Măsurări electrice și electronice

96. Voltmetre electrodinamice

Constau dintr-un miliampermetru (mA) ce au conectate in serie : bobinele fixe, bobina mobilă si una sau mai multe rezistente adiţionale din manganin conform figurii 6.

Compensarea influentei temperaturii asupra valorii măsurate ( manifestate mai puternic la voltmetrele cu limite de măsurare mici ) se realizează prin micşorarea rezistentei bobinelor iar reducerea erorilor de …………… se realizează prin montarea unui condensator in paralel cu o parte a rezistentelor adiţionale.

Prin reunirea in aceeaşi cutie a rezistentelor adiţionale, şunturilor, comutatoarelor necesare schimbării domeniilor de măsurare se realizează voltmetrele electrodinamice folosite in general ca aparate de laborator.

97. APARATE ELECTROSTATICE

La aceste aparate , deplasarea sistemului mobil este determinată de forţele electrostatice de atracţie ce apar intre armăturile unui condensator electric cărora li se aplică o diferenţă de potenţial. Aceste forţe tind sa urmărească capacitatea si energia electrostatică înmagazinată în condensator.

Variaţia capacitaţii se poate obtine fie prin modificarea suprafeţei active a armăturilor, fie prin modificarea distanţei dintre armături. Schema principala a unui aparat electrostatic este prezentată în figura 7.

Electrometrul constituie un dispozitiv de măsurare electrostatic cu variaţia suprafeţei active a armăturilor si constă din 4 armaturi fixe 1 - 4 având forma unui sfert de cilindru foarte plat si o armatura mobilă din Al - 5 de forma unui dublu sector de cerc suspendată liber de firul 6 pe care se afla oglinda 7 destinata citirii deviaţiei echipajului mobil.

Cele 3 bobine ale aparatului sunt legate una la palele mobila iar celelalte 2 la perechile de cadran opuse 1 - 3 respectiv 2 - 4 .

După modul in care se aplică potenţialele celor 3 borne exista 2 tipuri de montaje :

a) Montajul heterostatic, când cele 3 bobine li se aplică potenţiale diferite ;

b) Montajul idiostatic , când potenţialul unei palete este egal cu potenţialul uneia din perechile de cadrane.

Cuplul activ al dispozitivului electrostatic se determina din relaţia generală :

în care : We este energia electrostatica înmagazinată in condensatorul format de cadranele fixe si armatura mobilă

a) La montajul heterostatic, daca V1 , V0 , V2 sunt potenţiale aplicate cadranelor 1 - 3 ; 2 - 4 respectiv armaturile mobile si C1, C1 sunt capacitaţi formate de cadranele 1 - 3 respectiv 2 - 4 cu partea din paleta aflata in interiorul lor si V1 > V0 > V2 atunci :

rezultă cuplul activ are expresia :

Daca respective sunt suprafeţe active ale paletei aflate in interiorul cadranelor 1 - 3 respectiv 2 - 4, capacitatile si se pot exprima prin relaţiile :

;

Deoarece + = ct , iar cuplul activ devine :

La echilibru iar , de unde :

b) La montajul idiostatic : , astfel incit expresia deviatei α devine :

Acesta este cazul utilizării electrometrului ca voltmetru de curent continuu. El poate fi folosit insa si pentru măsurarea tensiunii alternative când, datorita inerţiei organului mobil, deviaţia α este proporţionala cu valoarea efectiva a tensiunii aplicate.

Voltmetre electrostatice au cuplul activ produs fie de un resort spiral fie de firele de suspensie ale echipajului mobil. Amortizarea oscilaţiilor se face cu amortizare cu aer sau electromagnetice. Ict. Voltmetrelor electrostatice nu este influenţată de timp ,câmpurile magnetice exterioare nu variază frecventa. Sunt influenţate insă de câmpuri electrice exterioare, motiv pentru care se presupune ecranarea electrostatică a dispozitivului de măsurat.

A. 98. Voltmetre de valori maxime (de vârf).

Este numit voltmetru cu diode si constă dintr-un detector de valori maxime urmat de un voltmetru electronic de tensiune continuă (fig. 8)

fig. 8

Tensiunea alternativă este convertită de un redresor intr-o tensiune continuă a cărei valori este practic egala cu valoarea de vârf daca constanta de timp RC a circuitului de descărcare al condensatorului este mult mai mare fata de constanta de timp T a tensiunii aplicate la intrare.

Funcţionare : In timpul alternanţei a tensiunii , dioda D este polarizata direct, permiţând trecerea curentului care încarcă condensatorul C. La bornele acestuia apare o tensiune care creste cat timp , datorita descărcării condensatorului pe rezistenta R . imediat ce devine mai mare decât , condensatorul se încarcă până la blocarea următoare a diodei. In regim permanent, tensiunea la bornele condensatorului arata ca-n figura 8b. Daca RC>>>T condensatorul practic nu se descarcă cat timp D este blocata si tensiunea tinde către valoarea de vârf .

In schema derivate din fig.8c , circuitul format din R’ si C’ realizează un filtru pentru tensiunea alternativa reziduala ce ar putea fi transmisa la ieşire.

Voltmetrele de vârf cu diode permit măsurări intr-un domeniu de frecventa foarte larg (20 - 500 ).

Observaţie : Deşi aceste aparate măsoară valoarea de vârf a tensiunilor necunoscute, scările lor sunt gradate cu valori efective, presupunem ca tensiunea de măsurat este sinusoidala. In cazul măsurărilor nesinusoidale, indicaţia este eronata