Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

пус заполняется трансформаторным маслом, что повышает влаго­ стойкость изоляции и термостабильность катушки.

Высокоомные манганиновые образцовые сопротивления делаются

меры сопротивления делаются на основе манганинового микропро­ вода в стеклянной изоляции (погрешности от Н:0,02 до ±0,05%) .

В зависимости от погрешности образцовых сопротивлений и дру­ гих характеристик (изменение сопротивления с течением времени,

нялось с изменением частоты тока, собственная емкость и самоиндукция их должны быть ничтожно малыми. В первом приближении эквивалентную схему

Обычно величины L 0 и С0 очень малы, так что даже при звуковых частотах члены, содержащие L0C0 и CJ, остаются малыми но сравнению с единицей. По­ этому приближенно полное сопротивление Z может быть выражено формулой

Z^r+ia (L0-r*C0).

Степень безреактпвностп катуіпкп обычно характеризуется так называемой постоянной времени, под которой понимается величина

катушек малого сопротивления (до 1 Ом) иногда применяется проволока в виде плоской ленты, которая наматывается на тонкие слюдяные пластинки. Намотка бнфплярная. Дл я катушек, имеющих сопротивления от 1 до 100 Ом, иногда применяется однослойная бифилярная намотка.

При бпфплярноіі намотке проводник складывается петлей и в таком виде наматывается. При этих условиях токи, протекающие по двум соседним провод­ никам, имеют встречное направление. Однако бифилярная обмотка, состоящая из значительного числа витков, обладает заметной собственной распределенной емкостью. Снизить емкость бпфилярной обмотки можно путем секционирования ее. Благодаря последовательному соединению емкостей отдельных секций об­ щая емкость обмотки снижается.

Существуют и другие виды специальных намоток для уменьшения постоян­ ной времени катушек сопротивления. Наименьшей постоянной времени (при­ мерно + 0,5-1Сг-8 с) обладают образцовые катушки сопротивления на номиналь­ ные значения до 10 Ом. У образцовых катушек сопротивления на номинальное значение 100 000 Ом постоянная времени составляет примерно —2,5-10_ в с.

36

В лабораторных условиях получили большое распространение так называемые магазины сопротивлений, которые при помощи пере­ ключающих устройств позволяют получить сопротивления различ­ ной величины. В зависимости от конструкции переключающего устройства магазины сопротивлений делятся на штепсельные и ры­ чажные.

Штепсельные магазины сопротивлений состоят из набора отдель­ ных, точно выверенных но значению сопротивлении катушек, соеди­ ненных в нужном количестве последовательно друг с другом. Ка­ тушки приключаются обычно к латунным пластинам, которые можно соединять друг с другом штепселями, закорачивая при этом катушки, lia рис. 14 приведена принципиальная схема штепсельного магазина,

жимом токоведущей цепи обеспечивается стекание зарядов с экра­ на, которые могут образоваться под действием внешних электриче­ ских полей. Внешний экран может заземляться, что улучшает за­ щиту магазина от действия внешних электрических полей (электро­ статическое экранирование).

Некоторый недостаток рассмотренной схемы и ей подобных за­ ключается в том, что требуемое сопротивление получается набором различного числа катушек, так как число вставленных штепселей не является постоянным. Общее переходное сопротивление, образуе­ мое контактами пластин со вставленными между ними штепселями, непостоянно по величине, поскольку оно зависит от числа штепсе­ лей, от плотности соприкосновения штепселей с поверхностями пла­ стин и, наконец, от чистоты соприкасающихся пластин.

Рычажные магазины состоят, так же как и штепсельные, из на­ бора катушек, приключенных к контактам, по которым скользят щетки, жестко скрепленные с рычагами. Величина введенного сум­ марного сопротивления отсчитывается непосредственно по положению рычагов. Рычажные магазины выполняются обычно как декадные. На рис. 15 приведена принципиальная схема рычажного магазина.

37

В паспортах магазинов сопротивлений обычно указываются до­ пустимые погрешности магазина, допустимый ток, нагрузка в ват­ тах на катушку (обычно 1 Вт) и частотный диапазон.

Образцовые катушки индуктивности и взаимной индуктивности обычно изготовляются в виде плоских катушек из изолированной тонкой проволоки, намотанной на каркас.

Катушки должны обладать постоянством индуктивности, малым активным сопротивлением, независимостью индуктивности от вели­ чины тока и возможно малой зависимостью индуктивности от часто­ ты тока.

текающего по обмотке, каркас катушки должен изготовляться из материала,

С целью уменьшения влияния изменения частоты тока на значение индуктив­ ности катушки и ее сопротивления при выборе конструкции катушки стремятся уменьшить распределенную емкость, для обмотки применяют многожильный провод и другие меры.

Одной из характеристик катушек является постоянная времени, выражае ­ мая отношением индуктивности катушки к активному сопротивлению обмотки. Чем больше постоянная времени, тем катушка индуктивности доброкачествен­ нее. Обычно постоянная времени катушек лежит в пределах от 1 до 10 мс.

