Elektrostaatiliste seadmete ehituse põhimõte Momenti võrrand

Elektrostaatiliste mõõturite tööpõhimõte

Nime järgi kasutavad elektrostaatilised mõõturid staarikut elektrivälja vooluvenituse loomiseks. Sellist tüüpi mõõturid kasutatakse tavaliselt suuremate pingete mõõtmiseks, kuid mõnel juhul võivad need kasutada ka madalamaid pingi ja antud ringi võimu mõõtmiseks. Elektrostaatiline jõud saab tegutseda kahel viisil. Need võimalikud tingimused on allpool kirjeldatud.

Elektrostaatiliste mõõturite ehitus

1. Kui üks plaat on paigutatud ja teine plaat on vaba liikumiseks, siis plaadid on vastandlikult laengutatud, et luua nende vahel huvitusjõud. See huvitusjõud põhjustab liikuvat plaati läheneda paigutatud plaatini, kuni liikuv plaat säilitab maksimaalset elektrostaatilist energiat.

2. Teises koossemdes võib olla huvitus- või tagasihoidlik jõud või mõlemad, mis tulenevad mõne plaadi keerlemisest.

Elektrostaatiliste mõõturite jõu- ja venituse võrrandid

Leidme nüüd lineaarsete elektrostaatiliste mõõturite jõuvõrrandi. Vaatame kahte plaati, nagu joonisel allpool näidatud.

Plaat A on positiivselt laengutatud ja plaat B negatiivselt laengutatud. Eelmisel punktil kirjeldatud võimaliku tingimuse (a) järgi on plaadide vahel lineaarne liikumine. Plaat A on paigutatud ja plaat B on vaba liikumiseks. Eeldame, et plaadide vahel on mingi jõud F tasakaaluolukorras, kus elektrostaatiline jõud võrdub veeretusega. Sellel hetkel plaadides säilitatav elektrostaatiline energia on

Nüüd eeldame, et me suurendame rakendatavat pinget dV võrra, mis põhjustab, et plaat B liigub plaat A suunas dx võrra. Veeretuse vastu tehtud töö plaat B liigutamisel on F.dx. Rakendatav ping on seotud vooluga nii, et

Sellest elektrivoolu väärtusest saab arvutada sisendienergia nii, et

Sellest saame arvutada säilitatava energia muutuse, mis väljub

Eirates väljendis esinevat üldistust. Nüüd rakendades energiakonservatsiooni printsiipi, saame sisendienergia süsteemi = süsteemi säilitatava energia suurenemine + süsteemi poolt tehtud mehaaniline töö. Sellest saame kirjutada,

Sellest võrrandist saab arvutada jõudu nii, et

Nüüd leidme keertava elektrostaatiliste mõõturite jõu- ja venituse võrrandi. Joonis on allpool näidatud,

Keeruliste elektrostaatiliste mõõturite vooluvenituse avaldise leidmiseks asendage võrrandis (1) F Td-ga ja dx dA-ga. Kirjutades muudetud võrrandi uuesti, saame vooluvenituse, mis on võrdne

Stabiilse olukorra korral on kontrolliv venitus antud avaldise Tc = K × A-ga. Venitus A kirjutatakse nii, et

Sellest avaldist järeldame, et näidikviipu venitus on otseproporsionaalne mõõdetava pingega ruudu, seega skaala ei ole ühtlane. Arutagem nüüd kvadrantelektromeetrit. See mõõtur kasutatakse tavaliselt 100V-st 20 kilovoltini ulatuvate pingete mõõtmiseks. Uuesti on kvadrantelektromeetri vooluvenitus otseproporsionaalne rakendatava pingega ruudu, üks selle eelis on, et seda mõõturit saab kasutada nii AC kui DC pingete mõõtmiseks. Üks eelis voltmetrite kasutamisel elektrostaatiliste mõõturite kaudu on see, et saame laiendada mõõdetava pingevahemiku. On kaks viisi, kuidas saame laiendada selle mõõturite vahemikku. Arutame neid ükshaaval.

(a) Vastuse potentsiaaljaoturite abil: Allpool on antud sellise konfiguratsiooni skeem.

Mõõdetav ping on rakendatud kogu vastuse r ja elektrostaatilise kapatsiitorkohta on ühendatud kogu vastuse osaga, mis on märgitud r. Eeldame nüüd, et rakendatav ping on DC, siis peaksime eeldama, et ühendatud kapatsiitoril on lõpmatu lekkevastus. Sel juhul on korrutamisfaktor andunud vastuse R suhega. Selle tsirkundi AC-tööregiimi saab analüüsida sama lihtsalt, samuti AC-töörežiimis on korrutamisfaktor võrdne r/R.
(b) Kapatsiitori korrutamismeetodi abil: Vahemiku suurendamiseks võime paigutada sarikaptsiitorite rea, nagu allpool näidatud tsirkundis.

Leidme tsirkundi 1 korrutamisfaktori avaldise. Märgime voltameeriga C1 ja sarikapatsiitori C2, nagu allpool näidatud tsirkundis. Nüüd need kapatsiitorite sarirea kombinatsioon on võrdne

Mis on tsirkundi kogukapatsiitor. Nüüd voltameeriga impedants on Z1 = 1/jωC1 ja seega kogu impedants on võrdne

Nüüd korrutamisfaktor defineeritakse Z/Z1 suhtena, mis on võrdne 1 + C2 / C1. Samuti saab arvutada korrutamisfaktori. Seega saame selle meetodiga suurendada mõõdetava pingevahemikku.

Elektrostaatiliste mõõturite eelised

Vaatajme nüüd mõnda elektrostaatiliste mõõturite eelist.

1. Esimene ja kõige olulisem eelis on see, et saame mõõta nii AC kui ka DC pingi, selle põhjuseks on selge, et vooluvenitus on otseproporsionaalne pingega ruudu.

2. Nendes tüüpi mõõturites on väga madal energia tarbimine, kuna nendest mõõturitest võetakse väga vähe voolu.

3. Saame mõõta suuri pingi.

Elektrostaatiliste mõõturite puudujäägid

Hoolimata mitmest eelist, omavad elektrostaatilised mõõturid mõnda puudujääki, need on allpool kirjeldatud.

1. Need on võrreldes teiste mõõturitega palju kallimad ja neil on suur sümber.

2. Skaala ei ole ühtlane.

3. Erinevad töötajad on väikeste suuruste jõududega.

Deklaratsioon: Austa originaali, hea artiklid väärib jagamist, kui on tekkinud autoriõiguste rikkumine, palun võta ühendust eemaldamiseks.