Измерение параметров электрических цепей доклад

Обновлено: 19.05.2024

Содержание работы

Содержимое работы - 1 файл

Измерения.docx

Северо-восточный федеральный университет

Кафедра геофизических методов ПиРМПИ

Реферат по дисциплине электротехника и электроника

Выполнил студент гр.ГФ-09

Классификация и применение………… ……………………………………………..5

Электрические измерения, измерения электрических величин: электрического напряжения, электрического сопротивления, силы тока, частоты и фазы переменного тока, мощности тока, электрической энергии, электрического заряда, индуктивности, электрической ёмкости и др. Э. и. — один из распространённых видов измерений. Благодаря созданию электротехнических устройств, преобразующих различные неэлектрические величины в электрические, методы и средства Э. и. используются при измерениях практически всех физических величин. Область применения Э. и.: научные исследования в физике, химии, биологии и др.; технологические процессы в энергетике, металлургии, химической промышленности и др.; транспорт; разведка и добыча полезных ископаемых; метеорологические и океанологические работы; медицинская диагностика; изготовление и эксплуатация радио и телевизионных устройств, самолётов и космических аппаратов.

Большое разнообразие электрических величин, широкие диапазоны их значений, требования высокой точности измерений, разнообразие условий и областей применения Э. и. обусловили многообразие методов и средств Э. и. Измерение "активных" электрических величин (силы тока, электрического напряжения и др.), характеризующих энергетическое состояние объекта измерений, основывается на непосредственном воздействии этих величин на средство Э. и. и, как правило, сопровождается потреблением некоторого количества электрической энергии от объекта измерений. Измерение "пассивных" электрических величин (электрического сопротивления, его комплексных составляющих, индуктивности, тангенса угла диэлектрических потерь и др.), характеризующих электрические свойства объекта измерений, требует возбуждения объекта измерений посторонним источником электрической энергии и измерения ответной реакции.

Методы и средства Э. и. в цепях постоянного и переменного тока существенно различаются. В цепях переменного тока они зависят от частоты и характера изменения величин, а также от того, какие характеристики переменных электрических величин (мгновенные, действующие, максимальные, средние) измеряются. Для Э. и. в цепях постоянного тока наиболее широко применяют измерительные магнитоэлектрические приборы и цифровые измерительные устройства. Для Э. и. в цепях переменного тока — электромагнитные приборы, электродинамические приборы, индукционные приборы, электростатические приборы, выпрямительные электроизмерительные приборы, осциллографы, цифровые измерительные приборы. Некоторые из перечисленных приборов применяют для Э. и. как в цепях переменного, так и постоянного тока.

Значения измеряемых электрических величин заключаются примерно в пределах: силы тока — от 10-16 до 105 а, напряжения — от 10-9 до 107 в, сопротивления — от 10-8 до 1016 ом, мощности — от 10-16 вт до десятков Гвт, частоты переменного тока — от 10-3 до 1012 гц. Диапазоны измеряемых значений электрических величин имеют непрерывную тенденцию к расширению. Измерения на высоких и сверхвысоких частотах, измерение малых токов и больших сопротивлений, высоких напряжений и характеристик электрических величин в мощных энергетических установках выделились в разделы, развивающие специфические методы и средства Э. и. (см. Радиоизмерения, Диэлектрические измерения, Высоких напряжений техника, Импульсная техника, Импульсная техника высоких напряжений). Расширение диапазонов измерений электрических величин связано с развитием техники электрических измерительных преобразователей, в частности с развитием техники усиления и ослабления электрических токов и напряжений. К специфическим проблемам Э. и. сверхмалых и сверхбольших значений электрических величин относятся борьба с искажениями, сопровождающими процессы усиления и ослабления электрических сигналов, и разработка методов выделения полезного сигнала на фоне помех.

Пределы допускаемых погрешностей Э. и. колеблются приблизительно от единиц до 10-4%. Для сравнительно грубых измерений пользуются измерительными приборами прямого действия. Для более точных измерений используются методы, реализуемые с помощью мостовых и компенсационных электрических цепей.

