Электростатические измерительные механизмы

Электростатические механизмы основаны на взаимодействии двух или нескольких заряженных тел. Одно из этих тел выполняется подвижным, и его перемещение вызывает изменение энергии электрического поля, образованного заряженными телами.

Устройство наиболее распространенного типа электростатического измерительного механизма показано на (рис. 3.9). В этом типе механизма емкость меняется в результате изменения рабочей поверхности электродов, образующих систему конденсаторов. Механизм состоит из неподвижных камер 3 и подвижных алюминиевых пластин 1, закрепленных на оси 2. Измеряемое напряжение подводится к неподвижным камерам и подвижным пластинам, которые стремятся расположиться так, чтобы емкость системы была наибольшей, т.е. подвижные пластины продвигаются внутрь камер.

Противодействующий момент создается с помощью подвеса или спиральных пружин. В качестве успокоителей применяются как воздушные, так и магнитоиндукционные успокоители. Вращающий момент можно выразить следующей формулой:

M _вр = = U ² .

Выражение справедливо как для постоянного, так и для переменного напряжения, причем U — действующее значение изменяемого переменного напряжения. Противодействующий момент

M _пр = W α,

где W — удельный противодействующий момент.

Установившееся отклонение α имеет место при равенстве обоих моментов:

U ² = W α,

откуда

α = U ² . (3.8)

Электростатические измерительные механизмы могут применяться для измерения как постоянных, так и переменных напряжений. На переменном токе эти механизмы показывают действующие значения напряжения.

Характер шкалы, как это очевидно из выражения (3.8), является неравномерным. Квадратичную зависимость утла отклонения от измеряемого напряжения в значительной степени можно приблизить к равномерной соответствующим выбором формы пластин.

Электростатические измерительные механизмы обладают следующими свойствами:

Ø применяются как на постоянном, так и на переменном токе, измеряя действующее значение переменного напряжения;

Ø характер шкалы является неравномерным и сильно зависит от формы электродов. Конструкции с изменяющейся рабочей поверхностью электродов могут быть выполнены с практически равномерной шкалой;

Ø нижний предел измеряемого напряжения для многокамерных измерительных механизмов (см. рис. 3.9) может быть уменьшен до 20 В. Увеличение предела измерения электростатических измерительных механизмов возможно с помощью дополнительных преобразователей;

Ø практически не потребляют мощности, так как ток между электродами ничтожно мал. Это обстоятельство является существенным преимуществом таких механизмов, особенно при измерениях в маломощных цепях.