靜電系儀表是指以固定和可動帶電電極的靜電力的方式工作的測量電位差的一類儀表。這是一種利用靜電作用力進行工作的儀表。靜電系儀表用於直接測量交直流電壓。採用適當的結構，它可直接接入高壓電路，測量較高電壓。其優點是損耗很小，受頻率、溫度和外磁場的影響較小，其缺點是準確度不高。
基本介紹
- 中文名：靜電系儀表
- 外文名：electrostatic instrument
- 優點：功耗小等
- 缺點：準確度不高等
- 套用：測量儀表
- 學科：電力學
簡述,結構,原理,特點,
簡述
靜電系測量機構只能用來做成測量交直流電壓的電壓表，特別是測量高電壓很方便。因為不採用串聯電阻器，可以直接將儀表接入高壓電路，並不受外磁場影響。靜電式電壓表的本身消耗的功率及其微小。周圍介質溫度變化，僅引起遊絲或張絲彈性的變化，這種誤差很小，不必採用專門的補償措施。被測電壓頻率的變化對儀表讀數也幾乎沒有影響。因此，可將這種儀表用在幾MHz的電路中。周圍空氣濕度對儀表的讀數有影響，因為它將改變極板間的電容。外界電場對靜電式儀表的影響大，因為它將會在儀表的極板上感應出附加電荷。除了受外電場的影響外，靜電式儀表的另一不足之處是靈敏度較低。在交流情況下，利用串聯電容擴大靜電式電壓標度量限。在直流情況下要採用導體或非導體電阻構成的電位器來擴大量限。
靜電系儀表的結構與其他系別儀表有較大差異，掌握它的調修規律，應從測量機構的結構特點上去分析可能導致的常見故障。對整個測量機構裝配和調整的質量好壞，是保證良好性能的一項重要因素。
影響靜電系電壓表誤差的主要因素有：①被測電壓波形；②被測電壓的頻率；⑧介質極化；④接觸電位差；⑤外電場；⑥外磁場；⑦環境溫度。
結構
靜電系儀表主要用於測量交直流高電壓。它利用電容器兩極板間的靜電作用去推動可動部分偏轉的儀表，與其他利用電流產生電磁力的儀表有著本質的區別。
在所有的靜電系測量機構中，儀表指針的偏轉均與電容的變化相聯繫，根據電容變化的方法不同，測量機構可分為3種基本形式：
(1)改變電極間的有效面積。
(2)改變電極的距離。
(3)改變電介質的介電係數。
第一種測量機構屬於箱式，適合測量20伏至幾千伏的電壓；第二種測量機構屬於平板式，測量幾千伏或更高的電壓。這兩種是最常用的形式。
原理
當直流電壓測量機構的轉動力矩分別加到固定和可動電極上時，在兩極板上將分別有不同性質的正負電荷，形成靜電場產生靜電作用力。根據異性電荷相吸的原理，可動電極被固定電極吸引發生偏轉。顯然，被測電壓越高，靜電作用越大，相應的偏轉角也越大。平衡時由指示系統顯示出被測電壓的數值。當被動部分按一定角度位移時，轉矩的數學表達式為
式中，α——可動部分的偏轉角；
顯然，靜電系測量機構的轉矩與所加電壓的平方有關，並與電容相對於偏轉角的變化率 有關。轉矩越大，偏轉角α也越大。因此，通過指針的偏轉，在標定尺上可以直接可讀出電壓數值。由於靜電系儀表的轉矩M很小，為了減少摩擦等問題，因此常採用張絲支撐和游標指示器的結構。
當兩電極間施以交流電壓時，兩極板上的電荷極性也跟著交替變化，在每個瞬間，兩極板上的電荷總是異性的。因此，極板間的靜電作用始終是互相吸引的。可見，靜電系測量機構可用於交流測量。在交流作用下，由於可動部分存在慣性，所以反映的仍是交流電壓的平均值，通過設計，標尺可按有效值刻度。
特點
靜電系儀表主要特點有：
(1)基本量測量是電壓有效值的平方；
(2)頻率範圍寬，適用於直流到幾千赫，甚至於幾兆赫的交流；
(3)功耗極小；
(4)內阻抗很高；
(5)讀數與外磁場無關但易受外電場干擾；
(6)靈敏度較低，但適用於測量較高的電壓；
(7)準確度約為1%～4%；
(8)標尺刻度不均勻。
