Електростатичнi прилади

У електростатичному вимiрювальному механiзмi, обертальний момент утворюеться у результатi взаємодiї двох систем заряджених провiдникiв , одна з яких рухома.

Безпосередньо данi прилади вимiрюють тільки напругу та застосовуються у вольтметрах. Вiдхилення рухомої частини у приладах зв'язано iз змiною ємностi. У вольтметрах на низькi напруги (до сотен вольт) вимiрювання ємностi пов'язано iз змiною активної площини пластин. У вольтметрах на великi напруги – iз змiною вiдстанi між пластинами.

Розглянемо конструкцію та принцип дії вольтметра на низьку напругу. Прилад складається із двох нерухомих металевих пластин 1, розташованих паралельно одна одної, та однієї легкої рухомої алюмінієвої пластини 2, яка закріплюється на одній вісі 4 із вказуючою стрілкою 3. При підключенні до зажимів напруги, що вимірюється U, нерухомі пластини отримають заряд одного знаку, а рухома – іншого: Під дією електричного поля вона буде втягуватись у простір між нерухомими пластинами. При цьому енергія, що запасена полем:

Обертаючий момент:

де С – ‘ємність конденсатора, створеного пластинами. Прирівнюючи обертаючий та

протидіючий моменти, отримаємо:

тобто, при втягуванні виникає зміна площини конденсатора на кут, пропорційний прикладеній напрузі.

Переваги приладів: широкий частотний діапазон, можливість вимірювання постійної та змінної напруги, відсутність залежності від зовнішніх магнітних полів. Класи точності звичайно 1.0 – 1.5.

Недоліки: залежність показань від електростатичних полiв , вiд температури , частоти , вологостi.

Iндукцiйнi вимiрювальнi механiзми

Конструкцiя являє собою два електромагнiта 1 і 2, якi дiють на алюмiнiєвий диск 3. Обмотка одного пiдключена послiдовно, другого – паралельно, у результатi чого обертаючi моменти пропорцiйнi вiдповiдно струмовi та напрузi. По обмотках електромагнітів течуть змінні струми І1 та І2, зсунуті по фазі на кут φ. Ці струми утворюють магнiтнi потоки Ф1 та Ф2, також зсунуті по фазі на кут φ, якi, у свою чергу, наводять у диску вихрьовi струми IВ1 та Iв2, утворюючи обертальний момент Моб. Вісь 4 з алюмінієвого диску з’єднана черв’ячною передачею 6 з лічільником 7. Кiлькiсть обертiв диска за визначений проміжок часу пропорцiйна швидкостi обертання, яка, у свою чергу, залежить вiд струму та напруги. Результуючий сигнал пропорцiйний спожитій енергii. У приладi немае протидiючего моменту, гальмуючий момент утворюеться постiйним магнитом 5.

Рiвняння обертального моменту :

де К – коефiцiєнт, який залежить вiд матерiалу, конструктивних особливостей прилада; f – частота зміни струму.

1,2-електричний провід;

6 7 3 - алюміневий

диск;

1 2 4 – вісь;

5 5 - гальмівний

Ф1 Ф2 магніт;

6 - черв’ячна

передача;

І’ I 7 - лічильник.

3

I1 I2

4

Індукційні вимірювальні механізми застосовуються, головним чином, у лічільниках електричної енергії, іноді використовуються і ватметри індукційної системи.

Переваги : великий обертальний момент, малий вплив зовнiшнiх полiв, висока надiйнiсть та невисока вартiсть, стійкість до перевантажень.

Недолiки : залежнiсть вiд частоти струму, напруги, зовнішньої температури. Прилади застосовуються тільки у мережах змінного струму.