Г) Электростатические ЭИП.

Принцип работы электростатических ЭИП основан на взаимодействии электрически заряженных электродов, разделенных диэлектриком. Конструктивно они представляют собой разновидность плоского конденсатора, так как в результате перемещения подвижной части изменяется емкость системы (рис. 4.4).

Измеряемое напряжение приложено между подвижными и неподвижными электродами и создает между ними электрическое поле с энергией W = C U ² / 2

Электростатические силы взаимодействия заряженных электродов создают вращающий момент, под действием которого подвижные электроды втягиваются в пространство между неподвижными и изменяют активную площадь электродов, т.е. изменяют емкость С. Противодействующий момент создается пружиной.

Угол поворота подвижной части пропорционален произведению квадрата приложенного напряжения на скорость изменения емкости

(dC/ da). Шкала прибора квадратичная, поэтому изменение полярности приложенного напряжения не изменяет направления вращения. При приложенном переменном напряжении прибор реагирует на среднее значение вращающего момента за период. Показания прибора соответствуют среднеквадратическому значению приложенного напряжения.

Достоинства электростатических приборов – высокое входное сопротивление; малая, но переменная входная емкость; малая мощность потребления; возможность использования в цепях как постоянного, так и переменного тока; широкий частотный диапазон; независимость показаний от формы кривой приложенного напряжения.

Рис. 4.4. Устройство электростатического ЭИП.

1 - Неподвижные электроды; 2 - подвижные электроды

.

Недостатки электростатических ЭИП – квадратичная шкала, малая чувствительность из-за слабого собственного электрического поля, невысокая точность, возможность пробоя между электродами, необходимость экрана.

Область применения – 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.

4.3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ.

Пределом измерения прибора называется то значение измеряемой величины, при котором стрелка-указатель прибора отклоняется до конца шкалы. На практике применяются многошкальные приборы.

Цена деления шкалы прибора равна значению измеряемой величины, вызывающему отклонение указателя на одно деление шкалы прибора. Она численно равна отношению предела измерения к количеству делений шкалы.

Чувствительностью прибора называется отношение линейного (или углового) перемещения указателя к измеряемой величине, т.е. величина, обратная цене деления.

П р и м е р : вольтметр имеет шкалу в 50 делений и предел 150 В. Тогда

цена деления равна 150 : 50 = 3 (В/дел.);

чувствительность - 50 : 150 = 1/3 (дел./В).

Класс точности ЭИП : g = ( D Х _м / Х _и ) 100 % ,

где D Х _м – максимальная абсолютная погрешность прибора;

Х _и - значение измеряемой величины, соответствующее перемещению указателя на всю шкалу.

Класс точности следует отличать от относительной погрешности

измерения: В = ( D Х _м/ Х ) 100 % ,

где Х не обязательно лежит на краю шкалы. Поэтому В ³ g .

Шунт – это специально подобранный для данного амперметра резистор, подключенный параллельно прибору и предназначенный для расширения пределов измерения (при этом строго определенная часть тока внешней цепи будет ответвляться в шунт). Распределение тока между амперметром и шунтом обратно пропорционально их сопротивлениям.

Добавочное (балластное) сопротивление - это резистор, подключенный последовательно вольтметру и предназначенный для расширения пределов измерения. При этом строго определенная доля внешнего напряжения падает на резисторе, а распределение напряжения между вольтметром и резистором пропорционально их сопротивлениям.