Электромеханик туридаги ўлчаш асбобларининг турлари, метрологик тавсифлари режа

8.5.4. Электростатик ўлчаш асбоблари

Электростатик ўлчаш механизмлари қўзғалувчан ва қўзғалмас (пластинка) ўтказгичлардан иборат бўлиб, уларда айлантирувчи момент зарядланган икки система пластинкаларининг, ўтказгичларнинг ўзаро таъсирлашувидан ҳосил бўлади. Электростатик ўлчаш механизмларида қўзғалувчан қисмнинг ҳаракатга келиши (бурилиши) сиғимнинг ўзгаришига яъни пластинкаларнинг актив юзаси ёки улар орасидаги масофани ўзгаришига боғлиқ бўлади. Шунинг учун бу система асбоблари фақат кучланишни ўлчашда яъни вольтметр сифатида ишлатилади.

Биринчи турдаги электростатик ўлчаш механизмлари асосан 10 ва 100 вольтлардаги кучланишларни ўлчашда ишлатилади, иккинчи туридаги эса юқори, яъни киловольтлардаги кучланишларни ўлчашда ишлатилади.



8.6-расм. 8.7-расм.

6.6-расмда электродларнинг актив юзасини ўзгаришига боғлиқ бўлган механизм кўрсатилган. Унда 1-битта ёки бир нечта камерадан иборат бўлиб, ҳар қайси камера бир-биридан маълум масофада жойлашган иккита металл пластинкадан иборат бўлади. Агар қўзғалувчан ва қўзғалмас пластинкаларга ўлчанадиган кучланиш берилса, улар тескари ишорада зарядланади ва натижада қўзғалувчан пластинка электростатик тортиш кучи таъсирида камера ичига тортилади.

Ўқ (3) га маҳкамланган қўзғалувчан пластинканинг қўзғалиши (бурилиши), тескари (акс таъсир этувчи) момент ҳосил қилувчи спирал пружинани (ёки тортқини) буралишига олиб келади. Айлантирувчи ва акс таъсир этувчи моментлар тенглашганда қўзғалувчан қисм ҳаракатдан тўхтайди ва асбоб шкаласининг кўрсаткичи бўйича ўлчанадиган кучланиш аниқланади. Электростатик ўлчаш механизмининг иккинчи тури (электродлар орасидаги масофани ўзгаришига боғлиқ) 8.7-расмда кўрсатилган бўлиб, иккита қўзғалмас пластинка (электрод) лардан 1, юпқа металл лентасига осиб қўйилган қўзғалувчан 2 пластинкадан иборатдир. Қўзғалувчан электрод қўзғалмас пластинкаларнинг бирига уланган бўлиб, бошқасидан изоляцияланган бўлади. Электродлар орасида потенциаллар фарқи ҳосил бўлиши қўзғалувчан пластинка қўзғалмас пластинкадан итарилиб тескари ишора билан зарядланган пластинкага тортилади.

Пластинка бурилишининг йўналиши кучланишнинг ишорасига боғлиқ эмас. Қўзғалувчан пластинканинг ҳаракатга келиши қўзғалувчан ўқ 6 ни ва ниҳоят асбоб кўрсаткичи 5 нинг шкала бўйлаб сурилишига олиб келади. Бундай механизмларда акс таъсир этувчи момент қўзғалувчан пластинканинг оғирлигидан ҳосил бўлади.

Электростатик ўлчаш механизмларининг қўзғалувчан қисмини оғиш бурчаги қуйидагиларга асосланиб топилади.

Зарядланган жисмлар системасини электр майдони энергияси

W_e=CU²/2, (8.17)

бу ерда С – зарядланган жисм сиғими; U – уларга қўйилган кучланиш

Айлантирувчи момент ифодасини (8.17) асосан қуйидагича ёзиш мумкин

(8.18)

Акс таъсир этувчи момент эластик элемент ёрдамида ҳосил бўлишини ҳисобга олсак, турғун бурилиш ҳолати қуйидагича ифодаланади.

(8.19)

бундан

(8.20)

Ифодадан кўриниб турибдики, электростатик вольтметрлар ҳам ўзгармас ҳам ўзгарувчан ток занжирларида қўлланилиши мумкин, чунки кучланиш U ни қутби ўзгариши билан қўзғалувчан қисмини бурилиш йўналиши ўзгармайди.

Агар ифодадаги (8.20) dC/dα=const бўлса, электростатик вольтметрни шкаласи квадратик характерда бўлади(даражаланади). Электростатик асбобини шкаласини бир текис даражалашга қўзғалувчан ва қўзғалмас пластинкаларни формасини танлаб олиш билан ёки сиғимни қўзғалувчан қисмини оғиш бурчаги бўйича маълум қонуният бўйича ўзгаришини таъминлаш билан эришиш мумкин. Бу усул амалда асбоб шкаласини 15-20 % дан юқори қисмида бир текис даражаланишига имкон беради.

Электростатик асбобларини кўрсатишига ўлчанадиган кучланиш частотаси, атроф-муҳит температурасининг ўзгариши ва ташқи майдонлар деярли таъсир этмайди. Бунга қарама-қарши ўлароқ ташқи электр майдонининг таъсири сезиларли даражада бўлади. Электростатик асбобларининг хусусий энергия сарфи жуда кам: масалан, ўзгармас токда у деярли нолга тенг.

Электростатик вольтметрлар кам қувватли занжирларда жуда кенг, ҳаттоки 30 МHz гача бўлган частота диапазонида кучланиш ўлчашда ишлатилади. Аниқлиги бўйича электростатик вольтметрлар кўпинча 1,0-1,5 классларига мўлжаллаб ишланади. Махсус ишланган аниқлиги 0,1;0,05 бўлган вольтметрлар ҳам мавжуд.

Ташқи электр майдон таъсирини камайтириш мақсадида электростатик экран ишлатилади.