Применение методов Э. и. для измерения неэлектрических величин основывается либо на известной связи между неэлектрическими и электрическими величинами, либо на применении измерительных преобразователей (датчиков). Для обеспечения совместной работы датчиков с вторичными измерительными приборами, передачи электрических выходных сигналов датчиков на расстояние, повышения помехоустойчивости передаваемых сигналов применяют разнообразные электрические промежуточные измерительные преобразователи, выполняющие одновременно, как правило, функции усиления (реже, ослабления) электрических сигналов, а также нелинейные преобразования с целью компенсации нелинейности датчиков. На вход промежуточных измерительных преобразователей могут быть поданы любые электрические сигналы (величины), в качестве же выходных сигналов наиболее часто используют электрические унифицированные сигналы постоянного, синусоидального или импульсного тока (напряжения). Для выходных сигналов переменного тока используется амплитудная, частотная или фазовая модуляция. Всё более широкое распространение в качестве промежуточных измерительных преобразователей получают цифровые преобразователи.

Комплексная автоматизация научных экспериментов и технологических процессов привела к созданию комплексных средств Э. и. измерительных установок, измерительно-информационных систем, а также к развитию техники телеметрии, радиотелемеханики.

Современное развитие Э. и. характеризуется использованием новых физических эффектов: (например, Джозефсона эффекта, Холла эффекта) для создания более чувствительных и высокоточных средств Э. и., внедрением в технику Э. и. достижении электроники, микроминиатюризацией средств Э. и., сопряжением их с вычислительной техникой, автоматизацией процессов Э. и., а также унификацией метрологических и других требований к ним. В СССР разработана агрегатированная система средств электроизмерительной техники — АСЭТ. С 1 июля 1978 введён в действие ГОСТ 22261—76 "Средства измерений электрических величин. Общие технические условия", регламентирующий единые технические, в частности метрологические, требования к средствам Э. и.

Электроизмерительные приборы — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин. В группу электроизмерительных приборов входят также кроме собственно измерительных приборов и другие средства измерений — меры, преобразователи, комплексные установки.

Средства электрических измерений широко применяются в энергетике, связи, промышленности, на транспорте, в научных исследованиях, медицине, а также в быту — для учёта потребляемой электроэнергии. Используя специальные датчики для преобразования неэлектрических величин в электрические, электроизмерительные приборы можно использовать для измерения самых разных физических величин, что ещё больше расширяет диапазон их применения.

Наиболее существенным признаком для классификации электроизмерительной аппаратуры является измеряемая или воспроизводимая физическая величина, в соответствии с этим приборы подразделяются на ряд видов:

амперметры — для измерения силы электрического тока;

вольтметры — для измерения электрического напряжения;

омметры — для измерения электрического сопротивления;

мультиметры (иначе тестеры, авометры) — комбинированные приборы

частотомеры — для измерения частоты колебаний электрического тока;

магазины сопротивлений — для воспроизведения заданных сопротивлений;

ваттметры и варметры — для измерения мощности электрического тока;

электрические счётчики — для измерения потреблённой электроэнергии

и множество других видов

Кроме этого существуют классификации по другим признакам:

по назначению — измерительные приборы, меры, измерительные преобразователи, измерительные установки и системы, вспомогательные устройства;

по способу представления результатов измерений — показывающие и регистрирующие ( в виде графика на бумаге или фотоплёнке, распечатки, либо в электронном виде);

по методу измерения — приборы непосредственной оценки и приборы сравнения;

по способу применения и по конструкции — щитовые (закрепляемые на щите или панели), переносные и стационарные;

по принципу действия:

В зарубежных странах обозначения средств измерений устанавливаются предприятиями-изготовителями, в России (и частично в других странах СНГ) традиционно принята унифицированная система обозначений, основанная на принципах действия электроизмерительных приборов. В состав обозначения входит прописная русская буква, соответствующая принципу действия прибора, и число — условный номер модели. Например: С197 — киловольтметр электростатический. К обозначению могут добавляться буквы М (модернизированный), К (контактный) и другие, отмечающие конструктивные особенности или модификации приборов.

