книги из ГПНТБ / Векслер, М. С. Измерительные приборы с электростатическими механизмами

жаясь от зеркала 2, укрепленного на подвижной части, и зеркал 1 к 8, попа­ дает на шкалу 7, на освещенном участке которой можно наблюдать четкую риску. Длина светового луча в приборе равна 400 мм.

Приборы защищены от влияния внешних электрических полей слоем элек­ тропроводящей краски на внутренней поверхности корпуса.

Вольтметры С70 (рис. 3-2, а). В низковольтных приборах электростатиче­ ской системы очень трудно обеспечить приемлемое значение вращающего момента. Наиболее эффективным способом увеличения вращающего момента приборов электростатической системы является увеличение активной поверхно­ сти электродов [65] путем применения многокамерного измерительного меха­ низма. В приборе С70 для повышения чувствительности впервые в практике

Для регулировки длины шкалы (зависящей от величины вращающего момента) верхний неподвижный электрод сделан разрезным. Два выступа 1 верхнего неподвижного электрода могут перемещаться в специальных направляющих. При этом исключается взаимодействие подвижного электрода с выдвинутой частью неподвижного электрода. Регулировка характера шкалы производится изменением начального положения подвижного электрода относительно не­ подвижного.

Прибор предназначен для измерения напряжения в высокочастотных це­ пях (порядка 10е гц), в силу чего входная емкость максимально снижена. Значительную часть входной емкости прибора составляет емкость между не­ подвижными электродами и стойкой измерительного механизма, разделенных изоляционной платой. Материал изоляционной платы выбран из условия ми­ нимальной диэлектрической проницаемости и максимального удельного сопро­ тивления. Наиболее подходящим материалам для изоляционной платы ока­ зался полимонохлорстирол, у которого удельное сопротивление 1015 ом, отно­ сительная диэлектрическая проницаемость 2,8, т. е. примерно такие же, как у полистирола. Основным преимуществом полимонохлорстирола является его нагревостойкость (+110°С), значительно более высокая, чем у полисти­ рола (+70—80° С).

Важным условием получения низковольтного электростатического прибора является снижение величины КРП. Применение покрытия электродов золотом

61

а )

е )

г)

АА

Рис. 3-4. Форма электродов электростатических

62

2В ~ ^ -——

'Ф-Н,— 7

д)

Рис. 3-5. Схемы оптических устройств электростатических приборов: а — прибора С95; б — прибора С70; в — прибора С71; г — прибора С53; д — прибора С700; е — прибора С96

со

о 1.Векслер

Рис. 3-7. Измерительный механизм приборов С53, С55, С56

через изолятор. Подвижная часть всех приборов крепится на растяжках из платиносеребряного сплава.

Измерительный механизм прибора защищен от попадания пыли кожухом, который одновременно является экраном от влияния внешних электрических

корпусе.

Оптическое устройство прибора (рис. 3-5, г) состоит из осветительной лампы 1, конденсора с диафрагмой 8, линзы 7, системы зеркал 2, 3, 5, 6 и шкалы 4.

Корпус прибора снабжен регулируемыми ножками для установки прибора

по уровню.

Вольтметры и электрометры С71 (рис. 3-2, в). Приборы С71 занимают особое место в ряду электроизмерительных приборов всех систем, являясь первым опытом по созданию электроизмерительных приборов такого высокого класса точности (класс 0,05); это во многом определяет особенности их кон­ структивного решения.

Приборы С71 разработаны для применения в качестве вольтметров и элек­ трометров (см. табл. 3-1).

При применении электрометров для измерения мощности переменного тока с различными номинальными коэффициентами мощности (cos ср) нагрузки вспомогательное напряжение должно изменяться обратно пропорционально cos ср нагрузки.

Измерительный механизм (рис. 3-8) прибора заключен в отдельный мас­ сивный латунный корпус. Такое конструктивное решение способствует повы­ шению стабильности. В качестве основного конструктивного несущего эле­ мента использована плоская шлифованная керамическая плата 12 из высоко­ качественной керамики — стеатита, на которой смонтированы неподвижные электроды 2. Подвижные электроды 11 представляют собой многолучевую звездочку: для вольтметра с шестью выступами (рис. 3-4, б) для электро­

в форме рамы из латуни Л62. На обойме крепятся амортизационные пру­ жины 5 и термобиметаллические пластины 8 с регулирующими устройствами для компенсации температурной погрешности, а также камеры воздушного успокоения 14.

Обойма крепится на несущей керамической плате, посредством которой осуществляется механическая связь с корпусом. Единственная связь обоймы с корпусом измерительного механизма осуществляется через натяжную пру­ жину корректора. Эта упругая связь естественно н.е может передать деформа­ цию корпуса обойме измерительного механизма. Керамическая плата с не­ подвижными электродами и обоймой, несущей подвижную часть 13, крепится па трех приливах нижней части корпуса измерительного механизма.

