Файл: Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие].pdf

искусственным путем — выбором формы, размеров и взаимно­ го расположения электродов.

Класс точности электростатических приборов не,превыша­ ет 1,0. Электростатические приборы обладают невысокой чув­ ствительностью—'наименьшие пределы, на которые выпуска­ ются вольтметры этой системы, не превышают 20—30 в.

Показания электростатических вольтметров мало зависят от температуры окружающей среды, формы кривой напряже­ ния, влияния внешних .магнитных полей и частоты (о пределах до нескольких мегагерц).

Собственная потребляемая активная мощность в цепи по­ стоянного тока в электростатических приборах пренебрежимо мала. В цепях переменного тока через прибор проходит емко­ стный ток и потребляется некоторая реактивная мощность (по­ рядка милливольт-ампер).

На показания электростатических приборов могут оказы­ вать сильное влияние внешние электрические поля, так как собственное электрическое поле прибора невелико. Для устра­ нения этого влияния приборы тщательно экранируют.

Наибольшее применение электростатические приборы наш­ ли в высоковольтных вольтметрах (в особенности в высоко­ вольтных цепях постоянного тока).

П р и б о р ы в ы п р я м и т е л ь н о й с и с т е м ы

Выпрямительные приборы представляют собой сочетание магнитоэлектрического измерительного механизма и одного или нескольких выпрямителей переменного тока.

Подобное сочетание позволяет использовать магнитоэлек­ трический измерительный механизм, обладающий многими ценными свойствами (высокой чувствительностью, точностью, равномерной шкалой и другими) для измерений в цепях пере­ менного тока.

К основным типам выпрямителей, нашедшим применение в

126

пружинная игла 4 из вольфрамовой проволоки, которая ка­ сается в одной точке кристалла германия 5, укрепленного в кристаллодержателе 6.

В месте касания вольфрамовой иглы с кристаллом возни­ кает полупроводниковый слой, хорошо проводящий ток от иг­

ïma

Рис. III-51

Вид вольтамперных характеристик позволяет сделать неко­ торые заключения о свойствах приборов выпрямительной си­ стемы:

а) прямое и обратное сопротивления выпрямителей (а следовательно, и прибора в целом) зависят от температура: с увеличением температуры обратное сопротивление уменьша­ ется в большей степени, чем прямое, и, следовательно, умень­ шается коэффициент выпрямления k;

б) с увеличением приложенного напряжения обратное со­ противление растет быстрее, чем прямое сопротивление, и, сле­ довательно, коэффициент выпрямления увеличивается.

Для каждого типа выпрямителей диапазон рабочего напря­ жения ограничен в нижнем пределе — малым коэффициентом

127

выпрямления, что делает невозможным изготовление приборов на малые напряжения, в верхнем пределе — напряжением про­ боя выпрямителя.

По виду характеристики можно судить и о характере шка­ лы прибора: малые приложенные напряжения соответствуют криволинейному участку вольтамперной характеристики, вследствие чего начальный участок шкалы прибора (примерно 15% ее длины) сужен, а дальше шкала становится практиче­ ски равномерной.

По способу присоединения выпрямителей к измерительно­ му механизму различают схемы однополупериодного и двухпо-

лупериодного вы-пр я мл ен и я.

Всхеме однополупериодного выпрямления (рис. Ш-52) выпрямитель ßi пропускает только положительную полуволну тока, проходящего через включенный последовательно с ним измерительный механизм. Параллельно к этим элементам при­

соединяется ветвь, содержащая выпрямитель В2 и сопротив­ ление R, причем выпрямители В\ и В2 должны иметь одинако­ вые характеристики, а сопротивление R должно быть равно сопротивлению Ro измерительного механизма.

гь —*

риода), а также защищать выпрямитель В\ от пробоя при про­ хождении отрицательной полуволны.

Таким образам, в схеме однополупериодного выпрямления через измерительный механизм ток проходит только в течение положительных полупериодов. Кривые тока и напряжения изображены на том же рисунке (Ш-52, б).

128

Всхеме двухполуиериодного выпрямления (рис. 111-53, а)

измерительный механизм включается в диагональ моста в со­

четании с четырьмя выпрямителями (ßj—В2 —Вг —5.0, состав­ ляющими плечи моста; измеряемое напряжение включается в другую диагональ.

Втакой схеме -выпрямленный ток протекает через измери­

тельный механизм каждые полпериода — ів положительную и

нием только двух выпрямителей, изображенные на рис. ПІ-54, а, б. Вторая пара выпрямителей заменена здесь сопро­ тивлениями R\ И / ? 2 -

Рис. 111-54

Схема рис. ІП-54, а удобна при измерении сравнительно больших напряжений. Здесь сопротивления плеч Ru R2 выби­ рают значительно большей величины, чем сопротивление из­

тельный механизм и одно из сопротивлений (например, R2), а

другая часть — через второе сопротивление (например, R \ ) . Измеряемое напряжение распределяется пропорционально со­

тельных приборов в силу инерционности не способен реагиро­ вать на мгновенное значение выпрямленного тока и измеряет среднее значение тока за период (т. е. постоянную составляю­ щую).

Принимая во внимание уравнение (Ш-9) шкалы магнито­ электрического прибора, запишем уравнение шкалы прибора выпрямительной системы

Я = S J / С р ,

где / С р —постоянная составляющая выпрямленного тока при двухполупериодном выпрямлении. При однополупериодном вы­ прямлении постоянная составляющая в два раза меньше, чем при двухполупериодном, так как ток через измерительный ме­ ханизм проходит только в течение одного полупериода.

В цепях переменного тока принято измерять действующее значение, связанное со средним значением соотношением

в действующих значениях синусоидального тока. Для синусои­

умножают на 1,11 при двухполупериодной схеме и на 2,22—при однополупериодной. Следует иметь в виду, что в цепях неси­ нусоидального тока эти приборы будут показывать не дейст­ вующее значение величины, а ее среднее значение, умножен­ ное на постоянный коэффициент (1,11 или 2,22),

130