Elektrostatische Tipe Instrumente Konstruksie Beginsel Koppelvergelyking

Werkprinsipe van Elektrostatische Tipe Instrumente

Soos die naam dui, gebruik elektrostatische tipe instrumente 'n statiese elektriese veld om die afbuigkrag te produseer. Hierdie tipe instrumente word gewoonlik gebruik vir die meting van hoë spannings, maar in sommige gevalle kan hulle gebruik word om laer spannings en kragte van 'n gegewe sirkel te meet. Daar is twee moontlike maniere waarop die elektrostatiese krag kan werk. Die twee moontlike toestande word hieronder genoem,

Bou van Elektrostatische Tipe Instrumente

1. Wanneer een van die plaatjies vasgehou word en die ander plaatjie vry is om te beweeg, word die plaatjies teenoorgestelde gelaa om 'n aantrekkende krag tussen hulle te hê. As gevolg hiervan sal die beweegbare plaatjie na die stasionêre of vas plaatjie beweeg tot die beweegbare plaatjie die maksimum elektrostatiese energie gestoor het.

2. In 'n ander opstelling kan daar 'n krag van aantrekking of afstoting of beide wees, as gevolg van 'n rotasie van die plaatjie.

Krag- en Koppelingvergelyking van Elektrostatische Tipe Instrumente

Laat ons nou die kragvergelyking vir die lineêre elektrostatische tipe instrumente aflei. Laat ons twee plaatjies oorweeg soos in die diagram hieronder getoon.

Plaatjie A is positief gelaa en plaatjie B is negatief gelaa. Soos bo vermeld, het ons volgens die moontlike toestand (a) lineêre beweging tussen die plaatjies. Plaatjie A is vas en plaatjie B is vry om te beweeg. Laat ons aanvaar dat daar 'n krag F tussen die twee plaatjies bestaan wanneer die elektrostatiese krag gelyk is aan die veerkrag. Op hierdie punt is die elektrostatiese energie wat in die plaatjies gestoor is

Laat ons nou aanneem dat ons die toegepaste spanning deur 'n hoeveelheid dV verhoog, as gevolg hiervan beweeg plaatjie B na plaatjie A oor 'n afstand dx. Die werk wat teen die veerkrag gedoen word as gevolg van die verskuiving van plaatjie B is F.dx. Die toegepaste spanning is verband houdend met stroome as

Van hierdie waarde van elektriese stroome kan die insetenergie bereken word as

Hieruit kan ons die verandering in die gestoorde energie bereken, en dit blyk te wees

Deur die hoër orde terme wat in die uitdrukking voorkom, te verwaarloos. Deur nou die beginsel van energiebehoud toe te pas, het ons insetenergie vir die stelsel = verhooging in die gestoorde energie van die stelsel + meganiese werk deur die stelsel gedoen. Hieruit kan ons skryf,

Van die bovereenvloeiende vergelyking kan die krag bereken word as

Laat ons nou die krag- en koppelingvergelyking vir die roterende elektrostatische tipe instrumente aflei. Diagram is hieronder getoon,

Om die uitdrukking vir die afbuigkrag in die geval van roterende elektrostatische instrumente te vind, vervang net in vergelyking (1) F deur Td en dx deur dA. Deur nou die gewysigde vergelyking te herskryf, het ons die afbuigkrag gelyk aan

Nou by 'n stabiele toestand het ons die beheerskrag gegee deur die uitdrukking Tc = K × A. Die afbuiging A kan geskryf word as

Van hierdie uitdrukking trek ons die gevolgtrekking dat die afbuiging van die wyser direk eweredig is aan die vierkant van die spanning wat gemeet moet word, dus die skaal sal nie-uniform wees. Laat ons nou oor die Kwadrant-elektrometer praat. Hierdie instrument word gewoonlik gebruik om spanninge van 100V tot 20 kilovolte te meet. Weer is die afbuigkrag verkry in die Kwadrant-elektrometer direk eweredig aan die vierkant van die toegepasde spanning; een voordeel hiervan is dat hierdie instrument gebruik kan word om sowel AC as DC-spanning te meet. Een voordeel van die gebruik van elektrostatische tipe instrumente as voltmeter is dat ons die reikwysigheid van die spanning wat gemeet moet word, kan uitbrei. Daar is twee maniere om die reikwysigheid van hierdie instrument uit te brei. Ons gaan hulle een vir een bespreek.

(a) Deur die gebruik van weerstand potensiaaldelers: Hieronder is die stroomskaakdiagram van hierdie tipe konfigurasie.

Die spanning wat ons wil meet, word toegepas oor die totale weerstand r en die elektrostatische kondensator is verbonden oor die deel van die totale weerstand wat gemerk is as r. Laat ons nou aanneem dat die toegepasde spanning DC is, dan moet ons die aanneming maak dat die kondensator wat verbonden is, oneindige lekkage weerstand het. In hierdie geval is die vermenigvuldigingsfaktor gegee deur die verhouding van elektriese weerstand r/R. Die AC-operasie op hierdie stroomskaak kan ook maklik ontleed word, en in die geval van AC-operasie is die vermenigvuldigingsfaktor gelyk aan r/R.
(b) Deur die gebruik van kondensatorvermenigvuldiger tegniek: Ons kan die reikwysigheid van die spanning wat gemeet moet word, verhoog deur 'n reeks kondensators te plaas soos in die gegewe stroomskaak getoon.

Laat ons die uitdrukking vir die vermenigvuldigingsfaktor vir die stroomskaakdiagram 1 aflei. Laat ons die kapasiteit van die voltmeter C1 en die reeks kondensator C2 merk soos in die gegewe stroomskaakdiagram getoon. Nou is die reeks kombinasie van hierdie kondensators gelyk aan

Dit is die totale kapasiteit van die stroomkring. Nou is die impedansie van die voltmeter gelyk aan Z1 = 1/jωC1 en dus sal die totale impedansie gelyk wees aan

Nou kan die vermenigvuldigingsfaktor gedefinieer word as die verhouding van Z/Z1 wat gelyk is aan 1 + C2 / C1. Op dieselfde manier kan die vermenigvuldigingsfaktor ook bereken word. Dus kan ons op hierdie manier die reikwysigheid van die spanning wat gemeet moet word, verhoog.

Voordele van Elektrostatische Tipe Instrumente

Laat ons nou kyk na 'n paar voordele van elektrostatische tipe instrumente.

1. Die eerste en mees belangrike voordeel is dat ons sowel AC as DC-spanning kan meet, en die rede is baie duidelik, die afbuigkrag is direk eweredig aan die vierkant van die spanning.

2. Die kragverbruik is baie laag in hierdie tipe instrumente omdat die stroom wat deur hierdie instrumente getrek word, baie laag is.

3. Ons kan hoë waardes van spanning meet.

Nadele van Elektrostatische Tipe Instrumente

Gedurende verskeie voordele, het elektrostatische instrumente 'n paar nadele, en hierdie word hieronder genoem.

1. Hulle is baie duur in vergelyking met ander instrumente en hulle het ook 'n groot grootte.

2. Foanie