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
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 |
|
|
|
|
|
|
'О
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 |
(М |
|
|
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