Можно ли магнитоэлектрический прибор использовать в цепях переменного тока
Применение магнитоэлектрических приборов для измерений в цепях переменного тока
Высокая чувствительность, точность и малое значение потребляемой мощности выгодно отличают магнитоэлектрические приборы от других электромеханических приборов. Вследствие этого естественно стремление использовать магнитоэлектрические приборы для измерений на переменном токе. Эта задача решается двумя путями: во-первых, уменьшением момента инерции подвижной части, что наблюдается в вибрационных гальванометрах; во-вторых, преобразованием переменного тока в постоянный с последующим его измерением магнитоэлектрическим прибором.
В качестве преобразователей переменного тока в постоянный применяются полупроводниковые диоды, термопреобразователи, электронные лампы, транзисторы, интегральные микросхемы и т. п. В соответствии с типом используемого преобразователя различают выпрямительные, термоэлектрические и электронные приборы (последние будут рассмотрены ниже).
Выпрямительные приборы. Эти приборы представляют собой соединение выпрямительного преобразователя и магнитоэлектрического измерительного механизма. В настоящее время в выпрямительных преобразователях используют полупроводниковые диоды (кремниевые и германиевые). По существовавшей до недавнего времени классификации в названии типа выпрямительных приборов использовалась буква Ц (например, Ц4352). В современных условиях возможны и другие обозначения.
В зависимости от схемы включения диодов и измерительного механизма осуществляется одно- или двухполупериодное выпрямление переменного тока. В схемах первого типа (рис. 8.6, а) через измерительный механизм (и диод VD1) проходит только прямая полуволна переменного тока, а обратная — пропускается через диод VD2 и резистор R (R = Rи). Ветвь, состоящая из диода VD2 и резистора R, предназначена для выравнивания обеих полуволн тока в общей цепи, а также для защиты диода VD1 от пробоя при обратной полуволне напряжения.
В схеме двухполупериодного выпрямления ток через измерительный механизм проходит в обе половины периода, поэтому чувствительность этих схем выше, чем чувствительность однополупёриодных. На рис. 8.6, б показана наиболее распространенная схема двухполупериодного выпрямления — мостовая.
Рисунок 8.6 — Включение диодов и измерительного механизма: а — при однополупериодном, б — при двухполупериодном выпрямлении
Выпрямительные свойства диода характеризуются коэффициентом выпрямления
где Iпр и Iобр — токи, протекающие через диод в прямом и обратном направлениях; Rпр и Rобр — прямое и обратное сопротивления диода соответственно. Значение коэффициента выпрямления зависит от приложенного к диоду напряжения, частоты, протекающего тока и температуры окружающей среды.
В мостовых схемах на каждый диод приходится меньшее напряжение, чем в однополупёриодных. Это приводит к уменьшению коэффициента kв. Поэтому для измерения малых напряжений применяют схемы однополупериодного выпрямления.
Значение вращающего момента измерительного магнитоэлектрического механизма при протекании по рамке пульсирующего выпрямленного тока, согласно (8.6),
Вследствие инерционности подвижной части измерительного механизма ее отклонение будет определяться средним значением вращающего момента, который для схем одно- и двухполупериодного выпрямления соответственно будет равен:
где Т — период и Iср — среднее значение измеряемого тока.
Угол поворота подвижной части измерительного механизма определяется по выражению (8.7) и для схем одно- и двухполупериодного выпрямления соответственно будет равен:
Из выражений (8.18) видно, что отклонение подвижной части выпрямительного прибора пропорционально среднему значению измеряемого тока Iср. При измерениях в цепях переменного тока шкалы приборов, как правило (за исключением специальных приборов), градуируются в действующих (средних квадратических) значениях синусоидального тока (частотой 50 Гц). Среднее и действующее значения переменного тока связаны между собой через коэффициент формы кривой тока
где I — действующее значение измеряемого тока. Учитывая это, для схемы двухполупериодного выпрямления получим:
Таким образом, при одном и том же действующем значении, но при разной форме измеряемого тока (а значит, разных kф) угол поворота подвижной части будет разным, то есть показания выпрямительных приборов зависят от формы кривой измеряемого тока (а для вольтметров — напряжения).
