Электростатические измерительные приборы

В электростатических измерительных приборах (ЭСИП) для перемещения подвижной части используется принцип взаимо- действия двух или несколько электрически заряженных провод- ников, т.е. здесь в отличие от механизмов других систем переме- щение подвижной части осуществляется за счет непосредствен- ного приложенного напряжения.

Таким образом, эти приборы по своему принципу действия являются приборами, измеряющими только напряжение. Кон- структивно электростатические ИП можно представить в виде плоского конденсатора с подвижными и неподвижными электро- дами.

Перемещение подвижнойчасти связано с изменением емкости системы, которая может быть осуществлена либо изменением площади электродов, либо изменением расстояния между ними. На рис. 2.9 приведена схема устройства электростатического прибора.

Подвижная алюминиевая пластина 1, закрепленная вместе со стрелкой на оси 3, может перемешаться, взаимодействуя с двумя электрически соединенными неподвижными пластинами 2.

2

3

1

Рис. 2.9. Схема устройства электростатического прибора:

1 – подвижная пластина; 2 – неподвижные пластины; 3 – ось

Входное напряжение подается на подвижную и неподвижную пластины. Под действием электростатических сил подвижная пластина втягивается между неподвижными пластинами.

Обобщенное выражение М_вр для электростатического прибо- ра, вычисляемое поформуле (2.1), имеет вид:

M_вр 

dW_{Э ,}

d

где dW_Э – изменение энергии электрического поля при изменении положения подвижной части на dα.

Энергия поля заряженного конденсатора определяется урав- нением:

W_Э 

¹ U ²C .

2

Поэтому:

M ¹ U ^{2 dC} ,

^вр 2 d

где С – емкость, образуемая между электродами электростатиче- ского прибора.

Приравнивая вращающий и противодействующий моменты, получим:

¹ 2W

U ^{2 dC} . (2.29)

d

Из выражения (2.29) видно, что шкала прибораквадратичная.

Конструктивно добиваются частичной линеаризации шкалы так, что рабочая часть начинается примерно с 1/5 части общей длины шкалы. Успокоение подвижной части – магнитоиндукци- онное или воздушное.

Д о с т о и н с т в а : не потребляют энергии в цепях постоянного тока и очень незначительное потребление в цепях переменного тока, классы точности: 0,05; 0,1; 1,0; 1,5; 2,5; частотный диапазон от 20 Гц до 10 МГц; диапазон измерений постоянного напряже- ния от 10 В до 7500 кВ, переменного напряжения от 30 В до 7500 кВ, независимость показаний от изменения температуры, частоты и формы кривой измеряемого напряжения, а также внешних маг- нитных полей.

Н е д о с т а т к и : низкая чувствительность, неравномерная шкала, сказывается влияние внешних электрических и электро- статических полей.

П р и м е н е н и е : электростатические измерительные прибо- ры используют в цепях постоянного и переменного токов в ка- честве вольтметров. Для расширения пределов измерения по напряжению используются резисторные и емкостные делители напряжения.