В — приборы вибрационного типа (язычковые)

Д — электродинамические приборы

Е — измерительные преобразователи

И — индукционные приборы

К — многоканальные и комплексные измерительные установки и системы

М — магнитоэлектрические приборы

Н — самопишущие приборы

П — вспомогательные измерительные устройства

Р — меры, измерительные преобразователи, приборы для измерения параметров элементов электрических цепей

С — электростатические приборы

Т — термоэлектрические приборы

У — измерительные установки

Ф — электронные приборы

Б.И.Панев Электрические измерения: Справочник (в вопросах и ответах) — М.:Агропромиздат, 1987

Электрические измерения.Средства и методы измерений (общий курс).Под ред. Е. Г. Шрамкова — М.:Высшая школа, 1972

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОМУ ТОКУ.

Диапазон измеряемых на практике сопротивлений широк (от 10 -8 до 10 15 Ом), и его условно делят по значениям сопротивлений на три части — малые (менее 10 Ом), средние (от 10 до 10 6 Ом) и большие (свыше 10 6 Ом), в каждой из которых измерение сопротивлений имеет свои особенности.

Измерение сопротивления электрической цепи постоянному току на практике производится наиболее часто методом амперметра и вольтметра, логометрическим или мостовым методом.

Метод амперметра и вольтметра.

Этот метод основан на раздельном измерении тока в цепи измеряемого сопротивления Rx и напряжения U на его зажимах и последующем вычислении значения Rx по показаниям измерительных приборов:

Обычно ток измеряют амперметром, а напряжение вольтметром, этим объясняется название метода. Возможные схемы включения приборов показаны на рис. 1, а, б.

Достоинство метода заключается в простоте его реализации, недостаток в сравнительно невысокой точности результата измерения, которая ограничена классом точности применяемых измерительных приборов и методической погрешностью. Последняя обусловлена влиянием мощности, потребляемой измерительными приборами в процессе измерения, другими словами — конечным значением собственных сопротивлений амперметра R_А и вольтметра Rv.

Рис. 1. Схемы для измерений малых (а) и больших (б) сопротивлений методом амперметра и вольтметра.

В схеме рис. 1, а вольтметр показывает значение напряжения на зажимах Rx, а амперметр — сумму токов Iv+I. Следовательно, результат измерения R, вычисленный по показаниям приборов, будет отличаться отRx:

R =

Относительная погрешность измерения в процентах

Здесь приближенное равенство справедливо, так как при правильной организации эксперимента предполагается выполнение условия Rv >> Rx.

В схеме рис. 1.б амперметр показывает значение тока в цепи с Rx, а вольтметр — сумму падений напряжений на Rx U и амперметре U_A. Учитывая это, можно по показаниям приборов вычислить результат измерения:

Относительная погрешность измерения в процентах в данном случае равна:

Сравнивая полученные выражения относительных погрешностей, приходим к выводу: в схеме рис. 1, а на методическую погрешность результата измерения оказывает влияние только сопротивление Rv, для снижения этой погрешности необходимо обеспечить условие Rx >RA. Таким образом, при практическом использовании данного метода можно рекомендовать правило: измерение малых сопротивлений следует производить по схеме рис. 1, а; при измерении больших сопротивлений предпочтение следует отдавать схеме рис. 1, б.

Если при данном методе применить источник питания с заранее известным напряжением, то необходимость измерения напряжения вольтметром отпадает, а шкалу амперметра можно сразу отградуировать в значениях измеряемого сопротивления. На этом принципе основано действие многих моделей выпускаемых промышленностью омметров непосредственной оценки. Упрощенная принципиальная схема такого омметра показана на рис. 2. Схема содержит источник ЭД С - Е, добавочный резистор Rд и амперметр (обычно микроамперметр) РА. При подключении к зажимам схемы измеряемого сопротивления Rx в цепи возникает ток I, под действием которого подвижная часть амперметра поворачивается на угол α, а его указатель отклоняется на а делений шкалы:

а =

где С1 — цена деления (постоянная) амперметра; RA — сопротивление амперметра.

