Instrumente electrostatice

Instrumente electrostatice

Functionarea acestor instrumente se bazeaza pe fortele electrostatice care se exercita intre armaturile unui condensator (C) la aplicarea unei tensiuni electrice (U). O armatura, fiind mobila, se deplaseaza sub actiunea cuplului activ determinat de fortele electrostatice servind la masurarea tensiunii aplicate.

Este constituit (fig. 2.13) din doua armaturi metalice fixe (1), avand forma unor sectoare de cutie cilindrica foarte plata - numite cadrane - in interiorul carora se afla o paleta din aluminiu (2) de forma unui sector dublu de cerc.

La unele instrumente, de sensibilitate relativ mare, paleta este sustinuta pe fire tensionate, in care caz instrumentul se prevede cu indicator optic, iar in cazul celor de sensibilitate scazuta paleta este fixata pe un ax cu suspensie pe paliere, cuplul rezistent fiind realizat cu resorturi spirale. Instrumentul se mai prevede cu un amortizor pneumatic sau electromagnetic si este introdus intr-o cutie metalica (ecran) pentru protectie impotriva campurilor electrice exterioare.

La aplicarea tensiunii continue U intre armatura mobila si armaturile fixe se exercita forte electrostatice care determina aparitia unui cuplu activ care roteste paleta mobila in sensul cresterii capacitatii si energiei localizata in condensatorul format de sistemul de armaturi.

Avand in vedere ca energia localizata in campul electric este W_e = CU², cuplul activ rezulta:

. (2.44)

Din conditia de echilibru a cuplurilor (M_a = M_r = Da) se deduce ecuatia de functionare in curent continuu:

. (2.45)

In curent alternativ asupra paletei mobile actioneaza cuplul activ instantaneu:

(2.46)

Datorita inertiei, deviatia este hotarata de cuplul activ mediu:

. (2.47)

Ecuatia de functionare in curent alternativ rezulta de aceeasi forma ca si in curent continuu:

, (2.48)

unde U este valoarea efectiva a tensiunii.

Proprietati, utilizari

Functionarea este influentata de campurile electrice exterioare, dar acestea sunt eliminate prin ecranarea instrumentului.

Principalele avantaje: masoara direct tensiuni continue si alternative indiferent de forma acestora, au consum nul sub tensiune continua si neglijabil sub tensiune alternativa, nu sunt influentate de temperatura, pot fi realizate aparate de precizie ridicata, au domeniu larg de frecventa (MHz). In schimb au un cuplu activ de valoare mica, motiv pentru care nu pot functiona decat la tensiuni mari (sute sau mii de volti).

Sunt utilizate la voltmetre de laborator pentru tensiuni relativ mici (sute de volti) si frecvente inalte (MHz) si voltmetre pentru tensiuni inalte si frecvente joase; pot fi realizate de asemenea wattmetre speciale (fara consum).