К недостаткам выпрямительных приборов относятся также:
неравномерность шкалы в начальной части (0-15 %), что связано с нелинейностью реальных прямых вольт-амперных характеристик диодов;
невысокий класс точности (чаще всего 1,5; 2,5), что объясняется нестабильностью характеристик полупроводниковых диодов;
подверженность влиянию температуры окружающей среды вследствие температурной зависимости вольт-амперных характеристик диодов (снижение влияния температуры обеспечивается специальными схемами термокомпенсации).
В качестве примера на рис. 8.7 приведена схема выпрямительного вольтметра. При увеличении температуры окружающей среды эквивалентное сопротивление выпрямляющего моста уменьшается, что компенсируется увеличением сопротивления добавочного резистора, выполненного частично из меди, частично из манганина. Уменьшение частотной погрешности достигается включением конденсатора С. С повышением частоты усиливается шунтирующее действие емкости диода при его обратном включении, что увеличивает обратный ток через диод при том же значении прямого (уменьшается коэффициент выпрямления). Это уменьшает среднее значение выпрямленного тока, от которого зависит угол поворота подвижной части. Благодаря емкости С, шунтирующей часть резистора Rд, при повышении частоты общий ток вольтметра возрастает, что компенсирует уменьшение выпрямленного тока.
Рисунок 8.7 — Схема выпрямительного вольтметра
Достоинствами выпрямительных приборов являются высокая чувствительность, малое собственное потребление мощности и сравнительно широкий диапазон рабочих частот (до 100 кГц с применением точечных кремниевых диодов и схем частотной компенсации).
Сочетание магнитоэлектрического измерительного механизма, выпрямительного преобразователя, шунта или добавочного резистора образует выпрямительный амперметр или вольтметр.
Выпрямительные приборы в большинстве случаев выпускают комбинированными и многопредельными. За счет переключений в схеме с помощью переключателей эти приборы позволяют измерять постоянные и переменные токи и напряжения, а также сопротивления по схеме омметра. Наличие многопредельных шунтов и добавочных резисторов позволяет приборам иметь несколько пределов измерения тока и напряжения.
Термоэлектрические приборы. Они представляют собой сочетание одного или нескольких термопреобразователей с магнитоэлектрическим прибором (рис. 8.8). В результате прохождения измеряемого тока Ix по нагревателю 2 выделяется тепловая энергия, которая повышает температуру горячего спая термопары 1. Термоэлектродвижущая сила, вызванная разностью температур горячего спая и холодных концов термопары (а точнее, ток Iи, протекающий в цепи термопары и измерительного механизма), измеряется чувствительным магнитоэлектрическим механизмом. Таким образом, термоЭДС, а следовательно и отклонение 1 подвижной части прибора, функционально связаны с величиной измеряемого тока. Эта зависимость близка к квадратической. По существовавшей ранее классификации в названии термоэлектрических приборов используется буква Т (например, Т131).
Рисунок 8.8 — Простейшая схема термоэлектрического прибора
Термопреобразователи различают контактные и бесконтактные. В контактном термопреобразователе термопара имеет тепловой и гальванический контакты с нагревателем. Бесконтактные термопреобразователи, в которых нагреватель и рабочий конец термопары разделены электроизолятором (например, каплей стекла), используются для создания термобатарей, состоящих из нескольких термопар, соединенных последовательно. Это увеличивает термоЭДС преобразователя, однако при последовательном включении термопар сопротивление цепи измерительного механизма увеличивается и существенного выигрыша в чувствительности не получается.
