5. Электростаткалық механизм

Электростатикалық ӨМ-нің жұмыс істеу принципі екі немесе бірнеше зарядталған өткізгіштердің өзара әсерлеріне негізделген. Берілген жағдайда қозғалмалы бөліктің орын ауыстыруы сыйымдылықтың өзгеруіне байланысты.

Механизмдердің екі түрі бар:

1. Сыйымдылықтың өзгеруі электродтардың аудандарының өзгеруіне байланысты.

2. Сыйымдылықтың өзгеруі электродтардың арақашықтықтарының өзгеруіне байланысты.

11-суретте көрсетілген өлшеуіш механизмнің 1- ші түрін қарастырайық.

Электродтар алюминиден жасалады. Қозғалмалы 1 және қозғалмайтын 2 тіліктерге салынған өлшенетін кернеу олардың арасында электростатикалық өріс туғызады. Соның нәтижесінде қозғалмалы тіліктер қозғалмайтын тіліктерге тартылады.

Айналу моменті келесі түрде болады:

Айналу моментінің орта мәні период бойынша интегралмен анықталады:

,

мұндағы U - кернеудің ортаквадраттық мәні;

T - период.

Тепе- теңдіктің орнатылу моментінде:

.

Жақтаушаның ауытқу бұрышы мынаған тең:

.

Берілген формула тұрақта токқа да пайдаланылады.

Осылайша, берілген аспаптың межелігі бірқалыпты емес, ал қозғалмалы бөліктің ауытқу бұрышы кернеудің орташа квадраттық мәнімен анықталатынын және қосымша кернеуге тәуелді емес екенін көреміз. Тіліктердің формасының өлшемін және орналасуын таңдау арқылы өлшемнің жоғарғы шегінен 15%- тен 100%- ке дейінгі аспаптың бірқалыпты межелігін алуға болады.

Артықшылықтары: тұрақты және айнымалы ток тізбегінде қолданылуы, тұтынатын қуаттың аздығы, жиілікке, өлшенетін кернеу формасына, сыртқы өрістерге тәуелсіздігі, өлшенетін кернеудің үлкен диапазоны (100 киловольтке дейін).

Кемшіліктері: аз сезімділік, сыртқы электр өрістерінің әсер етуі.

Қолданылу аймағы: 10 МГц ке дейінгі жиілігі бар 10-нан 300 кВ-ке дейінгі вольтметрлер.

Электростатикалық аспаптарға мысалдар:

1. С100 киловольтметрі. Тұрақты және айнымалы токты өлшеу үшін қолданылатын тасымалданатын аспап. Өлшеу диапазоны- 075 кВ. Жиілік аймағы – 45 Гц  МГц. Кірістік сыйымдылық 18 пФ- тан аз емес. Дәлдік класы– 1,0.

2. С502 вольтметрі. Жиілік аймағы – 45  110⁶ Гц. Кірістік сыйымдылық– 30 пФ. Өлшеу диапазоны - 03 кВ. Қателігі – 2,53,5%.

3. С75 вольтметрі. Тұрақты және айнымалы ток тораптарында жұмыс істейді. Өлшеу диапазоны - 03000 В. Кірістік сыйымдылық– 30 пФ- қа дейін. Резонанстық жиілік – 80 МГц- тен көп емес. Жиілік аймағы: 2080 Гц; 130 Гц0,1 МГц. Дәлдік класы – 1,5.

4. С196 киловольтметрі. Тұрақты және айнымалы токтардың кернеуін өлшейді. Өлшеу диапазоны - 030 кВ. Жиілік аймағы: 20 Гц  14 МГц. Кірістік сыйымдылық – 15 пФ. Дәлдік класы – 1,0.

6. Индукциялық өлшеу механизм

Индукциялық өлшеу механизмінің жұмыс принципі 1 және 2 электромагниттерінің (12-сурет) магнит ағындарының және алюминий диск түрінде жасалған, қозғалмалы бөліктегі магнит ағындарымен индукцияланатын құйынды токтардың өзара әсерлеріне негізделген.

1 және 2 электромагниттердің I₁ және I₂ токтарымен қоректенетін орауыштары Ф₁ және Ф₂ ағындарын тудырады. Бұл ағындар қозғалмалы бөліктің алюминий дискісінен өтіп I_1Д I_2Д тоқтарын индукциялайды.

Айналу моменті I_1Д тогы мен Ф₁, сол сияқты I_2Д мен Ф₂ ағынының өзара әсерінен туады.

Берілген ӨМ-нің жұмыс істеу принципі электродинамикалық ӨМ-нің жұмыс істеу принципіне ұқсас. Айналу момент механизмнің қозғалмалы және қозғалмайтын бөліктерінің өзара әсерлерінен пайда болады.

,

мұндағы, k - коэффициент;

Ф₁, Ф₂ – магнит ағындары;

f - жиілік;

 - Ф₁ және Ф₂ арасындағы ығысу бұрышы.

Ф₁ және Ф₂ магнит ағындары мен оларды тудырушы токтардың арасындағы тәуелділікке тура пропорционал болғандықтан, формула мынандай түрге көшеді:

.

Қозғалмалы механизмнің ауытқу бұрышы мынаған тең:

.

Тынышталу тұрақты магнит арқылы пайда болады.

Негізгі пайдаланылу саласы – тұрақты токтың электр энергиясының есептеуіші.

Электр энергиясының есептеуіштерінде орауыштардың біреуі кернеу орауышы, ал екіншісі ток орауышы болып табылады(13-суретті қараңыз).

Айналу моменті қуатқа пропорционал болады:

,

мұндағы K – тұрақты коэффициент.

Алюминий дискке тұрақты магнит 3 тудыратын тежеуіш момент әсер етеді. Тежеуіш момент мынаған тең:

,

мұндағы, К₁ - тұрақы коэффициент;

- дисктің айналу жылдамдығы.

Екі теңдеуді теңестіре отырып, мынаны аламыз:

,

сонда, дисктің айналу жылдамдығы мынаған тең болады:

.

t уақытындағы дисктің N айналым саны уақыт бойынша интегралмен табылады:

,

мұндағы -есептеуіштің тұрақтысы;

W - t уақытында есептеуіштен өткен энергия немесе қуат.

Есептеу 5 есептегіш механизм бойынша жүзеге асырылады. 1 Втсағ электр энергиясының бірлігіне диск айналымының белгілі бір мөлшері сәйкес келеді. Бұл арақатынас есептеуіште көрсетілетін А беріліс саны деп аталады.

Индукциялық жүйенің аспаптарының мысалдары:

1. Үш фазалық тораптардағы СА4У активті энергияның есептеуіші. Номинал ток – 5 А. Номинал кернеу: 220 В; 380 В. Жиілік аймағы 50 Гц. Дәлдік класы – 1,0.

2. Үш фазалық тораптардағы СР4У реактивті энергияның есептеуіші. Номинал ток – 5 А. Номинал кернеу: 220 В; 230 В; 240 В; 290 В; … 480 В. Жиілік аймағы – 50 Гц. Дәлдік класы – 1,0.