Шкала омметра нелинейная. Источник питания в такого рода приборах обычно реализуется в виде сухого элемента напряжения, ЭДС которого падает по мере его разряда. Ввести поправку на изменение Е, как видно из уравнения, можно путем соответствующей регулировки С1 или Rд.

Рис. 2. Принципиальная схема Рис. 3. Принципиальная схема омметра с последовательным омметра с параллельным
включением измеряемого включением измеряемого

Регулировка С1 производится так: зажимы прибора, к которым подключается Rx, замыкаются накоротко (Rх=0) и регулировкой положения магнитного шунта добиваются установки указателя амперметра на нулевую отметку шкалы; последняя расположена на крайней правой точке шкалы. На этом регулировка заканчивается, и прибор готов к измерению сопротивлений.

Данный метод измерения сопротивлений применяется и в комбинированных приборах ампервольтомметрах. Однако здесь регулировка С1 недопустима, так как это приведет к нарушению градуировки прибора в режимах измерений токов и напряжений. Поэтому в таких прибоpax поправку на изменение ЭДС -Е вводят регулировкой сопротивления добавочного резистора Rд, который выполняется в виде резистора с изменяемым сопротивлением. Процедура регулировки та же, что и в приборах с регулируемой магнитным шунтом магнитной индукцией в рабочем зазоре. В этом случае градуировочная характеристика прибора изменяется, что приводит к дополнительным методическим погрешностям. Однако параметры схемы выбираются так, чтобы указанная погрешность была небольшой.

Возможен другой способ подключения измеряемого сопротивления — не последовательно с амперметром, а параллельно ему (рис. 3). Зависимость между Rx и углом отклонения подвижной части в данном случае также нелинейная, однако нулевая отметка на шкале расположена слева, а не справа, как это имело место в предыдущем варианте. Такой способ подключения измеряемого сопротивления применяется только при измерении малых сопротивлений.

Рис. 4. Схемы омметров на основе логометра для измерения больших (а) и малых (б) сопротивлений.

Этот метод основан на измерении отношения двух токов I₁ и I₂, один из которых протекает по цепи с измеряемым сопротивлением, а другой — по цепи, сопротивление которой известно. Оба тока создаются одним источником напряжения, поэтому нестабильность последнего в известных пределах практически не влияет на точность результата измерения. Принципиальная схема омметра на основе логометра представлена на рис. 4. Схема содержит измерительный механизм на основе логометра магнитоэлектрической системы с двумя рамками. Измеряемое сопротивление может быть включено последовательно (рис. 4, а); или параллельно (рис. 4,б) относительно рамки измерительного механизма. Последовательное включение применяется при измерении средних и больших сопротивлений, параллельное—при измерении малых сопротивлений. Дальнейшее рассмотрение работы омметра на основе логометра будем вести на примере схемы рис. 4, а. Если пренебречь сопротивлением обмоток рамок логометра, то угол поворота подвижной части α зависит только от отношения сопротивлений:

Сопротивлением резистора R задается диапазон измеряемых омметром сопротивлений

Напряжение питания логометра влияет на чувствительность его измерительного механизма к изменению измеряемого сопротивления и не должно быть ниже определенного уровня. Обычно напряжение питания логометров устанавливают с некоторым запасом по отношению к минимально допустимому уровню для того, чтобы его возможные колебания не влияли на точность результата измерения. Значение напряжения питания и способ его получения зависят от назначения омметра и диапазона измеряемых сопротивлений: при измерении малых и средних сопротивлений применяют сухие батареи, аккумуляторы или источники питания от промышленной сети, при измерении больших сопротивлений, например, изоляции,— специальные генераторы с напряжением 100, 500, 1000 В и более.