При измерении малых токов используют вакуумные термопреобразователи. В них нагреватель и термопара помещаются в стеклянный баллон, из которого откачан воздух. В результате достигается уменьшение потерь на теплоотдачу в окружающую среду и, следовательно, для нагрева рабочего конца термопары требуется меньшая мощность.
ТермоЭДС Ет пропорциональна мощности Р, выделяемой в нагревателе. В свою очередь эта мощность пропорциональна квадрату измеряемого тока Ix. ТермоЭДС создает в цепи термопары и измерительного прибора постоянный ток Iи, который вызывает отклонение подвижной части измерительного механизма α. Таким образом,
где С, С1, С2 и С3 — постоянные коэффициенты, зависящие от свойств термопары и параметров измерительного прибора, откуда
Из формулы (8.19) видно, что показания термоэлектрических приборов пропорциональны квадрату действующего (среднего квадратического) значения измеряемого тока. Однако квадратичный характер шкалы прибора сохраняется лишь на начальном ее участке, а затем искажается по причине увеличения потерь теплоты нагревателем в окружающую среду.
То, что отклонение α связано с действующим (средним квадратическим) значением измеряемого тока, обеспечивает независимость показаний от формы кривой измеряемой величины. Достоинствами приборов являются также высокая чувствительность и. широкий частотный диапазон измерений — вплоть до сотен мегагерц. Однако на частотах, начиная с 10 МГц, частотная погрешность увеличивается до 5-10 %. Это объясняется проявлением на высоких частотах поверхностного эффекта, что повышает сопротивление нагревателя, и влиянием собственных емкостей, через которые часть измеряемого тока ответвляется, минуя нагреватель.
Недостатками термоэлектрических приборов являются малая перегрузочная способность, ограниченный срок службы термопар, зависимость показаний приборов от температуры окружающей среды и значительное собственное потребление мощности (в амперметрах на 5 А примерно 1 В∙А), вследствие чего шунты для расширения пределов измерения не применяются (как правило, каждый поддиапазон измерений имеет собственный термопреобразователь с соответствующей чувствительностью).
В настоящее время применяются многопредельные термоэлектрические приборы для измерения переменных и постоянных токов от 100 мкА до 100 А классов точности 1,0 и 1,5. В качестве вольтметров термоэлектрические приборы практически не используются из-за небольшой величины входного сопротивления.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник
Магнитоэлектрические приборы с преобразователями
Из анализа характеристик рассмотренных электромеханических приборов следует, что приборы магнитоэлектрической системы по сравнению с другими приборами обладают рядом существенных достоинств, однако для применения их в цепях переменного тока необходимо преобразование переменного тока в постоянный.
В качестве преобразователей переменного тока в постоянный могут использоваться:
1 — термопреобразователи, такие приборы называются термоэлектрическими;
2 — полупроводниковые диоды, такие приборы называются выпрямительными.
Термоэлектрические вольтметры
Термоэлектрические вольтметры представляют собой сочетание магнитоэлектрического измерительного механизма с одной или несколькими термопарами. Термопреобразователь включает в себя нагреватель, по которому протекает измеряемый сигнал, и термопару, на концах которой возникает термоЭДС. В цепь термопары включен микроамперметр, измеряющий термоток. Под действием измеряемого тока i(t) в нагревателе выделяется тепловая энергия Q, величина которой пропорциональна квадрату измеряемого тока. Выделяемое тепло обеспечивает нагревание термопары, приводящее к возникновению термоЭДС и соответственно термотока iT(t), протекающего через микроамперметр iпр(t). Поскольку переменный ток преобразуется в постоянный путем превращения электрической энергии в тепловую, прибор будет откликаться на среднеквадратическое значение измеряемого напряжения и градуироваться также в этих значениях, т.е. с = 1.
