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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 117

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

уравновешивается

эталонными гирями,

нагружаемыми

на второе

плечо

коромысла.

 

Исходя

из данного выше определения

единицы силы

тока и геометрических размеров катушек подсчитывается

значение

силы взаимодействия между

катушками при

силе тока 1 А. Нагрузив второе плечо грузом найденного

расчетного

значения, регулируют силу

тока в катушках

до

получения равновесия, при котором установившийся

ток имеет значение 1 А.

 

Токовые весы ВНИИМ обеспечивают погрешность

до

0,001%.

б) Мера э. д. с. — нормальный элемент (НЭ)

Нормальный элемент состоит из запаянного стеклян­ ного Н-образного сосуда (рис. 1-2). Положительным элект­

родом

А

служит

ртуть,

запол­

няющая

нижнюю

часть

одной

ветви сосуда, отрицательным элек­

тродом

Б — амальгама

 

кадмия

(Cd 12%, H g 88%),

располо­

женная в нижней части другой

ветви

сосуда.

Над положитель­

ным

электродом

расположена

паста — деполяризатор

В

(смесь

кристаллов

сернокислого

кад­

мия — CdS04 -|- 8/3

Н„0

и серно­

кислой

закиси ртути

Hg 2 S0 4 ) .

Над

пастой

и

отрицательным

электродом расположены

кристал­

лы

сернокислого

кадмия — Г.

Электролитом служит водный раствор сернокислого кад­

мия — Д.

 

 

 

.

 

 

 

Электродвижущая сила элемента в зависимости от

температуры

определяется но формуле

 

 

 

Et = [E20-

0,0000406 ( i - 2 0 ° ) ] ,

В,

(1-16)

где Et

— э. д. с. при

температуре

t;

 

 

 

Ew

— э. д. с. при

20 °С.

для

элементов класса

Значение

э. д. с ,

например,

точности 0,005 (ГОСТ

1954-64)

при

+ 2 0

°С

составляет

1,0185 -

1,0187 В, а для класса 0,02-1,0186 — 1,0194 В.

Допустимое изменение э. д. с.

за

год

для

элементов

класса 0,005 составляет 50 мкВ, а для класса 0,02—200 мкВ.

19



Внутреннее сопротивление ЫЭ равно 500 — 1500 Ом. Пре­ дельный допустимый ток для элементов класса 0,005 со­ ставляет 1 мкА, а для класса 0,02 10 мкА.

Нормальные элементы не следует применять при температурах ниже + 5 и выше + 3 0 °С; их нельзя переворачивать, подвергать толчкам и сотрясениям, а также допускать неодинаковый нагрев или охлаждение ветвей.

Элементы классов 0,001 и 0,002 применяются для особо точных метрологических работ и для поверки элементов класса 0,005, которые применяются для поверки приборов высокой точности и при точных лабораторных измерениях. При менее точных технических измерениях применяются элементы класса 0,02.

в) Меры электрического сопротивления

Меры электрического сопротивления — образцовые ре­ зисторы пли образцовые катушки сопротивления. Точ­ ность измерительных резисторов- (катушек сопротивления) определяется по ГОСТ 6864-69, который делит их на клас­ сы: 0,0005; 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02 и 0,05. Цифра класса точности катушки обозначает наи­ большую допустимую погреш­ ность, т. е. выраженное в процен­ тах отношение разности между номинальным г„ и действитель­ ным г значениями меры к номи­ нальному значению её, указанному

на резисторе, т. е.

 

 

 

 

л > = ^ М 0 0 % .

(1-17)

 

 

 

 

г н

 

 

 

 

 

Измерительные

резисторы из­

 

 

готовляются из манганиновой про­

 

 

волокиили ленты. Манганин —

сплав: Си — 84%,

N i — 4%

и Мп — 12% . Он

обладает

малым

температурным

коэффициентом

сопротивления

(0,00001

1/ °С),

большим

удельным

сопротивлением

(0,45 Ом-мм2 /м) и

малой

термо-э. д. с.

при контакте с

медью (2 мкВ на

1 °С).

 

 

 

 

На рис. 1-3 показано устройство одной из катушек сопротивления. На латунный или фарфоровый цилиндр А

20


наложена бифилярная (выполненная -в два провода) об­ мотка, на концах которой расположены две пары зажи­ мов,/ и U, укрепленные на эбонитовой панели Б, к которой

крепится кожух катушки

В.

В других конструкциях

обмотка крепится па цилинд­

рическом каркасе, припаиваемом к кожуху с внутренней

стороны.

 

Расположением

обмотки

ме­

 

 

 

 

 

жду

кожухом

 

и

каркасом

достигается

0-\—cn—Hf

 

защита

ее от

 

влияния

окружающей

 

среды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

\

fa

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Токовыми

 

зажимами

/ (рис. 1-4)

Рис. 1-4.

Электри­

резистор

 

включается

в цепь

тока,

за­

жимы U,

 

называемые

 

потенциальными,

ческая

схема

по

 

 

 

рис.

1-3.

 

предназначены

 

 

для

измерения

напря­

 

 

 

 

 

жения па

сопротивлении резистора.