Контрольные вопросы

1. На чем основан метод амперметра и вольтметра?

2. В чем заключается достоинство метода амперметра и вольтметра?

3. Как производится регулировка омметра ?

4. Для чего применяют логометрический метод?

5. Назначение резистора R в схеме логометра.

1. Малиновский В.Н. Электрические измерения. М., Энергоиздат, 1983, с.392.

2. Попов B.C. Электрические измерения. М., Энергия, 1974, с.398.

3. Гуржій А.М., Поворознюк Н.І. Електричні і радіотехнічні вимірювання. Київ, Навчальна книга, 2002, с.287.

Эта статья для тех, кто только начинает изучать теорию электрических цепей. Как всегда не будем лезть в дебри формул, но попытаемся объяснить основные понятия и суть вещей, важные для понимания. Итак, добро пожаловать в мир электрических цепей!

Электрические цепи

Электрическая цепь – это совокупность устройств, по которым течет электрический ток.

Рассмотрим самую простую электрическую цепь. Из чего она состоит? В ней есть генератор – источник тока, приемник (например, лампочка или электродвигатель), а также система передачи (провода). Чтобы цепь стала именно цепью, а не набором проводов и батареек, ее элементы должны быть соединены между собой проводниками. Ток может течь только по замкнутой цепи. Дадим еще одно определение:

Электрическая цепь – это соединенные между собой источник тока, линии передачи и приемник.

Конечно, источник, приемник и провода – самый простой вариант для элементарной электрической цепи. В реальности в разные цепи входит еще множество элементов и вспомогательного оборудования: резисторы, конденсаторы, рубильники, амперметры, вольтметры, выключатели, контактные соединения, трансформаторы и прочее.

Кстати, о том, что такое трансформатор, читайте в отдельном материале нашего блога.

По какому фундаментальному признаку можно разделить все цепи электрического тока? По тому же, что и ток! Есть цепи постоянного тока, а есть – переменного. В цепи постоянного тока он не меняет своего направления, полярность источника постоянна. Переменный же ток периодически изменяется во времени как по направлению, так и по величине.

Сейчас переменный ток используется повсеместно. О том, что для этого сделал Никола Тесла, читайте в нашей статье.

Элементы электрических цепей

Все элементы электрических цепей можно разделить на активные и пассивные. Активные элементы цепи – это те элементы, которые индуцируют ЭДС. К ним относятся источники тока, аккумуляторы, электродвигатели. Пассивные элементы – соединительные провода и электроприемники.

Приемники и источники тока, с точки зрения топологии цепей, являются двухполюсными элементами (двухполюсниками). Для их работы необходимо два полюса, через которые они передают или принимают электрическую энергию. Устройства, по которым ток идет от источника к приемнику, являются четырехполюсниками. Чтобы передать энергию от одного двухполюсника к другому им необходимо минимум 4 контакта, соответственно для приема и передачи.

Резисторы – элементы электрической цепи, которые обладают сопротивлением. Вообще, все элементы реальных цепей, вплоть до самого маленького соединительного провода, имеют сопротивление. Однако в большинстве случаев этим можно пренебречь и при расчете считать элементы электрической цепи идеальными.

Существуют условные обозначения для изображения элементов цепи на схемах.

Кстати, подробнее про силу тока, напряжение, сопротивление и закон Ома для элементов электрической цепи читайте в отдельной статье.

Вольт-амперная характеристика – фундаментальная характеристика элементов цепи. Это зависимость напряжения на зажимах элемента от тока, который проходит через него. Если вольт-амперная характеристика представляет собой прямую линию, то говорят, что элемент линейный. Цепь, состоящая из линейных элементов – линейная электрическая цепь. Нелинейная электрическая цепь – такая цепь, сопротивление участков которой зависит от значений и направления токов.

Какие есть способы соединения элементов электрической цепи? Какой бы сложной ни была схема, элементы в ней соединены либо последовательно, либо параллельно.

