Электростатические измерительные механизмы и приборы.

В электростатических измерительных механизмах перемещение подвижной части происходит под действием энергии электрического поля системы двух или нескольких электрически заряженных проводников.

Устройство механизма с изменением активной площади электродов

схематически показано на рис.

Неподвижная часть (неподвижный электрод) состоит из одной или нескольких камер 1, которые представляют две одинаковые металлические пластины, соединенные вместе и имеющие воздушный зазор. В воздушный зазорвходит подвижный секторообразный электрод 2, укрепленный на оси 4. Электрод 2 и указатель 3, также укрепленный на оси 4, образуют подвижную часть.

Под действием подведенного к электродам напряжения U создаётся электрическое поле. Силы электрического поля стремятся повернуть подвижную частьтак, чтобы энергия электрического поля была наибольшей, т. е. чтобы подвижный электрод втягивался в пространство между неподвижными электродами и поворачивал указатель. Подвижная часть может быть, укреплена наопорах, растяжках или подвесе, а в качестве указателя кроме стрелки применяют также световой луч. Электроды изготовляются из алюминия.

Индукционные измерительные механизмы и приборы (устройство и принцип действияиндукционного измерительного механизма, индукционный счетчик).

Принцип действия индукционных измерительных механизмов основанна взаимодействии переменных магнитных потоков электромагнитов и вихревых токов, индуктированных этими магнитными потоками в подвижной части,выполненной обычно в виде алюминиевого диска.

Переменные токи I1 и I2 протекающие по обмоткам электромагнитов 1 и2 создают переменные магнитные потоки Ф1 и Ф2, смещенные по фазе наугол ψ.

Переменные магнитные потоки Ф1 и Ф2, пересекая диск 3, индуктируют

в нем (в соответствии с явлением электромагнитной индукции) ЭДС Е1 и Е2, отстающие от своих потоков на 90º.

Под действием наведенных ЭДС в алюминиевом диске появляются вих

ревые токи I1, 2 и I2, 2.

От взаимодействия вихревого тока I2, 2 с магнитным потоком Ф1 и вих-

ревого тока I1, 2 с магнитным потоком Ф2 создается вращающий момент, действующий на диск.

Вращающий момент достигает своего максимальногозначения, если сдвиг по фазе между потоками равен 90º, и зависит от частотытока.

Напряжение U, приложенное к обмотке напряжения, создает ток IU,имеющий угол сдвига фаз относительно напряжения U, близкий к 90º из-за

большого реактивного сопротивления обмотки. Ток IU создает магнитный поток Ф в среднем стержне магнитопровода1 (рис. 18а). Поток Ф делится на двапотока: ФU и ФL. Рабочий поток ФU пересекает диск 3 и замыкается через противополюс4. Нерабочий поток ФL замыкается через боковые стержни магнитопровода1 и непосредственного участия в создании вращающего момента непринимает. Потоки ФU и ФL отстают от тока IU на углы потерь αU и αL. УголαU >αL, так как поток пересекает диск 3 и проходит через противополюс4, вкотором возникают дополнительные потери.

Мосты постоянного тока.

Мосты постоянного тока используются для измерения активных сопротивлений. Различают одинарные (четырехплечие) и двойные (шестиплечие) мосты.

ВетвиАС, СВ, BD и DA называются плечами моста. Диагональ AB, к которой подключен источник постоянного тока, называется диагональю питания,а диагональ CD – измерительной диагональю. В измерительной диагоналивключен прибор P, который называется указателем равновесия. Раньше в качестве указателя равновесия обычно использовались магнитоэлектрические гальванометры, в настоящее время для этих целей чаще применяются электронныенуль-индикаторы, имеющие более высокую чувствительность.

Двойные мосты

Для измерения с большой точностью малых сопротивлений (˂ 10 Ом)

применяют так называемые двойные мосты, устройство и принцип действиякоторых поясняется схемой, показанной на рис. 3.

Показанный на рис. 3 двойной шестиплечий мост работает по принципу

сравнения измеряемого сопротивления RX , с мерой сопротивления R0. Для

уменьшения влияния переходных сопротивлений контактов измеряемое сопротивление включается в цепь через специальное четырехзажимное приспособление.

Плечами двойного моста служат: измеряемое сопротивление X R ,образцо-

вое сопротивление R0 и две пары сопротивлений R1, R3 и R2, R4, которые имеютзначения не меньше 10 Ом каждое. Благодаря этому сопротивления соединительных проводов и контактов, относящихся к этим плечам, практически не оказывают влияния на результат измерения, поскольку обладают существенноменьшими величинами (тысячные доли Ома).

Мосты переменного тока.

Мосты переменного тока используются для точных измерений емкости,

индуктивности, тангенса угла потерь конденсаторов, добротности катушек инекоторых других велчин. Наибольшее распространение получили четырехплечие мосты переменного тока, работающие в равновесном режиме.

Мост переменного тока отличается от одинарного моста постоянного

тока тем, что:

1) в диагональ питания подключается источник переменного синусоидального напряжения (обычно повышенной частоты);

2) сопротивления плеч в общем случае являются комплексными.

Обобщенная электрическая схема моста представлена на рис. 4.