Файл: Векслер, М. С. Измерительные приборы с электростатическими механизмами.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 73

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Для удобства отсчета в приборе применена зеркальная антипараллакспая шкала.

Вольтметры электростатические С76 (рис. 3-10, в). Особенности конструк­ ции прибора С76 обусловлены величиной измеряемых напряжений 3—15 кв.

Измерительный механизм прибора (рис. 3-12) монтируется на цоколе 8 на колонках 7, на которых одновременно крепится шкала 4 с подшкальником 5, обойма и подвижная часть. Подвижная часть прибора состоит из стрелки, электрода 6, крыла успокоителя, противовесов и оси с держателями

Рис. 3-11. Измерительный механизм прибора С75

растяжек. Стрелка прибора прямая, без колена. Для защиты подвижной части от ударов и толчков применены ограничители ее перемещения. Непо­ движный электрод 3 крепится на металлической колонке 2, являющейся вы­ соковольтным вводом и изолированной от цоколя изолятором 1. Перемеще­ нием неподвижного электрода по дуге и вращением его вокруг оси осу­ ществляется регулировка прибора.

Во избежание коронирования электроды прибора выполнены с большими

закруглениями по всему

их контуру,

выводы от электродов изготавливаются

в виде стержней диаметром не менее

10 мм, чистота поверхности электродов

и колонки 2 не менее V

10. С этой же целью обойма с успокоителем и шкала

со стрелкой защищены

металлическим экраном — подшкальником

5 типа

«блюдце», а на ножку обоймы надет

цилиндрический экран —труба

для за­

щиты растяжек, амортизационных пружин и других мелких деталей.

 

71

Таблица 3-3

Основные данные некоторых переносных электростатических приборов зарубежных фирм

Тип

прибора

GL 32у

SLM

-

Фирма,

Конечные

 

Класс

Входная

Частот­

 

Система

 

Длина

Время

Габарктные

Масса

значения

 

емкость

ная приме­

 

 

шкалы

успокое­

размеры

(не

страна

диапазонов

 

точности

(не более),

няемость

 

отсчета

 

(не ме­

ния (не

(не более),

более),

 

измерения

 

 

пф

 

(не более),

 

 

 

нее)

более),

мм

кг

 

 

 

 

 

 

 

 

Мгц

 

 

 

мм

сек

 

 

«Трюб

 

60 в

 

0,2

47

 

5

 

 

 

150

 

 

 

60;

300 в

 

0,1

24

 

5

 

Световая

 

 

-

280X205X120

3,2

Тейбер»,

150; 300 в

 

0,5

47; 31; 24

5

 

 

 

Швейцария

750; 1500;

 

0,5

15; 13,5;

13,5

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3000 в

 

 

 

 

 

 

 

 

«Гартман

 

40 в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50;

100;

300 в

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

и Браун»,

 

1,0

10

 

10

 

 

 

0,5

260X200X115

3

300; 1000;

 

 

 

 

 

 

ФРГ

 

3000 в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«Сименс»,

I 20; 65;

125 в

1

1,0

32; 32;

18 I

10

]

Световая

I

135

12-3

| 235X195X139

-

ФРГ

|

260

в

|

1,0

18

 

 

 

Таблица 3-4

Основные данные некоторых щитовых электростатических приборов зарубежных фирм

 

Фирма,

Конечные

Класс

Частотная

Входная

Система

Конструкция,

 

Тип прибора

значения

емкость

отсчета,

габаритные

Примечание

страна

диапазонов

точности

примени­

(не

длина

размеры

 

 

измерения

 

мость

более),

шкалы

(не более),

 

 

 

 

 

 

пф

 

мм

 

E S D E W -5

«Сенситиф Резетч

От 120

1,0

До 300 кгц

220—20

Стрелочный,

-

 

 

Инструмент»,

до 6000 в

 

 

 

127

 

 

 

США

 

 

 

 

 

 

 

 

«Госсен»,

От 1 до 6 кв

1,5

» 10 Мгц

128—12

Стрелочный

Квадратный,

Экспериментальная

 

ФРГ

 

 

 

 

 

144X144.

