Электростатические вольтметры

Электростатические (ЭС) вольтметры применяются в основном для измерения напряжений в высоковольтных цепях как постоянного, так и переменного тока.

Конструкция и принцип действия.Принцип действия устройства электростатического механизма основан на взаимодействии заряженных электродов. В основе конструкции этого ИМ (рис. 6) два электрода (алюминиевые пластины, между которыми воздушный зазор), образующих переменную емкость. Измеряемое напряжение подается на неподвижную пластину 1, образующую своеобразную камеру, и подвижную 2, закрепленную на оси 3. Спиральная пружина 4служит для создания противодействующего момента М. Стрелка 5 и шкала 6 образуют отсчетное устройство. Подведенное к пластинам напряжение создает между пластинами электрическое поле. Под действием электростатических сил притяжения подвижная пластина втягивается вкамеру неподвижной пластины, поворачивая при этом ось со стрелкой. Чем выше приложенное (измеряемое) напряжение, тем глубже входит подвижная пластина внутрь неподвижной (увеличивается площадь . перекрытия пластин) и тем больше угол поворота. Геометрия под книжной пластины выбирается такой, чтобы повысить линейность (равномерность) шкалы прибора. Вращающий момент М равен

(6)

Где U-напряжение между пластинами; С-емкость между пластинами; α –угол поворота оси сердечника.

Особенности ЭС вольтметров.К достоинствам ЭС вольтметров можно отнести следующие: •высокое входное сопротивление (на постоянном напряжении практически бесконечное, а на низких и средних частотах составляет десятки мегаом и более), что означает чрезвычайно малое собственное потребление энергии от источника измеряемого напряжения;

•реакция на среднее квадратическое (действующее) значение

напряжения не зависит от формы сигнала;

•широкий диапазон частот измеряемых напряжений (единицы – десятки мегагерц);

•сравнительно высокая точность (типичные классы точности 1,0...1,5);

простая конструкция и достаточная надежность;

Недостатки ЭС вольтметров:

Нелинейная шкала;

Малая чувствительность;

Возможное значительное влияние внешних электрических полей

Обозначение ЭС системы на шкалах: