Hvað eru elektrostaðala tæki?

Hvað eru elektrostaðallar tæki?

Skilgreining á elektrostaðallu tæki

Elektrostaðallt tæki er skilgreint sem tæki sem notar stöðugt raforku til að mæla spenna, oftast hár spennu.

Virkningsmáli

Að nafninu viðkomandi, nota elektrostaðall tæki stöðugt raforkufalt til að framleiða afvegslutorg. Þau eru venjulega notað til að mæla hár spennu en geta einnig mælt lægri spennu og orku í sumum tilvikum. Það eru tvær leiðir sem elektrostaðalda Kraftur getur verið.

Byggingartegundir

Á einum uppsetningu er eitt plöt fæst meðan annað er fritt til að hreyfa. Plötarnar eru andstæðlega hleðnar, sem skapar dragandi kraft sem hreyfir hreyfist plötunni til fæsta plötunnar þar til markmiðaði elektrostaðalda orka er geymd.

Á öðru uppsetningu getur kraftur verið dragandi, stytandi eða bæði vegna snúðarbreytinga plötunnar.

Torquajafna

Athugið tvær plötur: Plötur A er jákvætt hleðin, og Plötur B er neikvætt hleðin. Plötur A er fæst, og Plötur B er fritt til að hreyfa. Það er kraftur, F, milli plötanna í jafnvægi þegar elektrostaðalda kraftur er jafnstöður með fjörlitarkraft. Elektrostaðalda orka geymd í plötunum í þessu punkti er:

Nú segjum við að við breytum straumi um magn dV, vegna þess fer plötur B á móti plötunni A af fjarlægð dx. Verk úr fjörlitarkrafti vegna fjarlægðar plötunnar B er F.dx. Straumurinn er tengdur við spennu eins og

Af þessari virði rafstraumsins getur inntak orkur verið reiknað sem

Af þessu getum við reiknað breytingu á geymdri orku og það kemur út að vera

Með að sleppa hærra stigi orðum sem birtast í jöfnunni. Nú með að beita orkuvaramálum höfum við inntak orku í kerfið = aukning í geymdri orku kerfisins + verk unnið af kerfinu. Af þessu getum við skrifað,

Af ofangreindu jöfnunni getum við reiknað kraftinn sem

Nú skulum við leiðra kraft og torquajöfnu fyrir snúðar elektrostaðalla tækja. Mynd er sýnd hér fyrir neðan,

Til að finna út um orðaða torquajöfnu fyrir snúðar elektrostaðalla tækja, skiptum við F í jöfnu (1) út fyrir Td og dx fyrir dA. Breyttu jöfnunni fyrir afvegslutorqu er:

Á stöðugum staði er stýringatorque Tc = K × A. Afvegsla A má skrifa sem:

Af þessari formúlu komum við að afvegsla peilan er beint hlutfall af ferningi spennu sem á að mæla svo skalan verður ekki samræmd. Skulum nú tala um Quadrant electrometer. 

Þetta tæki er venjulega notað til að mæla spennu frá 100V upp í 20 kilóspennu. Einnig er afvegslutorque sem fenginn í Quadrant electrometer beint hlutfall af ferningi spennu; ein kostur af þessu er að þetta tæki getur mælt bæði AC og DC spennu. 

Ein kostur af því að nota elektrostaðalla tækja sem spennamælara er að við getum lengt mælanviðfangsefni spennu. Nú eru tvær leiðir til að lengja mælanviðfangsefni þessa tækis. Við munum tala um þær einn eftir öðrum. 

(a) Með að nota viðmótsfylki: Hér fyrir neðan er skemmtarmynd af þessari gerð uppsetningar.

Spennan sem við viljum mæla er sett yfir heildarviðmot r og elektrostaðallt kapasít er tengt yfir hluta af heildarviðmoti sem merkt er sem r. Ef við setjum spennu sem DC, þá ætlum við að gera tilgátu að kapasít sem er tengt hafi óendanlegt lekrarviðmot. 

Í þessu tilfelli er margfaldarstuðullinn gefinn af hlutfalli raforku r/R. AC vinna á þessari uppsetningu má líka greina auðveldlega aftur í AC vinnum við margfaldarstuðul jafnt r/R.

(b) Með að nota kapasítfylki: Við getum auðkað mælanviðfangsefni spennu með því að setja röð af kapasítum eins og sýnt er í skemmtarmyndinni.

Látum okkur leiðra formúlu fyrir margfaldarstuðul í Mynd 1. Látum C1 vera spennamælaranns kapasít og C2 vera raðkapasít. Raðsamþætting þessara kapasítanna er sama og heildarkapasít myndarinnar.

Mótörk spennamælarans er Z1 = 1/jωC1, og heildarmótörk er:

Margfaldarstuðullinn er skilgreindur sem hlutfall Z/Z1, sem er 1 + C2 / C1. Á þessari hátt getum við auðkað mælanviðfangsefni spennu.

Forskur elektrostaðalla tækja

• Fyrsti og mikilvægasti kostur er að við getum mælt bæði AC og DC spennu og aðstæðan er mjög augljós að afvegslutorque er beint hlutfall af ferningi spennu.

• Raforku notkun er alveg lágr í slíkum tækjum vegna þess að straumurinn sem tekin er af þessum tækjum er alveg lágr.

• Við getum mælt hár gildi spennu.

Ofskur elektrostaðalla tækja

• Þetta eru allt að kostnaði samanburðar við aðrar tækja og eru einnig stór.

• Skalin er ekki samræmd.

• Yfirhólfskraftar sem tengd eru við eru litill í stærð.

Auka mælanviðfangsefni

Mælanviðfangsefni getur verið aukað með viðmótsfylki eða kapasítfylki.