проверка показала

 

 

 

 

 

 

 

Круглый,

граничную частоту

 

 

 

 

 

 

 

188, 195, 225

3 Мгц

А -500—

«Ферранти»,

От 150

2,5

-

100—8

»

Круглый, 63

 

Л-507

Англия

до 3500 в

 

 

 

 

 

 


к

ее

О

о.

н

«J

г

н

л

ч

о

ее

Основные характеристики отечественных высоковольтных

Я о

 

 

о vo

 

CJ

 

<y

ЯО) 4)

£5*

 

£ Я «

*

 

 

 

 

 

О)

Время успокое­ ния (не более), сек

Резонанс- 1 ная частота (не ме- j нее), Мгц

применяемость

Расширенная

область

Частотная

Нормальная

область

|

! !

Входное сопротив­

ление (не

менее), ом

Входная емкость

(не

более), пф

 

 

 

Класс

точ­ ности

Конечные значения диапазонов

измерения, кв

Тип при­ бора

 

 

о о о

 

со со

сп

о

о о

о

о

■ч*

со т}«

О

СЧ

04 <М

X

X

XX

о1Л о о

оSt© XX X

о о toоh- 04t--b-

4

4

 

6 6

6

влажность

 

 

 

 

 

 

I

О

О

 

о о

I

к

со

о

 

to

3

—*

—■

 

—■

1

(_

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

о

5—20 Мгц На пределе 30 кв — 0,5 Мгц На пределе 7,5 кв

5—14 Мгц На пределе 15 кв 5—8 Мгц

 

 

—15 до +35Г: С, от)

20 гц — 5 Мгц

20 гц — 5 Мгц На пределе 30 кв

20 гц — 2 Мгц

50 гц — 0,5 Мгц 45 » — 0,5 »

45 э — 50 кгц

>в: температура от

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

©

оо

о

о

о о

ОО

К

о

о

 

о

о.

 

С

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

те

 

 

 

 

 

 

н

 

 

СОСО 0 1/3

те

1/3

 

>>

•—1

 

 

—<М<м о

е;

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

<т>

1.5

1.0

 

1.5 1,0

1.5

Условия

7,5-15-30

7,5—15—30

 

25—50—75

25—50—75—100

100—200—300

и м е ч а н и е .

!

 

 

 

 

 

П р

 

С196

 

С100

С110

 

п

С96

 

С101

 

объясняется тем, что при измере­ нии высоких напряжений в силу наличия сильных электрических полей конструкции приборов дол­ жны обеспечить рациональные со­ отношения между геометриче­ скими размерами электродов и ра­ циональное взаимное их располо­ жение в зависимости от величины

измеряемого напряжения.

всех

Характерной

особенностью

измерительных

механизмов

рассматриваемых приборов явля­

ется

расположение оси подвижной

части перпендикулярно к плоско­ сти основания прибора.

Отечественные приборы. Ос­ новные технические данные оте­ чественных высоковольтных при­ боров приведены в табл. 3-5. Все рассматриваемые приборы предна­ значены для измерения в цепях постоянного и переменного тока в широком частотном диапазоне.

Киловольтметры С96 и С196.

Измерительный механизм прибора С96 (рис. 3-13) состоит по сущест­ ву из двух основных частей: не­ подвижного 1 и подвижного 2

электродов,

изолированных друг

от друга

изолятором чашечного

типа из высокочастотной керами­ ки— стеатита. Подвижная часть прибора крепится на стойке 8. Подвижный электрод и зеркало 7 укреплены на оси 6, которая кре­ пится на растяжках через втулки к пружинам 3. Для предохране­ ния растяжек от повреждений при транспортировке концы осей заве­ дены в ограничители 4. Успокое­ ние подвижной части осуществля­ ется магнитоиндукционным успо­ коителем. Магнит успокоителя 5 крепится на стойке прибора.

Во избежание пробоя воздуш­ ного промежутка между электро­ дами последние выполняются с большими радиусами закругле­ ния (рис. 3-4, ж).