При решении задач и анализе схем используют следующие понятия:

Ветвь – такой участок цепи, вдоль которого течет один и тот же ток;
Узел – соединение ветвей цепи;
Контур – последовательность ветвей, которая образует замкнутый путь. При этом один из узлов является как началом, так и концом пути, а другие узлы встречаются в контуре только один раз.

Чтобы понять, что есть что, взглянем на рисунок:

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Классификация электрических цепей

По назначению электрические цепи бывают:

Силовые электрические цепи;
Электрические цепи управления;
Электрические цепи измерения;

Силовые цепи предназначены для передачи и распределения электрической энергии. Именно силовые цепи ведут ток к потребителю.

Также цепи разделяют по силе тока в них. Например, если ток в цепи превышает 5 ампер, то цепь силовая. Когда вы щелкаете чайник, включенный в розетку, Вы замыкаете силовую электрическую цепь.

Электрические цепи управления не являются силовыми и предназначены для приведения в действие или изменения параметров работы электрических устройств и оборудования. Пример цепи управления – аппаратура контроля, управления и сигнализации.

Электрические цепи измерения предназначены для фиксации изменений параметров работы электрического оборудования.

Расчет электрических цепей

Рассчитать цепь – значит найти все токи в ней. Существуют разные методы расчета электрических цепей: законы Кирхгофа, метод контурных токов, метод узловых потенциалов и другие. Рассмотрим применение метода контурных токов на примере конкретной цепи.

Сначала выделим контуры и обозначим ток в них. Направление тока можно выбирать произвольно. В нашем случае – по часовой стрелке. Затем для каждого контура составим уравнения по 2 закону Кирхгофа. Уравнения составляются так: Ток контура умножается на сопротивление контура, к полученному выражению добавляются произведения тока других контуров и общих сопротивлений этих контуров. Для нашей схемы:

Полученная система решается с подставкой исходных данных задачи. Токи в ветвях исходной цепи находим как алгебраическую сумму контурных токов

Какую бы цепь Вам ни понадобилось рассчитать, наши специалисты всегда помогут справится с заданиями. Мы найдем все токи по правилу Кирхгофа и решим любой пример на переходные процессы в электрических цепях. Получайте удовольствие от учебы вместе с нами!

Электрические и радиотехнические цепи с сосредоточенными постоянными состоят из резисторов, катушек индуктивности, конденсаторов и соединяющих проводов. Для отбора этих элементов или их проверки следует измерять активное, реактивное и полное сопротивления, индуктивность, емкость и взаимоиндуктивность. Кроме того, часто измеряют потери в конденсаторах и добротность катушек и колебательных контуров. Для этих измерений применяют методы вольтметра и амперметра, мостовой, резонансный метод и метод дискретного счета.

Метод вольтметра и амперметра

Существуют различные способы измерения падения напряжения U_x и тока I_x (рис. 7.1 рис. 7.1).

Измерительные части приведенных схем не обеспечивают одновременное измерение напряжения U_x и тока I_x . Так первая схема (рис. 7.1 а рис. 7.1) позволяет измерить с помощью вольтметра напряжение U_x . Амперметр дает возможность определить ток I , равный сумме I_x и I_в , из которой последний является током обмотки вольтметра. В этом случае определяемое сопротивление:

$R_<x> =\dfrac>>=\dfrac>>=\dfrac><I-\dfrac>>> ,$

где R_в – сопротивление вольтметра.

Во второй схеме (рис. 7.1 б рис. 7.1) амперметр учитывает ток I_x , но вольтметр показывает напряжение U , равное сумме падений напряжений U_x на сопротивлении R_x и U_a на амперметре. Поэтому определяемое сопротивление:

$R_<x> =\dfrac>>=\dfrac>=\dfrac>-\dfrac>=\dfrac>-R_ ,$

где Rа – сопротивление амперметра.

Следовательно, если при расчете определяемого сопротивления учитывать сопротивления приборов, то все схемы равноценны.

