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

подводимое к делителю, Vх , и снимаемое с делителя к ком­ пенсатору, Ux', связаны между собой зависимостью:

Könne и сатор

Рнс . ѵ і-26

Вделителе ДН-1 сделаны отводы, позволяющие снимать к компенсатору точно 1/10, 1/100, 1/500 часть подведенного на­ пряжения.

С х е м а д л я и з м е р е н и я т о к а

Измеряемый ток, который проходит по поверяемому ампер­ метру (в случае его поверки), пропускается через образцовое сопротивление R0, значение которого известно с достаточной степенью точности (рис. ѴІ-27).

Ф~ < 7 ь

7В а ,

КОппенсатор

1'ис ѴІ-27

244

Напряжение, возникающее на известном сопротивлении от

Как правило, они имеют четыре зажима: два токовых и два потенциальных. Токовыми зажимами образцовое сопротивле­ ние включается в токовую цепь, а с потенциальных снимается напряжение к компенсатору.

Для увеличения точности измерения Ro выбирают таким, чтобы падение напряжения на нем от измеряемого тока было не менее 10% значения верхнего предела измерения данного компенсатора; при этом будут использованы все декады мага­ зина R компенсатора.

С х е м а д л я и з м е р е н и я с о п р о т и в л е н и й

Измеряемое сопротивление Rx включается чаще всего пос­ ледовательно с образцовым сопротивлением ^о- Падения на­ пряжений, создаваемые на этих сопротивлениях, Uх и U0, из­ меряются компенсатором (рис. ѴІ-28).

Рис. ѴІ-28

245

Для последовательной схемы, где сопротивления обтекают­ ся одним и тем же током, будет справедливо соотношение

На рис. ѴІ-29 изображена схема, которая применяется при измерении мощности и, в частности, при градуировке и повер­ ке ваттметров.

Рис. ѴІ-29

Спомощью переключателя П компенсатор присоединяется попеременно то в цепь напряжения ваттметра, го в цепь его тока.

Вначале, при положении 1 переключателя П, с помощью компенсатора устанавливается номинальное напряжение ватт­ метра, которое в дальнейшем поддерживается постоянным и периодически проверяется опять-таки на компенсаторе. Затем переключатель П ставят в положение 2 и, регулируя реостатом

/?р е г ток в последовательной цепи ваттметра, устанавливают стрелку прибора на оцифрованных отметках шкалы, измеряя силу тока.

Для каждой отметки определяется значение мощности как произведение тока на напряжение, и результат расчета сверя­ ется с показанием прибора. Разность между показанием при­ бора и результатом измерения мощности на компенсаторе даст основную погрешность ваттметра для каждого поверенного деления шкалы.

246

§ 4. КОМПЕНСАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Компенсаторы переменного тока — это приборы, измеряю­ щие на переменном токе напряжения и некоторые другие электрические величины, связанные с напряжением функцио­

Компенсационный метод из­ мерения на переменном токе, так же как и на постоянном, за­ ключается в уравновешива­ нии неизвестного напряжения известным. Для того, чтобы скомпенсировать на перемен­ ном токе напряжение Ux, необ­

Компенсаторы переменного тока значительно менее точны, чем компенсаторы постоянного тока. Причиной тому служит отсутствие образцовой переменной синусоидальной э. д. с, с помощью которой можно было бы установить рабочий ток в компенсаторе, как это делается на постоянном токе. В ком­ пенсаторах переменного тока величина рабочего тока устанав­ ливается по амперметру обычно электродинамической систе­ мы, класс точности которого в наилучшем случае 0,1—0,2.

Таким образом, высокая точность измерения, свойственная компенсаторам постоянного тока, на переменном токе теряет­ ся. Несмотря на это, компенсатор переменного тока — один из важнейших приборов, позволяющий судить не только о вели­ чине измеряемого напряжения, но и о его фазе.

Кроме того, в момент измерения компенсатор не потребля­ ет мощности от источника измеряемой величины и, следова­ тельно, не оказывает влияния на работу схемы, что тоже яв­ ляется его ценным качеством.

В уравнении (VI-46) представлены две формы записи ком­ плексного напряжения Üх : алгебраическая — с двумя состав-

247

вить в алгебраической форме, то для компенсации его необхо­ димо скомпенсировать порознь активную и реактивную со­ ставляющие.

Если же напряжение Uк характеризовать модулем и фа­ зой, то для компенсации его нужно скомпенсировать модуль и фазу величины. В соответствии с этим различают две группы компенсаторов:

а) полярно-координатные с отсчетом измеряемого напря­ жения в полярных координатах;

б) прямоугольно-координатные с отсчетом действительной и мнимой составляющих напряжения по действительной и мни­ мой осям.

Компенсаторы первой группы в настоящее время ни в

СССР, ни ів большинстве других стран не выпускаются вслед­ ствие 'Сложности изготовления и невысокой точности.

Рассмотрим схему и принцип действия прямоугольно-коор­ динатного компенсатора, изображенного на рис. ѴІ-31.

Рис. ѴІ-31

Компенсатор состоит из двух контуров: / и II. Напряжение источника иитания схемы U, связанное с первым контуром че­ рез трансформатор, вызывает в этом контуре ток I i , величину которого можно регулировать реостатом / ? р е г и измерять ам­ перметром.

Проходя по іреохорду А — В , представляющему собой чисто активное сопротивление, ток Ii создает на нем падение напря­ жения ик(1, совпадающее по фазе с током.

248

Контур / связан с контуром II через воздушный трансфор­ матор M (катушку взаимной 'Индуктивности без стального сер­ дечника).

При протекании тока І\ через первичную обмотку катушки M в ней возникает магнитный поток Ф, находящийся в фазе с током /,, который ввізовет 'появление во вторичной обмотке э. д. с. Е?, отстающей от потока ф на 90°.

Если пренебречь индуктивным сопротивлением вторичной обмотки воздушного трансформатора, то можно считать, что ток второго контура / 2 совладает по фазе с э. д. с. Е2, а напря­ жение UKp на реохорде А—В, представляющем собой чисто активное сопротивление, совпадает по фазе с током /2 .

Модуль измеряемого напряжения будет равен

Ux=VU%a+U% кр-

249

Фазовый угол между вектором Ох и составляющей Ux

Обязательным условием, без которого невозможна четкая работа компенсатора, является равенство частот измеряемого и компенсирующего напряжений. Оно выполняется автомати­ чески, если компенсатор и объект измерения питать от общего источника, что практически всегда и делается.

тронные индикаторы или телефоны—при работе на повышен­ ной частоте, достигающей нескольких тысяч герц.

второго контура должна быть постоянной при постоянстве тока

приведенные выше для компенсатора постоянного тока, могут

тор переменного тока дает возможность находить любые со­ ставляющие напряжений и токов, .измерять полные (т. е. ком­ плексные) сопротивления при интересующей величине тока. Особенно ценно применение компенсатора для исследования цепей со сталью, например, измерительных трансформаторов и др. Широкое применение нашли компенсаторы переменного тока при измерениях весьма малых переменных потоков.

§ 5. АВТОМАТИЧЕСКИЕ КОМПЕНСАТОРЫ И МОСТЫ

Исследование работы любого аппарата, машины, любого объекта, как и управление любым технологическим процессом, требует постоянных наблюдений за рядом величин. На совре­ менных (предприятиях основные величины фиксируются раз­ личными измерительными приборами, общее число которых

250