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

В соответствии с ГОСТ 7165—54 «Мосты постоянного точа измерительные» мосты делятся на семь классов точности:

0,02—0,05—0,1 0.2 0,5 1,5—5.

Двойные мосты монтируются обычно в одном ящике, на лицевой панели которого расположены ручки регулиоовки и зажимы для подключения сопротивлений Ru и Rx, источника питания и гальванометра.

Во многих мостах гальванометр вмонтирован в корпус, а на лицевую панель выведена его шкала.

В последнее время получили распространение комбиниро­ ванные мосты, в которых путем переключения можно осуще­ ствить как одинарнѵю, так и двойную схему (например, мост типа Р329).

§ 2. МОСТЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Для измерения полных сопротивлений на переменном токе и их составляющих (а отсюда—таких величин, как емкость,

чий мост постоянного тока, с тем лишь отличием, что каждое плечо моста переменного тока представляет собой какое-то полное сопротивление, как это показано на рис. ѴГ5. Факти­ чески имеется очень большое разнообразие различных схем мостов переменного тока, но почти все они могут быть приве­ дены к эквивалентной схеме четырехплечего моста; схемы двойного моста на переменном токе никакого сколько-нибудь широкого применения не получили из-за их чрезвычайно боль­ шой сложности. По этим причинам ниже рассматривается схе­ ма именно четырехплечего моста переменного тока.

6

5

9

лений; фі, Ф2, Фз и ф4—фазовые углы этих полных сопротивлений

Выражение (VI-12) распадается на два не зависимые друг от друга уравнения: соотношение модулей полных сопротивле­ ний плеч моста и соотношение фазовых углов этих сопротив­ лений

Из выражений (VI-13) и (VI-14) можно сделать несколько важных выводов.

* Наряду с уравновешенными мостами переменного тока в некоторых случаях применяются и не полностью уравновешенные мосты, о чем будет сказано позднее.

207

Во-первых, если в мост переменного тоха в качестве полно­ го сопротивления одного его плеча включено какое-то неизве­ стное полное сопротивление и известны модули и фазовые уг­ лы полных сопротивлений всех остальных трех плеч моста, при которых достигнуто равновесие моста, то с помощью вы­ ражений (VI-13) и (VI-14) можно определить модуль и фазо­ вый угол неизвестного полного сопротивления.

Во-вторых, из уравнения (VI-14) видно, что уравновешен­ ный мост переменного тока не может быть получен из полных сопротивлений любого характера. Например, не может быть уравновешен мост, у которого только в одном из его плеч име­

(VI - 1'), то, очевидно, в общем случае выполнения их нельзя достичь одновременно, производя уравновешивание моста из­

ключить, что процесс уравновешивания моста переменного то­ ка более сложен, чем моста постоянного тока. При этом в ре­ зультате получают значения двух параметров измеряемого полного сопротивления, т. е. его модуля и его фазового утла, или, после некоторых преобразований формы результата, его активную и реактивную составляющие.

Процесс уравновешивания моста переменного тока и его усложненность по сравнению с уравновешиванием моста по­ стоянного тока более подробно будут рассмотрены несколько позднее, а сейчас рассмотрим несколько конкретных мостовых схем переменного тока (на примере одной из них затем и бу­ дет рассмотрен процесс уравновешивания).

Рассмотрение схем мостов переменного тока будет начато с мостов, предназначенных для измерения емкости и угла по­

некоторое полное сопротивление с определенными значениями модуля z и фазового угла ф, отличающегося от — л/2 на зна­ чение угла потерь о = л/2-Ьф (на рис. ѴІ-6, а ф = —я/2 + о < 0 ) .

208

Для расчета электрических схем (в частности, мостовых» удобно такой конденсатор заменить эквивалентной ему схе­ мой, состоящей из некоторой идеальной емкости С и некото­ рого активного сопротивления R. При этом и модуль полного сопротивления этой схемы, и фазовый угол в ней должны быть равны соответственно таковым у реального конденсатора.

Ни одна из этих двух схем замещения не отражает, в об­ щем случае, физических свойств реального конденсатора, на­ пример, частотной зависимости его угла потерь: тангенс угла потерь в последовательной схеме замещения прямо пропор­ ционален частоте, а в параллельной схеме замещения—обрат­ но (пропорционален частоте, угол же-потерь у реального конден­ сатора зависит от частоты в значительно меньшей мере. Это означает, что параметры выбранной для данного конденсатора схемы замещения — последовательной или параллельной — действительны только для того значения частоты, для которо­

схема не соответствуют), а положением этого конденсатора в той электрической схеме, в которую он включен: если он в этой схеме включен последовательно с какими-либо другими эле­ ментами схемы, то целесообразно применение последователь­ ной схемы замещения, при параллельном же соединении рассматриваемого конденсатора с другими элементами схемы целесообразно применение параллельной схемы замещения.

Только в двух крайних случаях бывает целесообразным применение определенной схемы замещения конденсатора: в случае конденсатора большой емкости при высокой частоте (когда полное сопротивление конденсатора составляет всего лишь несколько ом или еще меньше) и в случае конденсатора малой емкости при низкой частоте (когда полное сопротивле­ ние конденсатора выражается сотнями и тысячами мегомов или еще больше). В первом случае угол потерь конденсатора может в значительной мере определяться его внутренними по­ следовательными сопротивлениями — продольными сопротив­ лениями его электродов, соединений электродов с выводными зажимами конденсатора и т. п., что приближает такой конден­ сатор к последовательной схеме замещения. Во втором случае заметную роль в конденсаторе могут играть активные утечки через его недостаточно совершенную изоляцию как его основ­ ного диэлектрика, так и различных крепежных и изолирующих деталей, имеющихся в его конструкции. В этом случае свойст­ ва конденсатора приближаются к свойствам параллельной схемы замещения,

210