Прибор оформлен в литом силуминовом корпусе (рис. 3-14, а), который одновременно служит и экраном, защищающим измери­ тельный механизм от воздействия внешних электростатических полей. К верхней стенке корпуса кре­ пится стойка, на которой укреплен подвижный электрод. С задней стороны прибора помещен чашеч-

74


ный изолятор с неподвижным электродом, являющимся вне прибора высоко­ вольтным зажимом. В передней части прибора помещен держатель со шкалами и осветительный трансформатор. Переключение пределов осуществляется пу­ тем перестановки неподвижного электрода, вследствие которой изменяется расстояние между ним и подвижным электродом. Кроме того, сменяется шкала, по которой производится отсчет измеряемого напряжения. В приборе по существу имеется три шкалы в соответствии с тремя пределами измерения. Все три шкалы укреплены на специальном держателе и переключаются соот­ ветствующей рукояткой. На этом же держателе смонтированы экраны из ма­ тированного плексигласа, на которые проектируется изображение светового указателя. Перед шкалой помещен

щиток

с

вырезом,

имеющий

не­

 

обходимую

маркировку.

прибо­

 

Принципиальная схема

 

ра С96 соответствует приведенной

 

на рис. 3-1, б.

 

 

прибо­

 

Оптическое устройство

 

ра (рис. 3-5, е) состоит из лампы

 

осветителя 1, линзы с диафраг­

 

мой 2, объектива 3, зеркала 4 на

 

подвижной части и шкалы 5.

С96

 

Исследования

приборов

 

на постоянном и переменном токе

 

[76] показали, что при измерении

 

постоянных напряжений имеет ме­

 

сто нестабильность показаний, при­

 

водящая к погрешности измерения

 

0,4—0,5%. Удаление измерительно­

 

ного механизма от изолятора позво­

 

ляет понизить это влияние. С целью

 

повышения

точности

измерений

 

был разработан прибор С196, в ко­

 

тором

расстояние между

измери­

 

тельным механизмом

и изолято­

 

ром было

увеличено

на

30

мм.

Рис. 3-13. Измерительный механизм при­

В результате этого

удалось

сни­

бора С96

зить разницу в показаниях до 0,1%,

 

повысив одновременно класс точ­ ности прибора до 1,0 (см. табл. 3-5).

На погрешность приборов С196 не влияет изменение потенциала его корпуса, что обеспечивает возможность использования его для измерений в симметричных цепях. При этом необходимо обеспечить высокую изоляцию корпуса прибора относительно земли.

Киловольтметры С100 и С110 (рис. 3-14, б). По сравнению с рассмотрен­ ными выше приборами электростатической системы внешнее оформление этих приборов и конструкция их измерительного механизма выполнены не­ обычно. Один из взаимодействующих электродов укреплен на опорном изоля­ торе и является неподвижным электродом вольтметра. На нем расположен высоковольтный зажим прибора. Второй электрод выполнен в виде экрана с отверстием, внутри которого расположен подвижный электрод прибора, ук­

репленный на растяжках

(рис. 3-15).

Подвижный электрод

1 взаимодействует

с электрическим полем,

проходящим

через отверстие в

обойме-экране 2.

Вращающий момент прибора создается как вследствие изменения действую­ щей поверхности подвижного электрода, так и за счет изменения расстояния между подвижным и высоковольтным электродом.

Наличие экрана между электродами обеспечивает простое получение не­ обходимого характера шкалы прибора путем выбора формы отверстия в эк­ ране. Вместе с тем наличие экрана вызывает появление эффекта экранирова­ ния и эффекта индуцированных зарядов, речь о которых шла выше (см. гл. 1). Основным недостатком рассматриваемого измерительного механизма является

75


значительная чувствительность к воздушным потокам и дополнительное ис­ кажение поля вследствие наличия отверстия в центре потенциального элект­ рода и сферической поверхности экрана.

