Главная  Электронные вольтметры 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [ 8 ] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41]

короткого замыкания эквивалентного генератора. Сопротивление вольтметра в этот момент равно нулю и постепенно возрастает по мере заряда емкости. Постоянная времени заряда равна произведению емкости на внутреннее сопротивление эквивалентного генератора (выходное сопротивление испытуемой схемы). В тех случаях, когда кратковременное короткое замыкание может нарушить режим испытуемой схемы, последовательно с вольтметром нужно включать резистор с сопротивлением не более 10 Мом. Этот резистор можно взять и гораздо большего сопротивления, но через некоторое время после включения (до снятия отсчета) его нужно замкнуть накоротко, так как иначе испытуемое напряжение поделится между добавочным сопротивлением и сопротивлением утечкн вольтметра.

Многие вольтметры имеют встроенные в корпус так называемые ограничивающие резисторы. Их назначение состоит в ограничении тока, протекающего через прибор при случайных замыканиях его электродов (от тряски, вибрации и т. п.), до величины, безвредной для токопроводов прибора. Случайные замыкания электродов прибора не исключены, так как расстояние между ними очень мало.

При измерении переменных напряжений через прибор протекает емкостный ток, пропорциональный емкости и частоте, и активный, связанный с потерями в диэлектрике и изоляции и утечкой через них.

В СССР выпускаются как переносные, так и щитовые электростатические вольтметры. Из переносных можно указать на С50, С95, С70, С71, С100 классов точности 0,05 и 0,1 (С71), 1,0 (С50), 1,5 (остальные), на пределы измерения от 10 до 75 кв. Входная емкость в зависимости от типа и предела измерения - от 4 до 30 пф, входное сопротивление не ниже 10° ом.

Щитовые вольтметры С74, С75, С76 имеют класс точности 1,5, пределы измерения 30 в- 15 ке, входную емкость - от 13 до 30 пф входное сопротивление не менее 10" ом.

Относительно высокая входная емкость электростатических вольтметров и изменение этой емкости- при отключении подвижной части могут воспрепятствовать их применению для измерений в избирательных цепях, на анодных нагрузках широкополосных усилителей и т. д.

Как правило, электростатические вольтметры однопредельны. Но пределы измерения нетрудно расширить как в сторону повышения, так и снижения. Последнее особенно важно, поскольку вольтметры с пределами измерения ниже 10 в не выпускаются, да и эти вольтметры (типа С70) появились лишь в последние годы. Более распространены вольтметры типов С95 и С50 на 30 в, при помощи которых можно измерять напряжения не ниже 3 в, так как начальная часть шкалы является нерабочей.

Для снижения предела измерения можно зарядить испытуемым напряжением поочередно несколько конденсаторов, соединенных между собой последовательно, и вольтметром измерить напряжение на всей цепочке. Если все конденсаторы именуг одинаковую емкость, то напряжение на цепочке будет больше измеряемого во столько раз, сколько взято конденсаторов. Их емкость должна быть много больше емкости вольтметра, иначе действительное напряжение на цепочке будет меньше номинального значения.

В устройстве, схема которого показана на рис. 6, с, при верхнем по схеме положении переключателей «заряд» все конденсаторы соединяются параллельнс и одновременно заряжаются до напряжения Ux. Для измерения переключатели переводят в нижнее положение.



Конденсаторы оказываются включенными последовательно, и напряжение на выходных зажимах устройства, к которым присоединяют электростатический вольтметр, будет равно nUx, где п -число конденсаторов.

С учетом емкости вольтметра напряжение на нем будет несколько меньше, чем nUx, а именно (в предположении равенства емкостей конденсаторов устройства):

Чтобы не было никаких погрешностей, должно выполняться условие С/п>Св. Заметим, что от переключателей не требуется син-


Рис. е. Изменение пределов измерения электростатических вольтметров и электрометров.

а - переключением конденсаторов с параллельного соединения на последовательное; б - изменением емкости параллельно включенного конденсатора; в - включением последовагельно конденсатора; г - использованием емкостного делителя; д - применением электростатического трансформатора напряжения.



хронности работы - их, в принципе, можно переключать и поодиночке.

Еще один способ заключается в том, что параллельно электростатическому вольтметру включают конденсатор переменной емкости (рис. 6, б). Перед измерением его у-Станавливают на максимальную емкость и подключают к источнику измеряемого напряжения через ограничивающий ре зистор R. После того как процесс заряда конденсатора будет закончен и конденсатор при помощи переключателя Bk отключен от источника, емкость его уменьшают. Так как суммарный электрический заряд на емкости вольтметра и конденсаторе остается неизменным, напряжение на вольтметре возрастает. Обозначим емкость вольтметра - Сц, наибольшую и наименьшую емкости переменного конденсатора соответственно Сщакс и Смин и измеряемое напряжение Ux- Прн наибольшей емкости системы заряд на ней Q = = (Cmkc+Cb)Ux. Tot же заряд будет и при наименьшей емкости: С~(С..1ии + Св) и, где и - напряжение, создаваемое этим зарядом на системе, когда ее емкость минимальна, и показываемое при этом вольтметром. Оно равно:

У = -FUx. (24)

Если емкости выбраны такими, что СмицЭСв, то

U=.Ux. (25)

Смин

Конденсатор переменной емкости можег быть проградуирован в единицах отношения Смакс/Сынн, которое показывает, во сколько раз показываемое вольтметром напряжение больше измеряемого.

Конденсатор переменной емкости должен иметь достаточно высокое сопротивление изоляции, чтобы за время измерения не произошло заметной утечки заряда.

Выбирая сопротивление ограничивающего резистора, нужно иметь в виду, что оно не должно превышать одной сотой сопротивления утечки конденсатора переменной емкости или вольтметра. Кроме того, нужно обращать внимание на то, чтобы постоянная времени заряда не оказалась чрезмерно большой.

Упомянутые способы позволяют производить лишь разовые измерения. Еще один способ с возможностью непрерывного измерения будет рассмотрен в конце параграфа.

Повысить предел измерения вольтметра можно путем включения последовательно с ним добавочного конденсатора Сд (рис. 6, в). При измерении постоянного напряжения оно в первый момент распределяется обратно пропорционально емкостям, и показываемое вольтметром напряжение

и= (26)

составляет только некоторую долю измеряемого, определяемую соотношением емкостей Сд и С. Чтобы эта доля была малой, должна быть мала и емкость Сд добавочного конденсатора. Но тогда на отношение Cд/(Cд-fCв) будет оказывать влияние изменение емкости вольтметра с углом поворота его подвижной части,а следовательно, изменится характер шкалы вольтметра. Ввиду этого вольтметр дол-



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [ 8 ] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41]

0.0008