Измерительные катушки индуктивности выпускаются пяти номинальных значений: 1; 0,1; 0,01; 0,001; 0,0001 Г и предназначены для работы в цепях пе­ ременного тока с частотой до 10 000 Гц.

Катушки взаимной индуктивности состоят из двух обмоток, жестко укреп­ ленных на общем каркасе . Одной из характеристик катушек взаимной индук­ тивности является фазовая погрешность, характеризуемая углом, на который сдвиг фаз между индуктированной э. д. с. и током отличается от 90°. Фазовая погрешность обычно не превышает 10 мин.

Катушки взаимной индуктивности делаются для двух номинальных значений (0,01 и 0,001 Г) i l предназначены для работы в цепях переменного тока с часто­ той до 10 000 Гц.

Кроме катушек индуктивности и взаимной индуктивности, применяются также вариометры индуктивности и взаимной индуктивности (неременная ин­ дуктивность и переменная взаимная индуктивность). Очень удобны для измери­ тельных схем магазины индуктивно'стей, которые представляют собой набор катушек индуктивности. При помощи магазина индуктивностей можно полу­ чать различные индуктивности при неизменном общем активном сопротивлении магазина, если в нем предусмотрены катушки сопротивления, замещающие ак­ тивное сопротивление выключаемых катушек индуктивности. По принципу вы­ полнения декад и внешнему оформлению магазины индуктивности аналогичны магазинам сопротивлений. Однако по конструкции они значительно отличаются

38

от последних. Д л я защиты от влияния внешних магнитных полей декадные ка­ тушки с обмотками изготовляют таким образом, чтобы внешние магнитные ноля не приводили к появлению в измерительной цепи дополнительных э. д. с , ис­ кажающих результаты измерений. Это достигается изготовлением' каждой де­ кады п виде двух максимально сближенных катушек, оси которых параллельны. Катушки включаются последовательно и встречно, т. е. так, чтобы наводимые

вних посторонними: полями э. д. с. взаимно компенсировались (астатические декады). Магазины индуктивности и взаимной индуктивности защищают элект­ ростатическими экранами высокого сопротивления, что значительно уменьшает частотную зависимость магазина, обусловленную вихревыми токами, наводимыми

вэкране магнитными потоками рассеивания.

Образцовые меры емкостей должны обладать постоянством ем­ кости и малым ее температурным коэффициентом, весьма малыми по­ терями энергии в диэлектрике, независимостью емкости от частоты и формы кривой тока и высокими сопротивлением и прочностью изо­ ляции. Этим требованиям в наибольшей мере отвечают, конденсаторы, у которых диэлектриком служит воздух или газ. Однако воздушные конденсаторы имеют большие размеры и практически применяются

на различные номиналы в пределах от 50 до 4000 пФ.

В конденсаторах переменной емкости имеется система обкладок в виде ряда неподвижных, закрепленных плоских металлических полуднеков, в промежутках между которыми можно поворачивать вторую систему полудисков, укрепленных на общей оси, снабженной рукояткой. Емкость такого конденсатора изменяется в зависимости от того, насколько подвижные диски выдвинуты в промежутки между неподвижными. Максимальная емкость таких конденсаторов обычно не превышает 1100 пФ . Точность их подгонки колеблется от 0,01 до 0 , 1 % . Тангенс угла потерь не превышает Ю - 4 , температурный коэффициент порядка Ю - 2 г р а д - 1 . Образцовые воздушные конденсаторы, предназначенные в основном для градуи­ ровки и поверки рабочих конденсаторов п измерительных приборов, выпускаются на различные номинальные значения емкости и могут соединяться параллельно. Д л я параллельного соединения конденсаторов пх располагают один над дру­ гим. При этом штепссли сверху находящегося конденсатора входят в гнезда конденсатора, расположенного под ним.

Одиночные конденсаторы с газовым диэлектриком применяют для измерений в цепях высокого напряжения . В качестве заполняющего газа обычно приме­

позволяет создавать конденсаторы малых размеров для работы при высоких напряжениях (десятки и сотни киловольт).

Кроме воздушных конденсаторов, применяемых как меры малых значений емкости, в качестве образцовых и рабочих мер емкости больших значений часто применяются слюдяные конденсаторы. Тан­ генс угла потерь слюдяных конденсаторов порядка 10~4, темпера­ турный коэффициент емкости порядка 5 -10"5 град _ 1 . Слюдяные кон­ денсаторы выпускаются в виде отдельных мер с постоянным значе­ нием емкости или в виде магазинов емкостей. Магазины емкостей применяются двух типов: штепсельные и рычажные. Штепсельные магазины делаются для ступенчатого изменения больших емкостей — от одной до сотен микрофарад. Рычажные магазины чаще всего дела­ ются четырехдекадными с суммарной емкостью до 1,11 мкФ; три

39