Файл: Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник.pdf

нием напряжения, созданным рабочим током в компен­ сационном сопротивлении гк , т. е.

Ех = / р г к .

Из полученных выражений для Ех и Ен имеем их отно­ шение:

мального элемента и образцовые сопротивления, обла­ дающие высокой точностью (§ 1-3, б и в), обеспечивают высокую точность результата измерения. Для обеспече­ ния погрешности, не превышающей 0,02%, необходима установка компенсационного сопротивления гк с точ­ ностью до пятого знака, что достигается, например, применением замещающих или, реже, шунтирующих декад.

Замещающими называются две декады (рпс. 5-2) с ка­ тушками одинакового сопротивлепия, движки которых соединены механически, а схема обеспечивает при любом положении движков включение в цепь тока только десяти катушек из двух декад. При перемещении движков каж­ дая выключенная катушка одной декады одновременно замещается катушкой другой декады, так что сопротив­ ление всей цепи гВг> а следовательно, и рабочий ток / р не изменяются, но сопротивление части цепи г В г и ее напря-

жение /рГвг , уравновешивающее измеряемую э. д. с. Ех, изменяются.

Если сопротивление катушек каждой последующей декады в 10 раз меньше сопротивления катушек преды­ дущей, то при трех замещающих декадах можно устано­ вить компенсационное сопротивление цепи в — г и на­ пряжение на ней с точностью до трех знаков.

5-2. ПОТЕНЦИОМЕТРЫ ПОСТОЯННОГО Т О К А

Потенциометры, илп, как их часто называют, компен­ саторы, — это приборы сравнения, в основе работы кото­ рых лежит компенсационный метод измерения напряжения или э. д. с. Потенциометры принято делить на две группы: 1) потенциометры большого сопротивления или многоомные, рабочая цепь которых имеет сопротивление несколь­ ко десятков кплоом. Они применяются для измерений напряжений пли э. д. с , не превышающих нескольких вольт, и в основном используются для поверки приборов высокой точности (классов 0,1 — 0,5), а также для точпых измерений напряжения, тока, сопротивления и т. п.; 2) потенциометры малого сопротивления или малоомпые с сопротивлением рабочей цепи в один или несколько килоом. Онп применяются для измерений напряжений илп э. д. с. примерно до 0,1 В.

а) Потенциометр постоянного тока высокоомный типа ППТВ-1

К зажимам потенциометра НЭ (рис. 5-3) подключается нормальный элемент, к зажимам X — измеряемое напря­ жение, к зажимам Г — гальванометр, к зажимам ВБ — источник питания, обычно аккумулятор.

Чтобы получить рабочий ток 7 Р = 0,1 мА, переклю­ чатель П устанавливают в положение НЭ; при этом галь­ ванометр соединен последовательно с нормальным эле­ ментом и напряжение на зажимах этой цепи равно падению напряжения, созданному током 7 Р в сопротивлении /•„, состоящем из 10 катушек по 1 000 Ом: магазина А, сопро­ тивления "180 Ом и части сопротивления магазина F. Число ом этой части сопротивления должно быть уста­ новлено равным четвертому десятичному знаку значения

э.д. с. нормального элемента при данной температуре. Регулировка тока 7 Р производится сопротивлением

130

б) Потенциометр типа Р-300

К зажимам НЭ потенциометра Р-300 (рис. 5-4) присое­ диняется нормальный элемент, к зажимам Г — гальва­ нометр, к зажимам Б — наружная батарея (при этом перемычка ставится в положение БНу при установке перемычки в положение БВ питание потенциометра проис­ ходит от внутренней батареи). Резистор г в с п состоит из четырех секций, две из них с рычажными переключате­ лями для грубой регулировки и две .с реохордами для плавной регулировки рабочего тока.

Регулировка рабочего тока

Успокоение

Р п с . 5-4. Схема потенциометра Р-300.

Для установки рабочего тока / р = 0,1 мА переклю­ чатель Я ставится в положение НЭ. При этом на зажимах цепи, состоящей из гальванометра и нормального эле­ мента, будет напряжение, равное падению напряжения, созданному рабочим током в сопротивлении га. Это сопро­ тивление состоит из 10 X 1 ООО Ом + 180 Ом и части магазина 18 X 0,5 Ом, число ом которого должно быть рав­ но четвертому десятичному знаку э. д. с. нормального элемента для данной температуры. При а г = 0 рабочий

каждой из которых в компенсационную цень производится переключателем.