Опорные изоляторы прибора С100 изготовлены из высокочастотной кера­ мики — стеатита и укреплены на общем силуминовом основании. У прибора С110 один из взаимодействующих электродов укреплен на опорном изоляторе и образует неподвижный электрод вольтметра. Второй электрод, выполненный в виде экрана с отверстием, электрически соединен с металлическим основа­

нием прибора. Переключение конечных значений

 

 

 

 

 

 

 

диапазонов измерения осуществляется путем пе­

 

 

 

 

 

 

 

ремещения неподвижного электрода вместе с опор­

 

 

 

 

 

 

 

ным изолятором между

электродами.

Одновре­

 

 

 

 

 

 

 

менно производится смена шкалы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Осветительное устройство смонтировано внут­

 

 

 

 

 

 

 

ри основания прибора и состоит из лампы нака­

 

 

 

 

 

 

 

ливания, трансформатора и конденсатора с диаф­

 

 

 

 

 

 

 

рагмой, который направляет луч света на объек­

 

 

 

 

 

 

 

тив и далее посредством ряда зеркал на шкалу.

 

 

 

 

 

 

 

При измерении электрод с измерительным ме­

 

 

 

 

 

 

 

ханизмом и основание прибора должны быть за­

 

 

 

 

 

 

 

землены. Вследствие того, что потенциальные

 

 

 

 

 

 

 

электроды прибора удалены от основания зазем­

 

 

 

 

 

 

 

ленного прибора сравнительно на небольшое рас­

 

 

 

 

 

 

 

стояние, определяемое длиной изолятора, показа­

 

 

 

 

 

 

 

ния прибора зависят

от

потенциалов

электродов

 

 

 

 

 

 

 

и прибор может использоваться лишь для изме­

 

 

 

 

 

 

 

рения напряжений в цепях, несимметричных отно­

 

 

 

 

 

 

 

сительно земли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Киловольтметры С101 (рис. 3-14, в). Прибор

 

 

 

 

 

 

 

С101 является самым высоковольтным отечест­

 

 

 

 

 

 

 

венным

электростатическим

прибором

 

(см. табл.

 

 

 

 

 

 

 

3-5). В нем применена

 

наиболее

технологичная

 

 

 

 

 

 

 

конструкция изолятора при минимальных его га­

 

 

 

 

 

 

 

баритах

и весе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опорный изолятор прибора [45, 76] представ­

 

 

 

 

 

 

 

ляет собой две керамические трубы, соединенные

 

 

 

 

 

 

 

под углом

с помощью

овального

изоляционного

Рис.

3-15.

Конструктив­

элемента. Практически

изолятор полностью выне­

ная

схема

измерительно­

сен из рабочего поля,

что обеспечивает расширен­

го

механизма

приборов

ную частотную применимость прибора.

На угло­

 

 

С100 и С110

 

вом опорном изоляторе

укреплен

неподвижный

 

 

 

/ — подвижный

электрод;

электрод

прибора. Второй

электрод

 

выполнен

 

2

обойма;

3 — растяжка;

в виде экрана с отверстием, под которым распо­

4 — крыло воздушного

успо­

ложен

укрепленный

на

растяжках

подвижный

коителя;

5 — зеркало;

6

электрод. Вследствие того что рабочее поле при­

камера

воздушного успокои­

 

 

 

теля

 

 

бора расположено в вертикальной плоскости,

 

[75]

предусматривает

конструкция измерительного

механизма (рис. 3-16)

перемещение подвижного электрода 2 в горизонтальной плоскости. Для повы­ шения устойчивости подвижной части к воздушным потокам подвижный электрод выполнен симметричным. При таком исполнении воздушный поток создает на лопастях подвижного электрода моменты противоположных на­ правлений, что обусловливает почти полную их взаимную компенсацию.

В качестве крыльев воздушного успокоителя используются боковые от­ гибки 3 подвижного электрода 2. В обойме 1 измерительного механизма вы­ полнены камеры 4 воздушного успокоителя. Рассматриваемая конструкция си­ стемы успокоения обеспечила сохранение массы подвижной части такой же, как и в несимметричных конструкциях.

Использование в конструкции плоского экрана 7 с отверстиями 8, под которыми находится подвижный электрод, практически исключает появление дополнительного искажения рабочего поля прибора.

77