На алюминиевой оси подвижной части помимо подвижного электрода 11 укреплены крылья воздушного успокоителя 1 и зеркало 3.

Для компенсации температурной погрешности амортизационные пружинки, осуществляющие натяжение растяжек, укрепляются на пластине 8 из термо­ биметалла [57], жестко укрепленной одним концом с помощью планки 9 на обойме. На втором конце прикреплена планка 4, на которой в свою очередь закреплена амортизационная пружинка 5. Длина рабочего участка термо­ биметаллической пластины может регулироваться перемещением каретки 7 поворотом микрометрического винта 15, а затем фиксироваться винтом 6.

Измерительный механизм, осветительная система, элементы оптической схемы и шкала прибора размещены в прочном литом силуминовом корпусе. Корпус измерительного механизма и корпус прибора обеспечивают достаточно хорошее экранирование прибора, в результате которого влияние внешнего электрического поля не сказывается на работе прибора.

66

Оптическое устройство прибора (рис. 3-5, в) состоит из лампы накали­ вания 9 и двух оптических систем, состоящих из конденсатора с диафрагмой 8, объектива и системы промежуточных зеркал. Луч света, выходя из .объек­ тива 7, попадает на подвижное зеркало 2 и удваивающее зеркало 1 и далее через систему плоских зеркал 6, 4 н 5 попадает на шкалу прибора 3. Шкала прибора имеет две строчки, на каждую из которых проектируется световой указатель от отдельной оптической системы. Нижняя шкала является про­ должением верхней. Шкала разделена на одну тысячу равномерных делений. Отсчет показаний на шкале переводится в измеряемые значения с помощью градуировочных таблиц, что увеличивает точность отсчета по прибору.

Прибор снабжен встроенным уровнем для установки его в горизонталь­

С71 на правильность показаний прибора начинает влиять схема его включе­ ния в измеряемую цепь [64]. Это обусловлено тем, что корпус прибора и сое­ диненный с ним электрически корпус измерительного механизма имеют потен­ циал, определяемый особенностями схем, в которых производятся измерения.

При измерении напряжения электростатическим вольтметром возможны следующие два варианта его включения.

жение между подвижным электродом и корпусом Uia равно для этого слу­ чая U12. Такой вариант включения прибора возможен, например, при изме­ рении напряжения на выходе усилителя, на вход которого подается падение напряжения с симметричного шунта со средней точкой.

Исследования различных схем включения приборов показали, что при переходе от первого варианта включения ко второму изменение показаний до­ стигает 0,1%, что недопустимо для приборов классов точности 0,2 и выше.

Для учета этой погрешности прибор С71 имеет две градуировки: для первого и второго вариантов включения. Электрометры также снабжаются двумя градуировочными таблицами: одной—для схемы двойного включения, второй — для схемы бисквитного включения.

Щитовые приборы. Несмотря на ряд преимуществ приборов электроста­ тической системы перед приборами других систем, до последнего времени отсутствовали отечественные щитовые электростатические приборы.

Рис. 3-9. Схемы включения электростатического вольтметра

Обладая рядом преимуществ, щитовые электростатические приборы также позволяют получить значительный экономический эффект благодаря отсут­ ствию добавочных сопротивлений из манганина.

Все отечественные щитовые приборы электростатической системы предна­ значены для измерений в цепях постоянного и переменного тока в широком диапазоне частот.

Основные технические и конструктивные данные приборов приведены

в табл. 3-2.

Вольтметры электростатические С700. При создании щитовых электро­ статических приборов на низкие пределы измерения напряжения наиболее трудно получить приемлемые значения вращающего момента, при которых обеспечивается механическая прочность и надежность работы приборов. Вслед­ ствие этого был применен многокамерный измерительный механизм с гори­ зонтальным расположением камер, а для отсчета показаний — световой отсчет.

Измерительный механизм прибора выполнен аналогично измерительному механизму прибора С70. Он состоит из обоймы, полученной литьем под дав­ лением из сплава АЛ1, подвижной части, изоляционной платы из стеатита, системы неподвижных электродов и магнита успокоителя. На оси подвижной части закреплены подвижной электрод, крыло успокоителя и зеркало.

Измерительный механизм вольтметра с пределами измерения 30—100 в выполнен десятикамерным, с пределами измерения 150—600 в — шестикамер­ ным и с пределами 1,0—2,5 кв —четырехкамерным. Формы подвижного и не­ подвижного электродов аналогичны приведенным на рис. 3-4, в.

Для защиты подвижной части от сотрясений и ударов в измерительном механизме предусмотрен ограничитель осевых и радиальных перемещений.

Измерительный механизм помещается в специальный стакан с окном для прохождения светового луча. Стакан предназначается для защиты от внешних электростатических полей и загрязнения при сборке.

68

69