительного конденсатора.

Электростатические вольтметры применяют для измерений в цепях с маломощными источниками и при лабораторных исследованиях в цепях высокого напряжения.

Электродинамические измерительные приборы

В электродинамических измерительных механизмах вращающий момент возникает в результате взаимодействия магнитных полей неподвижной и подвижной катушек с током. Измерительные механизмы состоят из пары неподвижных катушек 1 (круглой или прямоугольной формы), соединённых последовательно.

Электродинамические измерительные приборы

Принцип действия заключается во взаимодействии магнитного поля раздвоенной неподвижной катушки ω1 и подвижной катушки ω2, по которой протекает измеряемый ток I2. При этом в результате взаимодействия тока подвижной катушки с магнитным полем тока неподвижной катушки создаётся вращающий момент, и подвижная катушка стремится занять такое положение, чтобы направление вектора её магнитного поля Ф2 совпало с вектором магнитного поля неподвижной катушки Ф1.

Электродинамические измерительные приборы

где М1,2 - взаимная индуктивность между катушками 1 и 2; I1и I2 - среднее квадратическое значение токов; j - фазовый сдвиг между токами.

Таким образом, на постоянном токе принцип действия электродинамических приборов аналогичен принципу действия приборов магнитоэлектрической системы, только магнитное поле создаётся не постоянным магнитом, а током неподвижной катушки.

Для подвода тока в подвижную катушку и создания противодействующего момента применяют спиральные пружины.

Электродинамические измерительные приборы

Достоинства:

-высокая точность (малая погрешность), так как в механизме нет железных деталей; чаще всего эти приборы имеют классы точности

0,1; 0,2; 0,5;

-возможность перемножать измеряемые величины, т.е. измерять мощность, а также фазовый сдвиг;

-возможность использования в цепях постоянного и переменного токов.