Рисунок 7.3 4.1
i(t) → Q = k·i(t) → ET → iT(t) = iпр(t)
Vотк = Vск (7.10)
Vград = Vск (7.11)
с = 1
(7.12)
Достоинства:
1) С=1 означает, что показания такого прибора не зависят от формы измеряемых напряжений;
2) можно производить градуировку на постоянном токе;
3) широкий диапазон рабочих частот (до 10 МГц).
Недостатки:
1) малый срок службы термопары даже при нормальных условиях эксплуатации;
2) чувствительность термопары к электромагнитным, механическим и другим воздействиям;
3) необходимость применения измерительного механизма повышенной чувствительности.
Чаще всего на основе термоэлектрической системы конструируют высокочастотные амперметры, измеряющие токи в достаточно широком диапазоне частот.
Выпрямительные приборы
Выпрямительные приборы представляют собой сочетание магнитоэлектрического измерительного механизма с одним или несколькими полупроводниковыми преобразователями. Основные операции, выполняемые схемой такого прибора следующие: преобразование измеряемого напряжения с помощью полупроводникового диода, выделение постоянной составляющей и ее измерение с помощью магнитоэлектрического прибора.
В зависимости от схемного решения различают выпрямительные приборы:
а) с однополупериодным выпрямлением;
б) c двухполупериодным выпрямлением.
Магнитоэлектрический прибор реагирует на постоянный (средневыпрямленный) ток, т. е.
Выпрямительный прибор будет откликаться на средневыпрямленное значение, а градуироваться в среднеквадратических значениях синусоидального сигнала. Эти величины в соответствии с (4.6) связаны между собой коэффициентом усреднения, который в данных приборах будет являться коэффициентом градуировки. Это значит, что коэффициент градуировки будет отличаться от 1 (в схеме с однополупериодным выпрямлением с=2,22, с двухполупериодным выпрямлением с=1,11) и показание такого прибора будут содержать методическую погрешность, зависящую от формы измеряемого напряжения.
Упрощенные схемы выпрямительных приборов с однополупериодным (рис.7.4) и двухполупериодным (рис.7.6) выпрямлением, а также форма токов в измерительном приборе показана на рисунках 7.5 и 7.7 соответственно.
Рисунок 7.4.
Рисунок 7.5
с=2.22
Рисунок 7.6.
Рисунок 7.7
Основные характеристики выпрямительных приборов:
Достоинства:
1) простота конструкции;
2) высокая чувствительность;
3) широкий диапазон рабочих частот (50…105 Гц)
Недостатки:
1) погрешность, обусловленная зависимостью показаний приборов от температуры;
2) дополнительная погрешность от частоты измеряемого сигнала из-за наличия емкости
обратного перехода полупроводникового диода.
Для уменьшения этих недостатков вводят схемы частотной и температурной компенсации.
Рисунок 7.8.
R1 — из металла
R2 — из сплава — манганин (металл, не зависящий от температуры)
При увеличении температуры t величины сопротивлений изменяются: R1 — увеличивается, сопротивление моста Rм — уменьшается, сопротивление R2 остается постоянным, а результирующее сопротивление схемы практически не изменяется. Для компенсации частотной погрешности ставится конденсатор С.
Выпрямительные приборы выполняются в виде многопредельных и многоцелевых лабораторных приборов, называемых тестерами.
Источник
Магнитоэлектрическая система
Принцип действия магнитоэлектрических приборов основан на взаимодействии поля постоянного магнита и проводников с током. В воздушном зазоре 1 (рис. 2) между неподвижным стальным цилиндром 2 и полюсными наконечниками NS неподвижного постоянного магнита расположена алюминиевая рамка с катушкой 3, состоящей из w витков изолированной проволоки.
