Ηλεκτροστατικό Συστηματικό

Ορισμός

Ένα ηλεκτροστατικό όργανο είναι ένα συστήμα του οποίου η λειτουργία βασίζεται στην αρχή της προσελκυσης ή της απώθησης μεταξύ ηλεκτροδών που φέρουν ηλεκτρικές φορές. Με άλλα λόγια, είναι ένα όργανο που εκμεταλλεύεται το στατικό ηλεκτρικό πεδίο για να δημιουργήσει την ροπή παρακίνησης. Τα ηλεκτροστατικά όργανα χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση και υψηλών και χαμηλών τάσεων, καθώς και της ισχύος σε ένα δεδομένο περιβάλλον.

Αρχή Λειτουργίας

Το ηλεκτροστατικό όργανο λειτουργεί με βάση τη μηχανική αλληλεπίδραση μεταξύ ηλεκτροδών με αντίθετες ηλεκτρικές φορές. Η ποσότητα που πρέπει να μετρηθεί από το ηλεκτροστατικό όργανο μετατρέπεται σε AC ή DC τάση.

Μεθόδοι Κατασκευής

Υπάρχουν δύο μεθόδοι κατασκευής για τα ηλεκτροστατικά όργανα:

• Πλατφόρμα - τύπος Αποθήκευσης: Σε αυτόν τον τύπο, η φορά αποθηκεύεται μεταξύ πλακών. Το ηλεκτροστατικό όργανο έχει δύο πλάκες με αντίθετες πολικότητες, και υπάρχει μια δύναμη προσελκύσεως μεταξύ τους. Λόγω αυτής της δύναμης προσελκύσεως, η κινούμενη πλάκα κινείται προς την σταθερή πλάκα για να αποθηκευτεί η μέγιστη ηλεκτροστατική ενέργεια.

• Περιστροφική - πλακή Αλληλεπίδραση: Σε αυτά τα όργανα, οι δυνάμεις προσελκύσεως ή απώθησης συμβαίνουν μεταξύ των περιστροφικών πλακών.

Ηλεκτροστατικό Όργανο Γραμμικού Τύπου

Στο παρακάτω σχήμα απεικονίζεται ένα ηλεκτροστατικό όργανο γραμμικού τύπου. Η πλάκα A αποκτά θετική φορά, ενώ η πλάκα B γίνεται αρνητικά φορημένη. Οι θετικά φορημένες πλάκες είναι σταθερές, και οι αρνητικά φορημένες πλάκες είναι κινούμενες. Ένα ελατήριο είναι συνδεδεμένο με τις αρνητικά φορημένες πλάκες για τον έλεγχο της κίνησής τους.

Όταν εφαρμόζεται τάση στις πλάκες, προκαλείται μια δύναμη προσελκύσεως μεταξύ τους. Η πλάκα B προσπαθεί να κινηθεί προς την πλάκα A μέχρι να φθάσει αυτή η δύναμη στη μέγιστη της τιμή. Εδώ, C αντιπροσωπεύει την παραγωγικότητα (σε farads) μεταξύ των πλακών, και μπορεί να προκύψει μια έκφραση για να περιγραφεί η συνολική ενέργεια που αποθηκεύεται μεταξύ των πλακών.

Ηλεκτροστατικό Όργανο Περιστροφικού Τύπου

Αυτό το είδος όργανου είναι εξοπλισμένο με περιστροφικές πλάκες. Καθώς οι περιστροφικές πλάκες κινούνται, οι δυνάμεις προσελκύσεως ή απώθησης τεθεί σε λειτουργία μεταξύ τους.

Πλεονεκτήματα του Ηλεκτροστατικού Όργανου

• Πολυλειτουργική Μέτρηση Τάσης: Τα ηλεκτροστατικά όργανα είναι ικανά να μετρήσουν και AC και DC τάσεις.

• Χαμηλή Κατανάλωση Ισχύος: Καταναλώνουν εξαιρετικά μικρή ποσότητα ισχύος.

• Μέτρηση Υψηλής Τάσης: Αυτά τα όργανα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση υψηλών τιμών τάσεων.

• Γωνιακή Μετατόπιση στον Περιστροφικό Τύπο: Στο ηλεκτροστατικό όργανο περιστροφικού τύπου, αντί για γραμμική μετατόπιση, συμβαίνει γωνιακή μετατόπιση μεταξύ των σταθερών και κινούμενων πλακών.

• Ελάχιστο Σφάλμα Μορφής και Συχνότητας: Το όργανο έχει χαμηλό σφάλμα μορφής και συχνότητας.

• Ανθεκτικότητα σε Στρατιωτικά Μαγνητικά Πεδία: Δεν υπάρχει σφάλμα λόγω στρατιωτικών μαγνητικών πεδίων.

• Σχεδιασμός Υψηλής Τάσης: Σχεδιάζεται για να αντιμετωπίζει μεγάλες τάσεις.

Μειονεκτήματα του Ηλεκτροστατικού Τύπου Όργανου

• Μη Ομοιόμορφη Κλίμακα: Το όργανο χρησιμοποιεί μη ομοιόμορφη κλίμακα.

• Μικρή Μέγεθος Δυνάμεις: Οι δυνάμεις που εμπλέκονται στο όργανο είναι πολύ μικρής μεγέθους.

• Υψηλό Κόστος: Σε σύγκριση με άλλα όργανα, είναι αρκετά ακριβό.

• Μεγάλο Μέγεθος: Το μέγεθος του όργανου είναι σχετικά μεγάλο.