Если определяемое сопротивление R_x мало по сравнению с сопротивлением вольтметра R_в , током I_в можно пренебречь и, применяя первую схему (рис. 7.1 а рис. 7.1), находить сопротивление R_x так:

допуская относительную погрешность

$\gamma$

где – измеренное значение сопротивления.

Учитывая, что , имеем

$\gamma$

В случаях, когда определяемое сопротивление R_x сравнимо с сопротивлением вольтметра R_в и пренебречь током I_в нельзя, следует пользоваться второй схемой (рис. 7.1 б рис. 7.1) и при расчете не учитывать падение напряжения Uа на амперметре, определяя сопротивление R_x так:

при относительной погрешности измерения

$\gamma$

Учитывая, что имеем

$\gamma$

Для выявления пределов целесообразности использования той или другой схемы следует приравнять относительные погрешности, а затем найти значение сопротивления R_x , для которого обе схемы равноценны:

$\dfrac >+R_>=\dfrac> ,$

$R^<2> _-R_\cdot R_-R_\cdot R_=0.$

$R_<x> \cong\sqrt\cdot R_>.$

Следовательно, для сопротивлений предпочтительна схема (рис. 7.1 а рис. 7.1), а для сопротивлений схема (рис. 7.1 б рис. 7.1). Первую из них называют схемой определения "малых" сопротивлений, а вторую – схемой для определения "больших" сопротивлений.

При определении сопротивлений методом вольтметра и амперметра следует выбирать магнитоэлектрические приборы с такими пределами измерений, чтобы показания их были близки к номинальным значениям, т.к. это обеспечивает меньшие погрешности измерения.

Мостовой метод

Основу мостового метода составляет принцип сравнения. Измеряемые активное и реактивное сопротивления сравнивают с сопротивлениями рабочих элементов, включенных в соответствующие плечи переменного тока (рис. 7.2 рис. 7.2).

Мост состоит из измеряемого $" />
и >$" />
сопротивлений и трансформатора тока Т_р . Особенность трансформатора тока – очень малые значения полных сопротивлений первичных обмоток. Поэтому через них токи определяются только сопротивлениями $" />
и >$" />
и не зависят от сопротивлений самих обмоток. Напряжение, возбуждаемое во вторичной обмотке, пропорционально магнитному потоку в сердечнике. Составляющие этого потока, создаваемые каждой из первичных обмоток, пропорциональны произведению тока обмотки на число ее витков (ампервитки) и имеют знаки, зависящие от направления витков. Первичные обмотки с числами витков n₁ и n₀ включены встречно; тогда создаваемые ими магнитные потоки противоположны. Равновесию моста соответствует условие компенсации этих потоков

$\dot<I_>n_=\dot>n_.$

( 7.1)

Состояние равновесия фиксируется по нулевым показаниям стрелочного прибора =0$" />
. В формуле (7.1) >=\dot>/\underline;\dot>=\dot>/\underline>$" />
. Следовательно, при равновесии

$\underline<Z> =\underline>n_/n_.$

Трансформаторный мост можно уравновесить изменением обоих составляющих рабочего сопротивления и чисел витков в обмотках. Отношение чисел витков можно менять в больших пределах, оно стабильно во времени и при изменении температуры. Это определяет высокие метрологические характеристики трансформаторных мостов; отношение наибольшего значения измеряемой величины к наименьшему достигает 10 7 ; погрешность измерения в диапазоне звуковых частот может быть доведена до 0,01%.

Основным недостатком рассмотренной схемы является трудоемкий процесс уравновешивания моста. Разработаны автоматические мосты с цифровым отсчетом результата измерений. При этом в десятки раз уменьшается время измерения и повышается точность , появляется возможность построения автоматических измерительных систем. Наибольшее распространение получили автоматические трансформаторные мосты с преобразованием измеряемого и рабочего полных сопротивлений в пропорциональные им напряжения. Эти напряжения затем сравнивают и компенсируют. Соответствующая измерительная схема получила название автокомпенсационного моста.

Читайте также: