Приборы электростатической системы

Принцип работы электростатических измерительных приборов основан на взаимодействии электрически заряжённых электродов, раз­деленных диэлектриком. Конструктивно электростатические приборы представляют собой разновидность плоского конденсатора, у которого в результате перемещения подвижной части изменяется ёмкость.

Энергия электростатического поля

.

.

Подвижные электроды втягиваются до тех пор, пока вращающий момент не станет равен противодействующему моменту.

Шкала прибора квадратичная, поэтому изменение полярности приложенного напряжения не изменяет направления вращения. При приложенном переменном напряжении прибор реагирует на среднее значение момента за период

где U - среднеквадратичное значение напряжения. Достоинства электростатических приборов - высокое входное сопротивление; малая ёмкость; малая мощность потребления; возможность использования как и в цепи постоянного, так и в цепи переменного токов; широкий частотный диапазон, независимость показаний от формы кривой измеряемого напряжения.

К недостаткам можно отнести квадратичную шкалу, малую чувствительность из-за слабого собственного электрического поля; невысокую точность; возможность пробоя между электродами; необходимость экрана от внешних электростатических полей.

Электростатические вольтметры применяют для измерения в цепях с маломощными источниками и при лабораторных исследованиях в цепях высокого напряжения.

В совокупности с электронными усилителями их используют как высокочувствительные электрометры и вольтметры переменного тока.

Индукционные приборы.

Принцип работы этих приборов заключается в использовании взаимодействия переменных магнитных потоков электромагнитов с ин­дуктированными ими в подвижной части (обычно в алюминиевом диске) токами. Для создания вращательного момента необходимо иметь не менее двух переменных магнитных потоков, сдвинутых по фазе и сме­щённых в пространстве.

Магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ электромагнитов 1 и 2, создаваемые переменными токами I₁ и I₂, пронизывают алюминиевый диск подвижной части, расположенный в зазорах магнитопровода и наводят в диске соответственно токи I_д1 и I_д2. Можно показать, что среднее значение вращающего момента, действующего на диск, зависит от частоты f токов I₁ и I₂, значений потоков Ф₁ и Ф₂ и сдвига фаз между ними (угол y).

Магнитоиндукционное успокоение осуществляется постоянным магнитом и диском. Такие индукционные ИМ в основном применяются в интегрирующих приборах (счётчиках электрической энергии переменного тока). Одна из обмоток прибора соединена последовательно с нагрузкой, а другая параллельно. Обмотка, включенная последовательно, имеет малое число витков, и, следовательно малую индуктивность, ток в ней тот же, что и в нагрузке и имеет нулевую фазу. Обмотка, включенная параллельно, выполнена с большим числом витков (имеет большую индуктивность). Поэтому она не шунтирует нагрузку, а ток, протекающий в ней, сдвинут по фазе на 90°, по сравнению с током в нагрузке, т.е. создаются необходимые условия для максимума вращающего момента.

Если нагрузка является чисто реактивной, то в ней имеет место сдвиг по фазе на 90° между токами и напряжением и вращающий момент равен нулю. В случае активно-реактивной (комплексной) нагрузки прибор такого типа измеряет только активную мощность.