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
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