Аналоговые измерительные устройства

3.6.1. Измерительные механизмы.

Электростатические приборы строятся на основе электростатического измерительного механизма, который представляет  собой систему подвиж­ных   и   неподвижных   электродов.   Под   действием  напряжения, приложенного к электродам,  подвижные электроды отклоняются относительно неподвижных. В электростатических ИМ отклонение подвижной части связано с изменением емкости. В настоящее  время  практическое  применение  нашли  два  вида  измерительных механизмов: в  первом изменяется активная площадь электродов (рис 3.20,а)  (данная конструкция  применяется в основном  в  вольтметрах  на  низкие  напряжения), во  втором - расстояние  между  электродами (рис. 3.20,б) (эта  конструкция  используется  в  киловольтметрах). Для успокоения используются секторы подвижных электродов (в магнитноиндукционных успокоителях) или крыльчатые  воздушные успокоители.

          На рис. 3.20,а показан механизм  с  изменением активной площади электродов.  Неподвижная  часть ИМ состоит из одной или более камер 1, в воздушные зазоры которых свободно  входят тонкие пластины 2 подвижной  части. Подвижные  пластины закреплены на оси  вместе со стрелкой 4. При  подключении напряжения к электродам 1 и 2 под действием электростатических сил, подвижные   пластины 2   втягиваются в   воздушные  зазоры   камер  1. При  этом стрелка перемешается по шкале. Угол поворота α подвижной  части  находится  из равенства   вращающего  и   противодействующего  моментов,  возникающих в  измерительном   механизме

  ,          (3.36)

где С - емкость между пластинами; U – приложенное к электродам напряжение.

     

 

 

         

 

                  а)                                                                                                   б)

                                                   Рис. 3.20.

Электростатические ИМ обладают малым вращающим моментом. Для получения необходимой величины MВР число  активных сторон электродов выбирают от 4 до 20 за счет многокамерной или многолучевой системы электродов. Для повышения чувствительности также применяют крепление подвижной части на растяжках. Кроме того, многие современные механизмы имеют световой отсчет, который позволяет увеличить чувствительность прибора, уменьшить массу и момент инерции подвижной части и улучшить характер шкалы.

Из (3.36) следует, что угол отклонения подвижной части не зависит от полярности приложенного напряжения. В случае переменного напряжения угол отклонения подвижной части пропорционален квадрату действующего значения напряжения.

Для  получения  равномерной  шкалы  необходимо   выполнить условие

,                            (3.37)

где k - конструктивная  постоянная  ИМ.

Практически равномерный шкалы на всем ее протяжении (от 0 до αМАХ) получить нельзя, так как при малых углах  емкость ИМ должна быть отрицательной.

Для того чтобы получить характер шкалы вольтметра, близкий к равномерному, применяют один из двух методов выравнивания шкалы: а) метод разбивки шкалы на два участка;  б) метод создания начальной емкости. По первому методу шкалу вольтметра разбивают на два участка: квадратичный и равномерный. По второму методу  при соответствующем  выборе формы подвижных и неподвижных электродов  можно   получить  практически равномерную шкалу на участке от 25 % до 100 % от ее номинального значения).


© Copyright 2008, SLAiPS. All Rights Reserved. | Design by Design by analogiu.ru