5. Электростаткалық механизм

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

Механизмдердің екі түрін айырамыз:

1. Сыйымдылықтың өзгеруі электродтардың аудандарының өзгеруіне байланысты.

2. Сыйымдылықтың өзгеруі электодтардың арақашықтықтарының өзгеруіне байланысты.

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

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

Айналдырушы момент келесі түрде болады:

Айналдырушы моменттің орта мәні период бойынша интегралмен анықталады:

,

мұндағы U - кернеудің ортаквадраттық мәні;

T - период.

Тепе- теңдікті орнату моментінде:

.

Жақтаушаның ауытқу бұрышы мынаған тең:

.

Берілген формула тұрақта тоққа 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 тоқ 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 тоқты 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 тоқ 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 тоқтардың кернеуін өлшейді. Өлшеу диапазоны - 030 кВ. Жиілік аймағы: 20 Гц  14 МГц. Кірістік сыйымдылық – 15 пФ. Дәлдік класы – 1,0.

6. Индукциялық өлшеуіш механизм

Индукциялық өлшеуіш механизмнің жұмыс принципі 1 және 2 электромагниттерінің (12- сур.) магнитағындарының және алюминий диск түрінде жасалған, қозғалмалы бөліктегі магнит ағындарымен индукцияланатын құйынды тоқтардың өзара әсерлеріне негізделген.

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

Айналдырушы момент I_1Д тоғы мен Ф₁, сол сияқты I_2Д мен Ф₂ ағынының өзара әсерінен туады.

Берілген ӨМ- нің жұмыс принципі электродинамикалық ӨМ- нің жұмыс принципіне ұқсас. Айналдырушы 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 тоқтардың арасындағы тәуелділікке тура пропорционал болғандықтан, формула мынандай түрге көшеді:

.

Қозғалмалы механизмнің ауытқу бұрышы мынаған тең:

.

Тынышталу тұрақты магнит арқылы пайда болады.

Негізгі пайдаланылуы – тұрақты тоқтың электр энергиясының санауышы.

Электр энергиясының санауыштарында орауыштардың біреуі кернеу орауышы, ал екіншісі тоқ орауышы болып табылады(13- сур. қар.).

Айналдырушы момент қуатқа пропорционал болады:

,

мұндағы K – тұрақты коэффициент.

Алюминий дискке 3 тұрақты магнит 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 - санауыштың тұрақтысы;

W - t уақытында санауыштан 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 санауышта көрсетілетін А беріліс саны деп аталады.

Индукциялық жүйенің аспаптарының мысалдары:

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

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