Компенсация измеряемой величины производится при помощи сопротивления гк, имеющего пять декад: (I)

132

и 0,00001 В. Номинальное напряжение иа пяти декадах равно 1,911 В.

При трех разомкнутых кнопках: «0», «430 кОм», «Успокоение» — последовательно с гальванометром вклю­ чено сопротивление 20 МОм. При нажатии кнопки с от­ меткой «430 кОм» гальванометр включается последова­ тельно с указанным (защитным) резистором, а при нажа­ тии кнопки с отметкой «0» — без защитного резистора. Нажатием кнопки «Успокоение» достигается быстрое успо­ коение.

5-3. РАБОТА С ПОТЕНЦИОМЕТРОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

3.Установить сопротивление гн в соответствии с най­ денной э. д. с.

4.Определить необходимую э. д. с. вспомогатель­ ной батареи (Евсп) и выбрать батарею с ближайшим стан­ дартным напряжением.

5.Определить все необходимые элементы и пара­ метры цепи измеряемой величины (тока, напряжения, сопротивления и т. п.) и выбрать их.

6. Собрать схему в соответствии с заданием.

7.Установить в исходное положение движки всех реостатов, магазинов сопротивлений и переключателей.

8.Включить осветитель гальванометра и отрегули­ ровать отсчетное и оптическое устройство, установив све­ товую отметку на нуль шкалы.

9.При положении переключателя П потенциометра на отметке НЭ замкнуть цепь гальванометра через защитный резистор и, изменяя сопротивление резистора г в с п , устано­ вить световую отметку на нуль шкалы гальванометра.

10.Замкнуть цепь гальванометра без защитного ре­ зистора и отрегулировать сопротивление rDCB так, чтобы

133

световая отметка оказалась на нуле шкалы, при этом

12.Подготовить и проверить цепь измеряемой вели­

чины.

13.Выяснить ориентировочное значение измеряемой величины Ux (Ех) и установить движкп магазинов сопро­ тивлений гк в положения, соответствующие этой (изме­ ряемой) величине.

14.Вначале включить гальванометр через защитный

резистор и установить его показания на нуль шкалы,

0—а^о-

Рис. 5-5. Схема для измерения напряжения или по ­ верки вольтметра потенциометром с применением делителя напряжения.

затем включить гальванометр без защитного резистора и снова установить на нуль; определить измеряемый па­ раметр.

15. Переведя переключатель П в положение ИЭ, убедиться в том; что рабочий ток компенсатора остался неизменным.

Потенциометры постоянного тока применяются для точных измерений э. д. с , напряжений, токов, сопротив­ лений и для поверок приборов — амперметров, вольт­ метров, ваттметров.

Наибольшее напряжение, которое можно непосредст­ венно измерить потенциометром, составляет 1,2—2 В. При измерении больших напряжений применяют дели­ тель напряжения (рис. 5-5), состоящий из нескольких последовательно соединенных сопротивлений.

134

Если на сопротивлении г, являющемся частью сопро­ тивления делителя гп (рис. 5-5), действует напряжение £7П, измеряемое потенциометром, то на всем сопротивлении /-д напряжение равно:

где к = r-plr — коэффициент делителя.

используя различные зажимы делителя, получим наибольшие изме­

Для измерения тока необходимо в цепь включить образцовую катушку сопротивления (резистор) г0 (рис. 5-6). Измерив компенсатором напряжение U0 на образцо­ вой катушке, определяем ток

в ней 1Х = Г70/7-0.

Падение напряжения на образцовом резисторе г0 при наибольшем измеряемом то­ ке 1Х не должно превышать поминального напряжения потенциометра Z7n, откуда сопротивление катушки r0 ^

> илх.

Мощность потерь в кату­ шке при наибольшем измеря­

емом токе не должна превышать значений, указанных на катушке.

5-4. АВТОМАТИЧЕСКИ Е ПОТЕНЦИОМЕТР Ы

В автоматических потенциометрах установка рабочего тока и уравновешивание измеряемой а. д. с. или напря­ жений происходят автоматически. Эти потенциометры непрерывно производят процесс измерения э. д. с. или функционально связанной с ней неэлектрической вели­ чины, например температуры, а также регистрируют

ирегулируют ее.

Вкачестве примера рассмотрим схему (рис. 5-7) автоматического электронного потенциометра типа ЭПД, который имеет две рабочие цепи, питаемые источником

135