Elektrostatski instrument

Definicija

Električni statični instrument je naprava, ki deluje na principu privlačnosti ali odbojnosti med elektrodami, ki nosijo električne naboe. Drugače povedano, gre za instrument, ki izkoristi statično električno polje za ustvarjanje odbojne vrtilne sile. Električni statični instrumenti se uporabljajo za merjenje tako visokih kot tudi nizkih napetosti ter moči v dani vezavi.

Načelo delovanja

Električni statični instrument deluje na principu mehanske interakcije med elektrodami z nasprotnimi električnimi naboji. Količina, ki jo mora meriti električni statični instrument, se pretvori v AC ali DC napetost.

Konstrukcijske metode

Obstajata dve konstrukcijski metodi za električne statične instrumente:

• Ploščasti tip shranjevanja: V tem tipu se naboj shranjuje med ploščami. Električni statični instrument ima dve plošči z nasprotnimi polariteto, in med njima obstaja privlačna sila. Zaradi te privlačne sile se gibljiva plošča premika proti fiksni plošči, da bi shranila največjo mogočo statično energijo.

• Vrteči - ploščasti interaktivni tip: V teh instrumentih se pojavljajo sile privlačnosti ali odbojnosti med vrtečimi ploščami.

Linearni tip električnega statičnega instrumenta

Slika spodaj prikazuje linearni električni statični instrument. Plošča A pridobi pozitiven naboj, medtem ko se plošča B negativno nabije. Pozitivno nabijene plošče so fiksne, negativno nabijene pa so gibljive. Prugasta vzmet je povezana z negativno nabijenimi ploščami, da bi nadzorovala njihov premik.

Ko se na plošče nanese napetost, se med njimi inducirajo privlačne sile. Plošča B poskuša premakniti proti plošči A, dokler ta sila ne doseže svojo maksimalno vrednost. Tukaj C predstavlja kapacitivnost (v faradih) med ploščama, in lahko izpeljemo izraz, ki opiše celotno shranjeno energijo med ploščama.

Vrteči tip električnega statičnega instrumenta

Ta vrsta instrumenta je opremljena z vrtečimi ploščami. Ko se vrteča plošča premika, v igro stopijo sile privlačnosti ali odbojnosti med njimi.

Prednosti električnih statičnih instrumentov

• Večnamernost merjenja napetosti: Električni statični instrumenti so sposobni meriti tako AC kot tudi DC napetosti.

• Nizek poraba energije: Porabljajo zelo majhno količino energije.

• Merjenje visokih napetosti: Ti instrumenti se lahko uporabljajo za merjenje visokih vrednosti napetosti.

• Kotna zamik v vrtečem tipu: V vrtečem tipu električnega statičnega instrumenta namesto linearnega zamika nastane kotni zamik med fiksno in gibljivo ploščo.

• Minimalna napaka valovne oblike in frekvence: Instrument ima nizko napako valovne oblike in frekvence.

• Odpor do stranskih magnetnih polj: Ni napake, povzročene stranskimi magnetnimi polji.

• Izvedba za visoke napetosti: Izdelan je za ravnanje z velikimi napetostmi.

Nedostatki električnih statičnih instrumentov

• Neenakomerna lestvica: Instrument uporablja noenakomerno lestvico.

• Male sile: Sile, ki so vključene v instrument, so zelo male.

• Visoka cena: V primerjavi z drugimi instrumenti je zelo drag.

• Velika velikost: Velikost instrumenta je relativno velika.