Электростатический механизм, в котором емкость изменяется при изменении расстояния между двумя неподвижными пластинами 9, 11 и подвижной пластиной 10, подвешенной на тонких ленточных подвесках, показан на рис. 10,6. При подаче измеряемого напряжения U подвижная пластина отталкивается от соединенной с ней и одноименно заряженной пластины 11 и притягивается к разноименно заряженной пластине 9. При перемене полярности измеряемого напряжения направление движения подвижной пластины не изменяется, следовательно, электростатический механизм работает на постоянном и переменном токе, причем во втором случае угол отклонения подвижной пластины пропорционален квадрату действующего напряжения и не зависит от его формы. Перемещение подвижной пластины тягой 8, проходящей в отверстие неподвижной пластины 9, преобразуется в поворот оси 5 с жестко укрепленными на ней алюминиевыми сектором и стрелочным указателем 4. Постоянный магнит 6 создает успокоение движущегося между его полюсами алюминиевого сектора 7. Приборы такой конструкции применяют для измерения напряжений порядка единиц и десятков киловольт.

Электростатические вольтметры потребляют ничтожно малую мощность, имеют очень большое входное сопротивление (до десятков гигаом), работают на постоянном токе и переменном в диапазоне частот до десятков мегагерц, измеряют очень большие напряжения без использования громоздких добавочных резисторов и не подвержены влиянию внешних магнитных полей.

Примером таких приборов может служить киловольтметр С96, имеющий пределы измерений 7,5; 15 и 30 кВ и работающий в диапазоне частот от О до 20 МГц. Основная погрешность 1,5% возрастает до 5% для частот выше 5 МГц. Входная емкость не выше 12 пФ, входное сопротивление не менее 10 ГОм. Вращающий момент мал, поэтому подвижную часть крепят на растяжках и применяют световой указатель, для питания осветительной лампочки которого необходимо напряжение сети 220 В или 6 В от любого источника. Измеряемое напряжение подают на вводной штырь, размещенный в фарфоровом изоляторе. Для перестановки предела измерений штырь перемещают, при этом изменяется расстояние между пластинами. Прибор заключен в литой металлический корпус, который служит электростатическим экраном и устраняет влияние внешних электрических полей. При работе с прибором его корпус следует заземлять и соблюдать правила техники безопасности.

3-123 33

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каково устройство электромеханических измерительных приборов?

2. Каковы принцип действия и особенности конструкции измерительных механизмов магнитоэлектрической системы с внешним и внутрирамочным магнитом?

3. Как устроены и работают электромагнитные измерительные механизмы с плоской катушкой и магнитной системой?

4. Как создается вращающий момент при взаимодействии магнитных полей в измерительных механизмах электро- и ферродинами-ческой систем?

5. Какова конструкция измерительного механизма индукционной системы и где его применяют?

6. Как создается вращающий момент при взаимодействии электрических полей в измерительном механизме электростатической системы?

ГЛАВА ТРЕТЬЯ ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

§ 10. Измерение постоянного тока магнитоэлектрическим прибором

Для питания коллекторных (стоковых) цепей аппаратуры на транзисторах необходимо сравнительно низкое напряжение (6-24 В), а анодно-экранных цепей ламповой аппаратуры - сравнительно высокое (100-500 В). Питающие напряжения подают от химических источников-сухих элементов и аккумуляторов, преобразующих энергию химических реакций в электрическую, и выпрямителей, преобразующих переменное напряжение сети в постоянное. Выявить неисправную цепь и проверить работоспособность аппаратуры можно, измерив соответствующие токи и напряжения.

Для измерения силы тока магнитоэлектрический прибор \iA, параметры которого /„ и Ry,, включают последовательно в разрыв исследуемой цепи (рис. И, а). Ток в цепи зависит от напряжения источника U и сопротивления нагрузки R. Увеличение тока в цепи до /„ вызывает возрастание показаний прибора до полного отклонения указателя, следовательно, прибор является микроамперметром с пределом измерения /„. Включение прибора вызывает некоторое уменьшение тока в цепи, поскольку общее сопротивление цепи возрастает до R + R. Этим уменьшением гока можно пренебречь и считать, что при включении прибора ток не изменяется, если i?„«R„. Дополнительную погрешность, вызванную влияние) включения при-

-U3M

it 0\

U3M

+ 0-

-0-t

J-0-

Рис. 11. Измерение постоянного тока:

а-магнитоэлектрическим прибором, б-магнитоэлектрическим прибором с шунтом

бора, можно рассчитать по формуле у = RJ (R +R). Так, при R„ = 2000 Ом дополнительная погрешность меньше 5% для нагрузок 40 кОм и выше. В зависимости от чувствительности приборов (тока полного отклонения) их пределы измерений различны и обычно составляют 50-500 мкА (см. табл. 5).

Применение совместно с магнитоэлектрическим прибором шунта (рис. 11,6) позволяет определять токи, превышающие 500 мкА, т. е. расширить предел измерений. Шунт имеет сравнительно малое, точно подобранное сопротивление Ri, подключается параллельно прибору и последовательно в цепь измеряемого тока. При этом измеряемый ток /„зм разветвляется на две неравные части: большая часть проходит через шунт, а меньшая-через прибор, вызывая отклонение указателя. При полном отклонении указателя измеряемый ток достигает предельного значения /„зм = /пред = Im + h, ОТКуда /ш = /пред - /и •

Падения напряжений на выводах шунта и измерительного прибора равны и составляют Uy, = IRy, = IшRш

Таким образом, сопротивление шунта i?ui =/и/и/(/пред ~"

-/и) = йи/(/пред/и-1)-

Следовательно, для расчета сопротивления шунта необходимо знать ток полного отклонения /и и сопротивление R измерительного прибора и выбрать предел измеряемого тока /пред-

Пример 3. Рассчитаем сопротивление двух шунтов для пределов измерений 1 и 5 мА. Параметры измерительного прибора: 7„ = 50 мкА и К„ = 2000 Ом.

Для предела 1 мА сопротивление шунта Кц, = 50-2000/(1000-

- 50) = 105,2 Ом, а для предела 5 мА - = 50 • 2000/ (5000 -

- 50) = 20,2 Ом.

Таким образом, чем больше выбранный предел измерения, тем меньше должно быть сопротивление шунта. Для больших