Рисунок 2 — Устройство прибора
магнитоэлектрической системы
Катушка жестко соединена с двумя полуосями О и О’, сидящими в подшипниках. На полуоси О закреплены указательная стрелка 4 и две спиральные пружинки 5 и 5′, через которые к катушке подводится измеряемый ток. Полюсные наконечники NS и стальной цилиндр 2 обеспечивают в зазоре 1 равномерное и радиальное распределение индукции В магнитного поля. В результате взаимодействия магнитного поля с током в проводниках катушки 3 создается вращающий момент. Рамка с катушкой при этом поворачивается, и стрелка отклоняется на угол a. Электромагнитная сила Fэм, действующая на каждую из двух сторон катушки, равна wBLI. Вращающий момент, создаваемый парой сил Fэм , Мвр = Fэмd = wBLId = С1I , где d и L- ширина и длина рамки (катушки); С1 — коэффициент, зависящий от числа витков w, размеров катушки и магнитной индукции В. Повороту рамки противодействуют спиральные пружинки 5 и 5′, создающие противодействующий момент, пропорциональный углу закручивания a:
Мпр = С2a,
где С2 — коэффициент, зависящий от жесткости пружинок. Стрелка устанавливается на определенном делении шкалы при равенстве моментов
Mвр = Мпр, т. е. когда С1I = С2a.
Угол поворота стрелки
a = = С×I
пропорционален величине тока; следовательно, у приборов магнитоэлектрической системы шкала равномерная, что является их достоинством.
Направление вращающего момента (определяемое правилом левой руки) изменяется при изменении направления тока. Поэтому при включении прибора нужно соблюдать полярность включения.
При включении прибора магнитоэлектрической системы в цепь переменного тока на катушку действуют быстро изменяющиеся по величине и направлению механические силы, среднее значение которых равно нулю. В результате стрелка прибора не будет отклоняться от нулевого положения. Поэтому эти приборы нельзя применять непосредственно для измерений в цепях переменного тока.
В приборах магнитоэлектрической системы успокоение (демпфирование) стрелки происходит благодаря тому, что при перемещении алюминиевой рамки 5 в магнитном поле постоянного магнита NS в ней индуктируются вихревые токи. Направление этих токов по правилу Ленца таково, что они противодействуют вращению рамки и быстро успокаивают ее колебания.
Измерительные приборы магнитоэлектрической системы находят применение также при измерениях в цепях переменного тока. При этом в цепь подвижной катушки включают преобразователи переменного тока в постоянный или пульсирующий ток. Наибольшее распространение получили детекторная и термоэлектрическая системы.
На (рис. 3, а) показана принципиальная схема для измерения переменного тока прибором детекторной системы.
Рисунок 3 — Схемы включения магнитоэлектрического прибора детекторной (а) и термоэлектрической (б) систем в цепь переменного тока
Измерительный прибор включен в диагональ АВ моста, собранного из четырех выпрямительных полупроводниковых диодов. При переменном токе в цепи в диагонали АВ возникает пульсирующий ток, не меняющий своего направления. Этот ток, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита, создает изменяющийся по величине, но действующий в одном направлении вращающий момент, пропорциональный току.
Отклонение стрелки прибора пропорционально среднему значению вращающего момента за период, а следовательно, среднему значению тока. Если в цепи действует синусоидальный ток, то шкалу прибора можно отградуировать в действующих значениях тока, поскольку между средним и действующим значениями тока существует определенное соотношение. При отклонении формы кривой тока от синусоиды правильное измерение действующих значений при указанной выше градуировке шкалы оказывается невозможным.
В приборах термоэлектрической системы в качестве преобразователя используется термопара 1. Измерительный прибор 2 соединен со свободными концами термопары, а рабочие концы, образующие ее горячий спай, нагреваются измеряемым током проволочного нагревательного элемента 3 (рис. 3, б).
Количество тепла Q, выделяемого в нагревателе, пропорционально квадрату действующего значения тока. Температура нагрева горячего спая термопары и ее ЭДС находятся в прямой зависимости от величины Q. В связи с этим отклонение стрелки измерительного прибора, пропорциональное ЭДС термопары, также находится в прямой зависимости от квадрата действующего значения тока.
