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

Применение подвижной части с большим моментом инерции вызывает необходимость тщательного подхода к вопросу сохранения стабильности урав­ новешенности подвижной части. В связи с этим в процессе развития измери­ тельных механизмов электростатических киловольтметров был предложен ва­ риант измерительного механизма [33] уменьшенных габаритов с повышенными стабильностью уравновешенности и устойчивостью к механическим воздей­

ствиям.

Зарубежные приборы. Выпускаемые киловольтметры зарубежных фирм характеризуются большим разнообразием конструктивного исполнения и диа­ пазонов измеряемых напряжений (табл. 3-6). Наиболее широкую номенкла­ туру приборов выпускают фирмы «Штарке Шредер» (ФРГ), «Трюб Тейбер» (Швейцария) и «Эверетт Эджекомб» (Англия).

Рис. 3-16. Конструктивная схема измерительного механизма киловольтметра С101: а — без экрана; б —со стороны экрана

Киловольтметры фирмы «Трюб Тейбер» GTSv отличаются от рассмотрен­ ных ранее конструкций формой опорного изолятора (рис. 3-17, а).

На верхнем конце опорного изолятора, представляющего собой трубчатую стойку, закреплен изоляционный цилиндрический корпус, на котором укреп­ лены потенциальные электроды. Один потенциальный электрод с измеритель­ ным механизмом укреплен неподвижно. При изменении же предела измере­ ния другой электрод перемещается. Такая конструкция позволила получить прибор закрытого типа с некоторым понижением точности измерений на по­ стоянном токе. По данным фирмы, прибор имеет класс точности 0,5, однако его исследования позволили установить действительное значение погрешности порядка 1,5% [76]. Отсчет показаний осуществляется световым указателем по шкале, закрепленной на основании прибора.

Этой же фирмой выпускаются приборы Gsv класса точности 1,0, имеющие конечные значения диапазонов измерения 100—600 кв.

Этот прибор может быть применен для измерения напряжений до 1000 кв. Схема его устройства приведена на рис. 3-17, б. Прибор представляет собой уникальное громоздкое стационарное сооружение с размерами, измеряемыми метрами, и состоящее из двух больших сферических электродов, сила вза­ имодействия между которыми измеряется с помощью индуктивного датчика, расположенного в нижнем электроде. Отсчет показаний производится ди­ станционно с помощью выносных приборов.

78

тростатическим квадрантным электрометром по схеме бисквитного включения (см. рис. 1-7, б). В простейшем случае, при использовании электрометра для измерения мощности (рис. 3-18, а) на квадранты 2 и 3 подается напряже­ ние Um с шунта Rm, по которому протекает ток I измеряемой цепи, а по­ движный электрод 1 подключается к напряжению U измеряемой цепи. Мощ­ ность

Р = kUuiU cos ф,

где k — постоянная, определяемая конструкцией прибора.

При таком включении показание прибора пропорционально сумме изме­ ряемой мощности нагрузки и половины мощности потерь в шунте, т. е. в по-

а ) б )

Рис. 3-18. Схемы включения электрометров для измерения мощности

казаниях прибора имеет место погрешность. Известны способы учета или компенсации этой погрешности. Один из способов заключается в измерении суммы мощностей в нагрузке и шунте и отдельно в шунте, для чего подвиж­ ный электрод в первом случае подключается к потенциалу нагрузки, а во вто­ ром к шунту. По двум измерениям и определяется действительное значение мощности в нагрузке. Такой способ приводит к увеличению времени измере­ ния и практически мало пригоден при необходимости проведения большого

объема измерений.

Другой способ заключается в применении схемы, не требующей введения поправки (рис. 3-18, б). Делитель напряжения RR имеет коэффициент деле­ ния, равный двум. Несмотря на простоту этой схемы, наличие делителя на­ пряжения ухудшает параметры ваттметра, так как значительно увеличи­ вается собственное потребление прибора, сужается частотный диапазон при­ менения, увеличивается погрешность измерения, обусловленная погрешностью

делителя.

Показания электростатического ваттметра, приведенного на рис. 3-18, в [53], пропорциональны мощности, выделяемой в нагрузке. Для определения мощности в нагрузке 6 первый подвижный электрод 4 подключен к потен­ циалу нагрузки 6, а первая группа неподвижных электродов 3 и второй по­ движный электрод 2, расположенный на общей оси с электродом 4 и электри­ чески изолированный от него осью 8, подключены к потенциалу шунта 7.

81

Верхняя часть 5 и нижняя часть 7 второй группы неподвижных электродов подключены к общей точке соединения шунта и нагрузки. Введение дополни­ тельных подвижного 2 и неподвижного 7 электродов обеспечило создание до­ полнительного вращающего момента, пропорционального падению напряжения на шунте, который компенсирует составляющую вращающего момента, обу­ словленную потерями мощности в шунте. Таким образом, показания рассматри­ ваемого ваттметра будут пропорциональны только мощности в нагрузке.

При использовании электрометров для построения ваттметров отклонение

низма, при которой

дСг/да = дС2/да.

В случае отсутствия симметрии, т. е., когда

dCJdа ф дС2/да,

возникает вращающий момент, обусловленный на­ личием д (АС) [да:

Тогда погрешность, обусловленная отсутствием симметрии элементов элект­ рометра

Если |= 1 , то ун=0.

Анализ причин асимметрии из-за взаимного смещения электродов и экс­ центричного их расположения приведен ниже (см. гл. 4). Возможно также появление рассматриваемой погрешности вследствие технологического несо­ вершенства, например из-за неравенства размеров взаимодействующих элек­ тродов (рис. 3-19).

Соответственно для второй группы электродов при условии, что размеры первой группы меньше

Емкость между п электродами

С = ^ п , d1

где di — воздушный зазор между подвижным и неподвижным электродами;

82