5. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

В электростатических измерительных устройствах перемещение подвижной части происходит за счет взаимодействия электрических полей системы электрически заряженных проводников.

Конструкции этих устройств в большинстве случаев выполняются согласно схеме (рис. 11.13) плоского конденсатора переменной емкости.

Энергия электрического поля плоского конденсатора

где — приложенное к конденсатору напряжение;

С — емкость конденсатора.

Воспользовавшись общим выражением для вращающего момента, получим

Данное выражение показывает, что электростатические измерительные устройства могут применяться для напряжений постоянного и переменного тока и их характеристики стабильны в широком интервале частот. Поскольку момент вращения электростатического измерительного устройства не зависит от тока, проходящего через него, а только лишь от приложенного напряжения, то потребление энергии на постоянном токе равно нулю, если не учитывать малый расход энергии на заряд конденсатора и на утечку через изоляцию; на переменном токе через него проходит только емкостный ток и потребляется незначительная реактивная мощность.

Рис. 11.13. Схема электростатического измерительного устройства: 1, 2 — соответственно подвижная и неподвижная обкладки; 3 — зеркало; 4 — подвес

Собственные электрические поля электростатического измерительного устройства невелики, поэтому для уменьшения влияния внешних полей такие элементы приходится экранировать.

Передаточная функция электростатического измерительного устройства по отношению к квадрату напряжения совпадает с передаточной функцией (11.22).

Следует отметить, что электростатическое измерительное устройство повышенной чувствительности обладает значительной постоянной времени.

Данные измерительные устройства целесообразно использовать при автоматическом управлении электростатическими полями, например, по схеме, изображенной на рис. 11.12.