Вольтметры и амперметры детекторной и термоэлектрической систем применяются для измерений в цепях переменного тока промышленной частоты (50 Гц) и повышенных частот.
Достоинства приборов магнитоэлектрической системы:
1) точность показаний;
2) малая чувствительность к посторонним магнитным полям;
3) незначительное потребление мощности;
4) равномерность шкалы.
К недостаткам следует отнести:
1) необходимость применения специальных преобразователей при измерениях в цепях переменного тока и чувствительность к перегрузкам (тонкие токопроводящие пружинки 5 и 5′ из фосфористой бронзы при перегрузках нагреваются и изменяют свои упругие свойства).
Электромагнитная система
Принцип действия электромагнитных приборов основан на втягивании стального сердечника в неподвижную катушку при существовании в ней тока. Неподвижный элемент прибора — катушка 1, выполненная из изолированной проволоки, включается в электрическую цепь (рис. 4).
Подвижный элемент — стальной сердечник 2, имеющий форму лепестка, эксцентрично укреплен на оси О. С этой же осью жестко соединены указательная стрелка 3, спиральная пружинка 4, обеспечивающая противодействующий момент, и поршень 5 успокоителя. Ток в витках катушки 1 образует магнитный поток, сердечник 2 намагничивается и втягивается в катушку. При этом ось О поворачивается, и стрелка прибора отклоняется на угол a.
Магнитная индукция В в сердечнике (при отсутствии насыщения) пропорциональна току катушки. Сила F, с которой сердечник втягивается в катушку, зависит от величины тока и магнитной индукции В в сердечнике. Приближенно принимают, что сила F, а следовательно, и обусловленный ею вращающий момент пропорциональны квадрату тока в катушке:
Мвр = СI2.
Рисунок 4 — Устройство прибора Рисунок 5 -Устройство астатического электромагнитной системы механизма электромагнитной системы прибора
Противодействующий момент, уравновешивающий вращающий момент, пропорционален углу a. В связи с этим угол отклонения стрелки находится в квадратичной зависимости от тока; шкала прибора оказывается неравномерной.
Для успокоения подвижной части прибора обычно применяют воздушный демпфер. Он состоит из изогнутого цилиндра 6 и поршня 5, шток которого укреплен на оси О. Сопротивление воздуха, оказываемое перемещению поршня в цилиндре, обеспечивает быстрое установление стрелки на определенном делении шкалы.
Достоинства приборов электромагнитной системы:
1) простота конструкции;
2) пригодность для измерения в цепях постоянного и переменного тока;
3) надежность в эксплуатации.
К недостаткам следует отнести:
1) неравномерность шкалы;
2) влияние посторонних магнитных полей на точность показаний. Последнее обусловлено тем, что магнитное поле катушки расположено в воздушной среде и поэтому его индукция невелика.
Для ослабления влияния посторонних магнитных полей в некоторых приборах применяют две катушки 1 и 2 (рис. 5) и два сердечника, установленные на общей оси и действующие в одном направлении вращающие моменты
Мвр1 + Мвр2 = Мвр.рез .
Катушки расположенные так, что их магнитные потоки Ф1 и Ф2 направлены в противоположные стороны. Постороннее магнитное поле Фвн ослабляет поток Ф1 (уменьшая вращающий момент Мвр1 и одновременно усиливает поток Ф2, увеличивая вращающий момент Мвр2 . В результате общий вращающий момент Мвр.рез остается неизменным и зависит только от измеряемого тока. Приборы такой конструкции называются астатическими. Для уменьшения погрешности измерений, вносимых посторонними магнитными полями, некоторые приборы экранируют, помещая их в стальные корпуса.
