Електростатичні вольтметри

Розглянемо найбільш широко застосовувані електростатичні вольтметри.

Електростатичні вольтметри вимірюють діюче значення напруги. Принцип дії заснований на механічному переміщенні одного з електродів вольтметра під дією електростатичних сил. Вимірювання виконуються за рахунок зрівноважування цієї механічної сили вантажем або пружиною

(3.2)

де S – площа рухомого електрода; l – відстань між електродами,

(3.3)

Схема будови електростатичного вольтметра
А. А. Чернишова наведена на мал. 3.9.

Рис. 3.9. Будова електростатичного вольтметра А. А. Чернишова: А — рухливий заземлений диск, В — нерухомий високовольтний диск, З — охоронне заземлене кільце, N — металеве заземлене коромисло, k1, k2 — контакти ланцюга гальванметра, Г — гальванометр

Є кульові вольтметри, наприклад, вольтметр Соренсена, Гобсона й Рамо.

У технічних електростатичних кіловольтметрах, наприклад, С100 на напруги до 75 кВ, зрівноважування рухливого електрода здійснюється пружинною розтяжкою, на якій укріплене дзеркальце. Відлік показань виконується за рахунок світлового променя.

3.4.3. Дільники напруги (ДН)

ДН дозволяють не тільки вимірювати напругу, але й зафіксувати форму сигналу, що впливає, за допомогою електронного осцилографа (рис 3.10).

Рис. 3.10. Схема вимірювання високої напруги за допомогою дільника напруги

Застосовуються дільники: омічні, ємнісні й змішані омічно-емнісні.

Дільник характеризується коефіцієнтом розподілу К _д — відношення величини повного опору дільника до величини опору низьковольтного плеча з урахуванням передавального кабелю Z _к і вимірювального пристрою.

Вимоги, пропоновані до дільників напруги:

1. Коефіцієнт розподілу не повинен залежати від амплітуди, полярності, тривалості вимірюваної напруги.

2. Коефіцієнт розподілу не повинен залежати від зовнішніх електричних полів.

3. Дільник повинен бути зручним в експлуатації й відносно дешевим.

У кожного типу дільника є свої переваги й недоліки.

Найбільш універсальним є третій тип дільника - емнісноомічний, щоправда, він і найбільш складний.

3.4. 3.1. Омічний дільник (R 1>> R 2)

Схема омічного дільника наведена на мал. 3.11.

Як опір високовольтного плеча R 1 використають рідинні або дротові малоіндуктивні резистори.

Рідинні резистори виготовляють, наприклад, з розчину CuSO₄ у дистильованій воді.

Рис. 3.11. Схема заміщення омічного дільника	Рис. 3.12. Схема заміщення ємнісного дільника напруги

Недоліки рідинних омічних дільників: К _д залежить від температури, від забруднення сторонніми іонами.

Дротові резистори виготовляють із високоомного дроту - ніхрому, константану. Застосовується малоіндуктивне біфілярне намотування з малим кроком. Індуктивність дротових резисторів більше, ніж рідинних. Це приводить до перекручування форми імпульсів при коротких часах впливу.

3.4.3.2. Ємнісний дільник (C ₂>> C ₁)

Схема ємнісного дільника напруги наведена на мал. 3.12. Основний недолік ємнісного дільника: неможливо точно погодити з передавальним кабелем, що приводить до наявності відбитого сигналу й перекручуванню основного. При коротких часах впливу краще, ніж омічний ДН. Складності при розрахунку К_д.