静电式仪表结构原理扭矩方程

静电型仪器的工作原理

顾名思义静电式仪器使用静态电场产生偏转力矩。这些类型的仪器通常用于测量高电压但在某些情况下,它们可以用于测量给定电路的较低电压和功率。现在有两种可能的方式可以采用静电力。两个可能的条件是如下所写的,

静电仪表的构造

  1. 当其中一个板是固定的并且其他板可以自由移动,板相反地充电,以便在它们之间具有吸引力。现在,由于该有吸引力的力可移动板将朝向固定或固定板移动,直到移动板存储最大的静电能量。
  2. 在其他的安排可能有吸引力或排斥力或两者,由于一些板的旋转。

静电式仪器的力、力矩方程

现在让我们派生线性静电仪表的力方程。让我们考虑两个板,如下图所示。
线性静电仪器

平板A带正电荷,平板B带负电荷。如上所述,根据可能的条件(a),板块之间有线性运动。A板是固定的,B板是自由移动的。我们假设当静电力和弹簧力相等时,在两块板之间存在一个平衡力F。此时,储存在板内的静电能为

现在假设我们通过量DV增加所施加的电压,由于该电压板B通过距离DX朝向板A移动。由于板B的位移而抵抗弹簧力的工作是F.Dx。施加的电压有关当前的作为

从这个值电流输入能量可以计算为

由此我们可以计算储存能量的变化,结果是

忽略表达式中出现的高阶项。现在应用节能原理我们对系统的输入能量=系统的储存能量增加+系统完成的机械工作。从这个我们可以写作,

由上式可计算出力为

现在我们推导出转盘的力和力矩方程静电式仪器。如下图所示,
扶轮静电仪器
为了找出旋转型情况下的扭转扭矩的表达静电仪器只要把方程(1)中的F换成Tddx / dA。现在重写修改后的方程我们有偏转力矩等于

在稳态时,控制力矩由表达式T给出c= K×A,挠度A可以写成

从这个表达式,我们得出结论,指针的偏转与要测量的电压的平方成正比,因此尺度将是不均匀的。现在让我们讨论象限电镜。该仪器通常用于测量从100V到20公斤伏的电压。同样,在象限电极计中获得的偏转扭矩与施加电压的平方成本成比例;其中一个优点是该仪器可以用于测量交流和直流电压。使用静电型仪器的一个优点电压表是,我们可以扩展要测量的电压范围。现在有两种方式可以扩展该仪器的范围。我们将逐一讨论它们。

(一)通过使用电阻分压器:下面给出这种配置的电路图。

我们要测量的电压是施加在总电阻r和静电上的电容器现在假设施加的电压是直流的,那么我们应该假设所连接的电容器具有无限的泄漏电阻。在这种情况下,乘数是电阻r / r。在AC操作的情况下,也可以轻松地分析该电路的交流操作,我们将等于R / R的因子乘以。
(b)利用电容乘法器技术:我们可以通过在给定电路中放置一系列的电容来增加待测电压的范围。
电容分配器
让我们推导电路图1的乘数表达式。让我们标记电容伏特计的常数是C1串联电容器为C2如图所示电路图所示。现在这些电容器的串联组合等于

也就是电路的总电容。现在伏特计的阻抗等于Z1= 1 / jωC1因此,总阻抗将等于

现在乘法因子可以定义为z / z的比率1等于1 + C吗2/ C1。同样,乘数也可以计算出来。因此,通过这种方法我们可以增加被测电压的范围。

静电仪表的优点

现在让我们来看一些静电仪表的优点

  1. 第一个也是最重要的优点是我们可以测量交流和直流电压,原因很明显,偏转力矩与电压的平方成正比。
  2. 这些类型的仪器的功耗是相当低的,因为这些仪器的电流是相当低的。
  3. 我们可以测量高值的电压。

静电仪表的缺点

静电仪器代替各种优点,静电仪器可能很少有缺点,并且这些缺点是下面的。

  1. 与其他仪器相比,这些都是昂贵的。
  2. 尺度并不均匀。
  3. 涉及的各种作战部队规模都很小。
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