Электродинамическая система
Приборы этой системы (рис. 6, а) состоят из двух катушек: неподвижной 1 и подвижной 2. Подвижная катушка укреплена на оси ОО’ и расположена внутри неподвижной катушки. На оси ОО’ подвижной катушки укреплены указательная стрелка 3 и спиральные пружинки 4 и 4′, через которые подводится ток к катушке 2. Эти пружинки одновременно создают противодействующий момент Мпр ,
Рисунок 6 — Устройство прибора
электродинамической системы (а) и принцип
действия (б)
пропорциональный углу закручивания a. Принцип действия прибора (рис. 6, б) основан на взаимодействии тока I2 подвижной катушки с магнитным потоком Ф1 неподвижной катушки.
При постоянном токе электромагнитная сила Fэм, действующая на проводники подвижной катушки, пропорциональна току I2 и магнитной индукции B1. Поскольку индукция B1 пропорциональна току I1 неподвижной катушки, вращающий момент, действующий на подвижную катушку, пропорционален произведению токов катушек:
Мвр=С¢ B1I2 =C¢¢I1I2,
где С¢ и С¢¢- коэффициенты пропорциональности. При переменном токе вращающий момент пропорционален произведению мгновенных значений токов:
i1=I1msinw t и i2=I2msin(w t+y).
Показание прибора в этом случае определяется средним за период значением вращающего момента:
.
Здесь С — коэффициент, зависящий от числа витков, геометрических размеров и расположения катушек; I1 и I2 — действующие значения токов в катушках; y — угол сдвига фаз между векторами токов I1 и I2 .
При равенстве моментов (Мвр = Мпр) подвижная катушка отклоняется на угол a и стрелка указывает на шкале числовое значение измеряемой электрической величины. Для успокоения подвижной части прибора используют воздушные демпферы. Электродинамические приборы применяют, главным образом, для измерения мощности в цепях переменного тока.
Достоинства приборов электродинамической системы:
1) высокая точность (обусловленная отсутствием ферромагнитных сердечников).
2) возможность использования для измерения электрических величин в цепях постоянного и переменного тока.
Недостатками приборов являются:
1) чувствительность к перегрузкам;
2) влияние посторонних магнитных полей на точность измерений;
3) неравномерность шкалы;
Электростатическая система
Энергия, запасенная системой заряженных пластин электростатического прибора при фиксированном напряжении
W= ,
может изменятся только вследствие изменения электроемкости. Поэтому такие приборы могут быть построены на основе изменения расстояния между пластинами, активной площади пластин или среды между ними. Во всех случаях с поворотом подвижной части прибора должна изменяться энергия W за счет изменения емкости C.
Устройство вольтметра электростатической системы с переменным расстоянием между пластинами показано на рисунке 7. Измеряемое напряжение подключается к клеммам «А» и «Б» вольтметра, соединенным с двумя неподвижными изолированными пластинами «а» и «с». Между неподвижными пластинами на тонких бронзовых ленточках (пружинах) подвешена подвижная пластина «b» и электрически соединена с одной из неподвижных пластин. При включении напряжения эти пластины получают заряд одного знака, и подвижная пластина отталкивается от неподвижной. Вторая неподвижная пластина получает заряд противоположного знака, поэтому она притягивает к себе подвижную пластину. Таким образом, силы, действующие на подвижную пластину со стороны неподвижных, направлены в одну сторону. Поступательное перемещение подвижной пластины через тягу «d» преобразуется во вращательное движение оси и стрелки прибора.
Устройство электростатического вольтметра с переменной активной площадью показано на рисунке 8. Подвижные пластины «с» всегда получают заряды, противоположные по знаку зарядам неподвижных камер «а» и «b», и втягиваются в них. Успокаивающий момент создается, как правило, магнитоиндукционным способом.
Ценным свойством электростатических вольтметров является: отсутствие собственного потребления мощности при измерениях на постоянном токе и очень малое потребление мощности на переменном.
Рисунок 7 -Устройство вольтметра Рисунок 8 — Устройство электро-
Источник