 

 

 

 

 

 

 

Образцовые

 

резисторы

изготовляют­

 

 

 

 

 

ся-

на

 

номинальные

сопротивления

 

 

 

 

 

0,00001;

0,0001;

0,001;

0,01; 0,1; 1; 100;

Рпс. 1-5. Эквива­

1 ООО; 10 000;

 

100 000

Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

в

лентная

схема ка­

Набор

резисторов,

заключенных

 

тушки

 

сопротив­

общий кожух

и соединенных

по

опре­

 

ления.

 

деленной

 

схеме,

называется м а г а ­

 

 

 

 

 

з и н о м р е з и с т о р о в

 

или

с о п р о т и в л е н и й .

Они

применяются

взамен .образцовых

катушек

и для

ре­

гулирования

тока.

Магазины

резисторов по точности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

делятся на классы: 0,01; 0,02;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,05;

0,1; 0,2;

0,5;

1,0.

Образцо­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вые катушки

 

и магазины

резисто­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ров должны иметь возможно мень­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шие собственные

индуктивность и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

емкость. На рис. 1-5 показана

Рис.

1-6. Эквивалентная

 

эквивалентная

электрическая

схе­

схема

катушки

 

 

сонро-

 

ма

с

учетом

 

только

собственной

 

твилення.

 

 

 

 

 

индуктивности

катушки,

а

на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рис. 1-6 учитывается также соб­

ственная емкость. При малых L и С сопротивление кату­

шки на переменном токе Z — г +

jx = zew близко

к вели­

чине г (сопротивления ее на постоянном токе), так как мало реактивное сопротивление х.

Уменьшение реактивного сопротивления катушки х достигается применением специальных способов намотки катушек.

Качество катушки сопротивления, оценивается ее по­ стоянной времени т, величиной, не зависящей от частоты.

21


Для цепей на рис. 1-5 и 1-6 соответственно используются формулы:

T = Z/r и t = L/r — Cr.

(1-18)

Из формул (1-18) следует, что у катушек с относи­ тельно малым сопротивлением постоянная времени опре­ деляется преимущественно индуктивностью, а у катушек с большим сопротивлением — емкостью.

400

300

200

100

40

30

20

10

4

3

2

1

ев

Р и с. 1-7. Устройство штепсельного магазина сопротивлении.

Для получения катушек с малой постоянной времени применяется ряд намоток, среди которых: а) бифилярная (рдс. 1-3), обеспечивающая компенсацию намагничиваю­ щих сил (н. с.) двух смежных витков, вследствие чего ин­ дуктивность катушки становится ничтожной; б) одно­ слойная намотка на тонкую изоляционную пластину, обеспечивающая получение малой индуктивности.

В зависимости от способа включения катушек магазины сопротивлений делят на штепсельные и рычажные.

В штапсельном магазине резисторов (рис. 1-7) концы каждой катушки А соединяются с двумя латунными плас­ тинами Б, укрепленными на панели Б из изоляционного материала. Выключение катушки производится коротким замыканием ее при помощи штепселя Г, включение — вы-

22

ниманием штепселя. Конической заточкой гнезд и штеп­ селей достигается уменьшение контактных сопротивлений.

Катушки в магазине соединяются группами, величины сопротивлений катушек в группе находятся в отношении

1 : 2 : 3 : 4 или

1 : 2 : 2 : 5 .

Каждая следующая группа

из четырех катушек имеет сопро­

тивления в 10 раз больше преды­

дущей (рис. 1-7). При таком на­

боре требуется наименьшее

коли­

чество

катушек

для

получения

заданного

сопротивления. Напри­

мер, магазин

резисторов,

изобра­

женный на рис. 1-7, позволяет

иметь

любое

сопротивление

 

от 1

до 1 110 Ом

ступенями по

1

Ом.

Резисторы

нельзя

нагружать

то­

ком выше тех значений, которые

указываются на них, во избежа­

ние их нагревания.

 

 

 

 

Значение

включенного

сопро­

тивления в магазине

принимается

равным сумме номинальных

 

зна­

чений сопротивлений

включенных

резисторов.

Действительное

 

зна­

чение включенного

сопротивления

будет больше на сумму контакт­

ных сопротивлений

всех вставлен­

ных

штепселей.

Рассмотренные

магазины резисторов

имеют

боль­

 

 

 

 

шое число штепселей, что являет­

Р и с .

1-8. Схема декад­

ся их недостатком.

 

 

ного штепсельного

мага­

Контактное сопротивление при

зина сопротивлений.

хорошем состоянии поверхности и

 

 

 

 

достаточном

нажатии

равно

примерно

1 • 10~4

Ом;

при

загрязнении

поверхности и

слабом

нажатии

сопротив­

ление контакта может увеличиться в сотни раз, вслед­ ствие этого могут возникнуть значительные погрешности.

Декадный штепсельный магазин резисторов состоит из двух (рис. 1-8), трех или большего числа декад. Каждая декада имеет девять одинаковых катушек и один штепсель для их переключения. Катушки каждой следующей декады имеют сопротивление, в 10 раз большее предыдущей. Число катушек в декадном магазине примерно в 2,5 раза больше, чем в разномерном (рис. 1-7), что неэкономично.

23