Электростатические приборы. Вольтметр.

Электростатическими называют приборы в которых электроды перемещаются под действием сил электростатического поля.

 энергии поля

x – расстояние между электродами

т.к. электроды образуют конденсатор, то энергия равна:

x – координата между электродами.

 Все электростатические приборы можно разделить на 2 группы:

1) вольтметры с поступательным перемещением подвижной части. (система Чернышёва.)

2) вольтметры с вращением подвижной части.

 

1) абсолютный вольтметр Чернышёва

1 – дисковый электрод к которому прикладывается измеряемое напряжение.ф

2 – охранное кольцо

3 – подвижный диск

4 - коромысло

5 – противовес

6 – индикатор равновесия

 

 

 

2) Вольтметр Чернышева с электромагнитным уравновешиванием.

 

Вольтметры Чернышева измеряют действующее значение напряжения в диапазоне до 400 кВ, с точностью от 0,01 до 0,4 %. Для расширения диапазона измерений напряжения вольтметр Чернышева помещают в бак заполненный газом под давлением. (элегаз)

 

3) Технические электростатические вольтметры.

Отечественная промышленность выпускает разные типы, но наиболее широкое применение нашли С-96 и С-100. Относятся к электростатическим вольтметрам в вращающейся подвижной частью.

Состоит двух полых металлических баков на расстоянии Х

 

 

1- бак, 2-коромысло, 3- флажок, 4- пневматический демпфер, 5- противодействующая пружина, 6- лампочка, 7- зеркальце, 8- шкала. (6- 8 – светолучевая шкала) 

Диапазон измерения напряжения меняется изменением расстояния Х.
Вольтметры такого типа выполняются на напряжение 25,50,75,100,200 кВ. (С-100); 7,5 15 30 (С-96).

Класс точности 1.

4) Шаровые электростатические вольтметры.

Расчёты показывают, что если шары имеют диаметр 50см, а расстояние 25см, то при напряжении 300 кВ притягивающая сила 3Н.

 

5) Пиковые вольтметры.

Позволяют измерить амплитуды напряжений. Все пиковые вольтметры делятся на класса: по выпрямленному току, по выпрямленному напряжению.

а) По выпрямленному току.

Сущность приборов этой группы состоит в измерении выпрямленного тока через конденсатор известной мощности в течении одного полупериода.

За этот полупериод протекает заряд равный: q=2U_mC

Поскольку показания миллиамперметра пропорциональны среднему значению тока за период то:

I_cp = q/T=2CfU_m 2Cf= константа, следовательно прибор можно проградуировать в кВ.

 

б) По выпрямленному напряжению.

В основе лежит ёмкостной делитель напряжения (конденсаторы С1и С2) коэффициент деления равен К= (С2/С1) +1

Если в точке 1 положительная полуволна то VD2 закрыт а VD1 открыт следовательно конденсатор заряжается. Когда диод VD1 закрыт разрядный резистор разряжает конденсатор. В современных приборах вместо R используют полевые транзисторы.