Электростатические измерительные механизмы.

В электростатических измерительных механизмах вращающий момент возникает в результате взаимодействия двух систем заряженных проводников, одна из которых является подвижной. Из принципа работы электростатических измерительных механизмов следует, что непосредственно они могут измерять только напряжение, т. е. применяться в вольтметрах. В электростатических измерительных механизмах отклонение подвижной части связано с изменением емкости.

Р ис 3.9 Электростатический измерительный механизм с изменяющейся активной площадью электродов

В настоящее время практическое применение находят электростатические механизмы, в которых изменение емкости происходит или вследствие изменения активной площади пластин или при изменении расстояния между пластинами. Первый тип механизмов используется главным образом для создания вольтметров на низкие напряжения (в десятки и сотни вольт), а второй - для киловольтметров.

Неподвижная часть этих механизмов с изменяющейся активной площадью пластин (рис. 3.9) состоит из одной, двух или большего числа камер 1. Увеличивая число камер, можно повысить чувствительность.

Каждая камера представляет собой две металлические пластины с воздушным зазором между ними. В зазоры свободно входят тонкие алюминиевые пластины 2 подвижной части. Если к подвижным и неподвижным пластинам подвести измеряемое напряжение, то они окажутся заряженными противоположными по знаку зарядами, в результате чего под действием электростатических сил притяжения подвижные пластины будут стремиться войти внутрь камер

Электростатический измерительный механизм с изменением расстояния между электродами (рис. 3.10) состоит из двух неподвижных пластин (электродов) 1, между которыми подвешена на тонких металлических ленточках 2 подвижная пластина 8. Подвижный электрод электрически соединен с одной из неподвижных пластин и изолирован от другой. Противодействующий момент в рассматриваемом механизме создается весом подвижной пластины.

Рис. 3.10. Электростатический измерительный механизм с изменением расстояния между электродами

Электростатические вольтметры используются для измерения напряжений в широком диапазоне частот (20 Гц – 30 МГц) в маломощных цепях, а также в цепях высокого напряжения для измерения напряжений до десятков и сотен киловольт без применения громоздких, дорогих и потребляющих большую мощность добавочных сопротивлений. По точности эти приборы соответствуют чаще всего классам 1,0 - 1,5 - 2,5. Однако они могут быть выполнены и очень точными - класса 0,1 и даже 0,05.

Электростатические вольтметры могут применяться для измерений в цепях постоянного и переменного тока, так как при изменении полярности напряжения U направление отклонения подвижной части не меняется.

Индукционные измерительные механизмы

Индукционный измерительный механизм состоит из одного или нескольких неподвижных электромагнитов и подвижной части, выполненной обычно в виде алюминиевого диска.

Переменные магнитные потоки, направленные перпендикулярно плоскости диска, пронизывают диск и индуктируют в нем вихревые токи. Взаимодействие магнитных потоков с токами в диске вызывает перемещение подвижной части.

Индукционные измерительные механизмы по устройству делятся на несколько типов. По числу потоков, пересекающих подвижную часть, они могут быть однопоточными и многопоточными.

Однопоточные измерительные механизмы имеют один электромагнит и подвижную часть в виде диска, асимметрично расположенного на оси. Такие механизмы, хотя и просты по устройству, но в измерительной технике в настоящее время не применяются из-за малости вращающего момента.

Многопоточные индукционные измерительные механизмы делятся на два типа - механизмы с бегущим магнитным полем и с вращающимся полем.

В первых поток (амплитудное значение потока) в зависимости от времени перемещается поступательно от полюса к полюсу. В механизмах с вращающимся полем этот поток перемещается по окружности или по эллипсу.