Файл: Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие].pdf

тели на стороне .высокого напряжения ТН устанавливаются для того, чтобы обезопасить внешнюю сеть от последствий ко­ роткого замыкания в самом ТН.

Рис. Ѵ-11

На рис. Ѵ-12 показано включение двух ТН по так называе­ мой схеме «открытого треугольника». Эта схема дает возмож­ ность измерять все три линейных напряжения. Схема широко используется в трехпроводных цепях, так как разрешает ог­ раничиться двумя однофазными ТН.

Рис. Ѵ-12

Выбор ТН производится по номинальному значению пер­ вичного напряжения, по апособу использования, по требующе­ муся классу точности и по величине вторичной нагрузки. На щитке ТН указываются его номинальные параметры и при со­ ставлении схемы необходимо проверять, чтобы общая мощ­ ность всех параллельно включенных приборов не превосходи­ ла номинальную, указанную паспортом для данного класса точности. В противном случае ТН будет работать с погрешно­ стью, превосходящей допустимую.

191

ГЛАВА VI

ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ СРАВНЕНИЯ

§ 1. МОСТЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Мосты постоянного тока предназначены для намерений на постоянном токе электрических сопротивлений в диапазоне ве­ личин порядка 10 6 — о м .

Столь значительный диапазон измерений трудно охватить, пользуясь какой-либо одной мостовой схемой, поэтому в на­ стоящее время применяются две схемы мостов:

1)одинарные, предназначенные для измерения больших сопротивлений;

2)двойные, предназначенные для измерения малых сопро­ тивлений.

Одинарными мостами обычно рекомендуется пользоваться при измерении сопротивлений больше 10 ом, двойными моста­ ми— при измерении сопротивлений менее 10 ом.

Ниже рассматриваются принцип действия и схемы одинар­ ного и двойного мостов.

Одинарный мост

На рис. VI-1 изображена в самом упрощенном виде прин­ ципиальная схема одинарного моста постоянного тока, назы­ ваемого иначе четырехплечим или мостом Витстона. Она пред­ ставляет собой четырехугольник сопротивлений, в диагонали которого включены гальванометр Г и источник питания схемы Е. Сопротивления (Ru Ru, R3, R4) образуют так называемые «плечи» моста; под сопротивлением Rc понимается внутрен­ нее сопротивление гальванометра.

Из уравнения следует, что ток в гальванометре будет ра­ вен нулю в двух случаях: когда э.д.с. источника равна нулю, что соответствует обесточенному состоянию схемы и не пред-

192

ставляет никакого практического интереса, и в случае, когда числитель дроби равен нулю (т. е. /?2-/?з)- Второй случай соот­ ветствует так называемому условию «равновесия» моста и ис­ пользуется при измерениях в мостах постоянного тока.

Для удовлетворения условия равновесия моста необходимо выбрать плечи его такими, чтобы произведения противополож­ ных плеч были равны между собой

Ri • Ri=R2 - Rz-

Обычно одно из плеч моста бывает неизвестным. Примем,

что Ri=Rx.

Решив уравнение относительно Rx, получим основную рас­ четную формулу одинарного моста

(ѴІ-2)

Рис. ѴІ-1

Процесс измерения неизвестного сопротивления Rx на мо­ сте сводится к подбору сопротивлений плеч R3, R4, Rg. Вклю­ чив неизвестное сопротивление в одно из плеч моста, изменяют сопротивления трех других до тех пор, пока не будет достигну­ то равновесие, т. е. пока гальванометр не покажет отсутствие тока в диагонали моста.

В процессе уравновешивания сопротивления плеч моста иг­

чину сопротивления в широких пределах. Одна из возможных конструкций такого магазина изображена на рис. 11-8 и рас­ смотрена в гл . II (§ 11—26).

Сопротивления R2 и ^ 4 называют «плечами мостового от­ ношения». Они обычно выполняются как магазины сопротив­ лений штепсельного типа с сопротивлениями, имеющими зна­ чения 1 • 10" ом. Однако есть много конструкций, где плечи мо­ стового отношения — это рычажные магазины сопротивлений.

В качестве индикатора нуля в мостах постоянного тока ис­ пользуются магнитоэлектрические зеркальные или стрелочные гальванометры: зеркальные — при измерениях повышенной точности, стрелочные — во всех остальных случаях.

На рис. ѴІ-2 в качестве примера приведена принципиаль­ ная схема моста типа МКМВ, представляющего собой пере­ носный технический прибор со «строенным гальванометром, предназначенный для измерения сопротивлений в пределах от 1 до 100 000 ом.

декада состоит из десяти катушек. Наименьшее сопротивле­ ние, которое может быть выбрано в плече R3, составляет 1 ом, наибольшее— 11 110 ом.

Плечи отношений R2 и R4 представляют собой набор из восьми катушек сопротивлений, подобранных таким образом, что при соответствующих положениях рычажного переключа-

теля отношение плеч - ^ - может быть установлено равным:

0,001—0,01—0,1 — 1—10—100— 1000,

194

Чувствительность схемы Scx определяется электрическим состоянием измерительной цепи: изменение любого плеча мо­ ста вызывает изменение тока, напряжения, выделяемой мощ­ ности .на всех ее участках и з том числе на диагонали В -- Д, содержащей гальванометр. Установлено, что подбором сопро­ тивлений схемы можно создать оптимальные условия на ее «вы­ ходе», т. е. на зажимах В—Д, при которых напряжение на этих зажимах, или ток в диагонали, или, наконец, мощность, переда­ ваемая схемой гальванометру, будут максимальны. В соответ­ ствии с этим различают «чувствительность измерительной це­ пи по току», «чувствительность по напряжению» и «чувстви­ тельность по мощности на выходе цепи» (т. е. на гальваномет­ ре) к изменению переменного параметра, когда это изменение стремится к нулю. В качестве переменного параметра удобнее всего брать плечо сравнения R3, которое благодаря конструк­ ции позволяет менять величину сопротивления ступенями в де­ сятые, а иногда и сотые доли ома.

Тогда чувствительность мостовой схемы по току, напряже­ нию и мощности запишется следующим образом:

ния или мощности в гальванометре в каждом конкретном слу­ чае диктуется условием поставленной задачи.

Анализ уравнений (ѴІ-4) на максимум чувствительности, подробно рассмотренный в литературе [2], позволил сделать следующие выводы:

а) максимум чувствительности схемы по напряжению, со­ ответствующий наибольшему напряжению на зажимах диаго­

196