Электростатический вольтметр Чернышева

Практически все не контактные способы измерения высоких напряжений основаны на измерении напряженности электрического поля в месте расположения датчиков (измерительных приборов) и последующего расчета потенциала высоковольтного электрода. При определённых фиксированных расстояниях и формах электродов ВН и датчиков возможна градуировка шкал измерительных приборов непосредственно в величинах напряжений на высоковольтном электроде.

Измерения напряженности электромагнитного поля обычно основываются на:

- измерении силы притяжения заземленного измерительного электрода к высоковольтному электроду;

- измерении величины электрического заряда, потенциала или тока зарядки измерительного электрода.

На рис.1.1. представлена схема электростатического вольтметра Чернышева, в которой измеряется сила притяжения между электродами.

Рис. 1.1. Электростатический вольтметр Чернышева

Электрод высокого напряжения (2), который жёстко закреплён, притягивает подвижный измерительный электрод (1), подвешенный к коромыслу (3). Коромысло, двигаясь по часовой стрелке, контактором (5) замыкает цепь измерительного прибора (7), который показывает наличие тока через коромысло. К противоположному концу коромысла подвешивается платформа с грузами (а) или подвижная катушка с током (б). Изменяя количество груза, можно уравновесить коромысло. Вес груза равен силе притяжения электродов 1 и 2 при равенстве плеч коромысла измерительных весов. При различных длинах плеч, равны соответствующие моменты сил, действующих по и против часовой стрелкие. Часто в этой схеме измерения вместо грузов используют систему двух катушек с током (рис. 1.1б). Подвижная катушка подвешивается к коромыслу вместо «тарелки с грузами», а неподвижная закреплена на основании весов. Подключение катушек выполнено таким образом, что при протекании тока через них подвижная катушка втягивается в неподвижную. Сила притяжения пропорциональна силе тока, т.е. достаточно неудобное взвешивание можно заменить на измерение величины тока через амперметр (А), что гораздо удобнее. Таким образом, изменяя ток в катушках можно компенсировать силу притяжения между электродами в правой части весов, т.е. измерить величину заряда и потенциала на электроде 2. Контактор (5) в уравновешенном состоянии размыкает цепочку тока в цепи коромысла, а прибор (7) показывает нуль тока. Направление отклонения стрелки прибора 7 указывает на необходимость увеличения или уменьшения веса грузов (силы тока) в левой части весов. Величина груза (значение тока через катушки) однозначно связана с напряженностью электрического поля в месте расположения измерительного электрода и величине напряжения на электроде (2). Вольтметр имеет защитное кольцо (4).