Принцип на конструкција и једначина за момент на електростатички тип инструменти

Принцип на работа на електростатски тип инструменти

Како што името подразбира, електростатските типови инструменти користат статичко електрично поле за создавање отклонителен момент. Овие типови инструменти обично се користат за мерење на високи напони, но во некои случаи можат да се користат и за мерење на помали напони и моќи на дадена кола. Сега постојат две можни начини на дејство на електростатската сила. Двете можни услови се прикажани подолу,

Конструкција на електростатски тип инструменти

1. Кога една од платите е фиксна, а другата плоча е слободна да се движи, платите се противоположно наелектрисани за да има привлекателна сила помеѓу нив. Значи, поради оваа привлекателна сила, подвижната плочка ќе се движи кон стационарната или фиксната плочка до крајот кога подвижната плочка ќе запази максимална електростатска енергија.

2. Во друга аранмансија може да има сила на привлекување или одбијање, или и двете, поради некакво ротирање на платите.

Јава и моменска равенка на електростатски тип инструменти

Сега да изведеме равенка за силата за линеарни електростатски типови инструменти. Да разгледаме две плати како што е прикажано на дијаграмот подолу.

Платата А е позитивно наелектрисана, а платата Б е негативно наелектрисана. Како што е споменато погоре, според можно услов (а) имаме линеарно движење помеѓу платите. Платата А е фиксна, а платата Б е слободна да се движи. Да претпоставиме дека постои некоја сила F помеѓу двете плати во равновесие кога електростатската сила станува еднаква на силата на пружина. Во овој момент, електростатската енергија која е запазена во платите е

Сега, да предположиме дека го зголемуваме применетиот напон за количество dV, поради што платата Б се движи кон платата А за растојание dx. Работата направена против силата на пружина поради преместувањето на платата Б е F.dx. Применетиот напон е поврзан со стрuja како

Од оваа вредност на електрична стрuja, влезната енергија може да се пресмета како

Од ова можеме да пресметаме промената во запазената енергија, и тоа излегува да биде

Неглерирувајќи ги вишите членови што се појавуваат во изразот. Сега, применивме принципот на зачувување на енергија, имаме влезна енергија во системот = зголемување на запазената енергија во системот + механичка работа направена од системот. Од ова можеме да напишеме,

Од горенаведената равенка силата може да се пресмета како

Сега, да изведеме равенка за сила и момент за ротациони електростатски типови инструменти. Дијаграмот е прикажан подолу,

За да ја најдеме изразот за отклонителен момент во случај на ротациони електростатски инструменти, само заменете F со Td и dx со dA во равенката (1). Сега, препишуваме модифицираната равенка, имаме отклонителен момент еднаков на

Сега, во стабилно состојба, контролниот момент е даден со изразот Tc = K × A. Отклонувањето A може да се запише како

Од овој израз заклучуваме дека отклонувањето на покажувачот е директно пропорционално на квадратот на напонот кој треба да се измери, па така скалата ќе биде неуниформна. Сега, да дискутираме за Квадрант електрометар. Овој инструмент обично се користи за мерење на напони од 100V до 20 киловолти. Пак, отклонителниот момент добиен во Квадрант електрометар е директно пропорционален на квадратот на применетиот напон; една предност на ова е дека овој инструмент може да се користи за мерење како и на AC и DC напони. Една предност од користењето на електростатски типови инструменти како voltmetri е дека можеме да прошириме опсегот на напонот кој треба да се измери. Сега, постојат два начини на проширување на овој инструмент. Ќе ги дискутираме еден по еден.

(а) Користејќи отпорни потенцијални делители: Подолу е прикажан дијаграм на овој тип конфигурација.

Напонот кој го сакаме да измериме е применет преку тоталниот отпор r, а електростатскиот капацитет е поврзан преку дел од тоталниот отпор, кој е обележан како r. Сега, да предположиме дека применетиот напон е DC, тогаш треба да направиме една претпоставка дека капацитетот кој е поврзан има бесконечен утечки отпор. Во овој случај множителот е даден со односот електричниот отпор r/R. Анализата на операцијата на AC на овој циркуит исто така може лесно да се направи, повторно во случај на операција на AC множителот еднаков на r/R.
(б) Користејќи техника на капацитетен множител: Можеме да зголемиме опсегот на напонот кој треба да се измери со поставување на серија капацитети како што е прикажано на дадениот циркуит.

Да изведеме израз за множителот за дијаграмот на циркуит 1. Да го обележиме капацитетот на voltmeterot како C1 и серијски капацитет како C2 како што е прикажано на дадениот дијаграм на циркуит. Сега, серијската комбинација на овие капацитети ќе биде еднаква на

Кој е тоталниот капацитет на циркуитот. Сега, импедансот на voltmeterot е еднаков на Z1 = 1/jωC1, и така тоталниот импеданс ќе биде еднаков на

Сега, множителот може да се дефинира како односот на Z/Z1 кој е еднаков на 1 + C2 / C1. Слично, множителот исто така може да се пресмета. Така, по овој начин можеме да зголемиме опсегот на напонот кој треба да се измери.

Предности на електростатски тип инструменти

Сега, да погледнеме неколку предности на електростатски тип инструменти.

1. Првата и најважна предност е дека можеме да измеруваме и AC и DC напони, а причината е очигледна, отклонителниот момент е директно пропорционален на квадратот на напонот.

2. Потрошуването на моќ е многу ниско во овие типови инструменти, бидејќи стрujата која ја повлечуваат овие инструменти е многу ниска.

3. Можеме да измеруваме големи вредности на напон.

Недостатоци на електростатски тип инструменти

Освен различните предности, електростатските инструменти имаат неколку недостатоци, и овие се прикажани подолу.

1. Овие се многу скапи во споредба со други инструменти и исто така имаат голем размер.

2. Скалата не е униформна.

3. Различните оперативни сили вклучени се малки по големина.

Изјава: Поштовајте оригинал, добри статии се вредни за споделување, ако постои нарушение на авторските права се јавете за избришување.