Файл: Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 140
Скачиваний: 2
Следовательно, угол отклонения а будет зависеть от вели чины измеряемого сопротивления Rx. Поэтому шкала прибора может быть градуирована ів единицах сопротивления. Это бу дет справедливо лишь в том случае, если множитель - ~ будет
величиной постоянной. Чтобы убедиться |
в этом, |
необходимо |
замкнуть ключ К (при этом сопротивление |
Rx будет закороче |
|
но) и проверить, установится ли стрелка |
прибора |
на нулевом |
делении шкалы. Если этого не произошло, то, следовательно, напряжение U источника (батареи сухих элементов) измени лось. Омметры, работающие с подобными источниками пита ния, имеют устройство, дающее возможность менять величину
коэффициента Л' таким образом, чтобы величина -^- сохрани лась неизменной. Одним из таких устройств является магнит ный шунт.
Л.
Рис. ѴІІ-2
Рассмотренная схема последовательного включения сопро тивления Rx и омметра используется для измерения больших величин Rx (до десятков и сотен тысяч ом).
262
При измерении малых сопротивлений (до тысячи ом) ис пользуется схема параллельного включения измеряемого со противления Rx и омметра (рис. ѴІІ-2, б). Ток омметра опре делится выражением
^ом |
/ о б щ Rx |
|
|
|
и |
|
|
R, |
+ Ro |
R, bRo |
/ ? д о б |
Rr |
"f- Ro |
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
U |
Rr |
|
|
|
и |
|
|
Rx ROM + # д о б Rx -Г" # Д о б |
# о м |
Rou-\-Rw6 + |
|
^0M |
||||
|
|
|
|
|
|
|
Rr |
|
Отсюда угол отклонения стрелки от нулевого значения оп |
||||||||
ределится |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
U |
|
1 |
|
|
|
|
|
= |
D |
_i_ D |
1 |
Ядоб ' ROM |
|
||
|
|
К |
|
|||||
|
|
|
Кон |
Т К д о б П |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rr |
|
|
В этом случае так же, как в схеме (последовательного вклю |
||||||||
чения, |
необходимо |
сохранение |
множителя -rr |
неизменным. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
Для этого размыкают ключ К и изменяют положение магнит ного шунта до тех пор, пока стрелка не остановится на отметке
«бесконечность» |
(так |
как |
0 |
||
цепь разомкнута |
и Rx~oo). |
|
|||
Для |
измерения сопротив |
2 |
|||
лений большой величины мо |
|||||
жет быть использован вольт |
|||||
метр, сопротивление Rv |
ко |
ßx |
|||
торого |
известно. |
На |
рис. |
||
V |
|||||
ѴІІ-3 |
приведена |
эта схема. |
|||
Если |
переключатель П по |
|
ставить |
в положение |
1, то |
|
|
|
|
|||
вольтметр |
измерит напряже |
|
Рис ѴІІ-3 |
|
|
||||
ние |
источника U, т. е. |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||
UV1 |
= U. |
|
|
положение 2, то вольтметр |
покажет |
||||
|
Если перевести П в |
||||||||
меньшее значение, чем в первом случае, на величину |
напряже |
||||||||
ния на Rx. |
Показание вольтметра при этом равно UV2 |
= IRV. |
|||||||
т |
|
|
|
/ |
и |
а из первого |
опыта |
||
Так как |
в этом случае |
/ = |
-75— -» |
||||||
|
|
|
|||||||
U=Uvl, |
то |
Нх + Нѵ |
|
|
|
va |
R, |
|
263
Отсюда определяется измеряемое сопротивление
и,ѵг •Rv.
Рассмотренные выше схемы омметров и вольтметра ис пользуются для измерения сопротивлений до 106 ом с точно стью не выше ±1,5% - Недостатком этих схем является зависи мость показаний приборов от напряжения источника энергии схемы.
Большое распространение получила схема, не имеющая этого недостатка—схема, использующая принцип логометра
(см. гл. I I I , § 4). По |
этой схеме создан |
мегомметр—прибор |
||||||||||||
|
|
|
|
|
для |
измерения |
сопротивле |
|||||||
|
|
|
|
|
ний, |
величины |
которых |
|
вы |
|||||
|
|
|
|
|
ражаются |
в килоомах и ме |
||||||||
|
|
|
|
|
гомах. Принципиальная |
схе |
||||||||
|
|
|
|
|
ма |
его |
приведена |
на |
рис. |
|||||
|
|
|
|
|
VI1-4. Мегомметр состоит из |
|||||||||
|
|
|
|
|
генератора |
постоянного |
|
то |
||||||
|
|
|
|
|
ка 1, |
якорь |
которого |
вра |
||||||
|
|
|
|
|
щается рукояткой, и измери |
|||||||||
|
|
|
|
|
тельного механизма |
2—лого- |
||||||||
|
|
|
|
|
метра |
магнитоэлектрической |
||||||||
Û |
r,1 |
N кі<Щ\ |
I |
системы. Ток |
Li проходит по |
|||||||||
ßidbS |
/ м * * 4 |
jT |
|
основной обмотке |
измери- |
|||||||||
|
|
• |
I |
I |
тельного |
|
прибора, |
по доба |
||||||
|
|
|
|
|
вочным сопротивлениям А\Д О б |
|||||||||
|
|
|
|
|
и А?здо5 и по измеряемому |
со |
||||||||
|
|
|
|
|
противлению |
Rx. |
Этот ток Л |
|||||||
|
|
|
|
|
создает |
основной |
вращаю |
|||||||
|
|
|
|
|
щий |
|
момент. |
Ток / 2 |
прохо |
|||||
|
|
|
|
|
дит по второй обмотке R2 |
|
из |
|||||||
|
|
|
|
|
мерительного |
механизма |
и |
|||||||
|
Рис . ѴІІ-4 |
|
|
по добавочному |
сопротивле |
|||||||||
|
|
|
|
|
нию |
|
/?2Доб • |
Он создает мо |
||||||
|
|
|
|
|
мент, направленный |
навстре |
||||||||
|
|
|
|
|
чу |
|
вращающему |
момен |
ту и являющийся противодействующим. При равенстве обоих моментов подвижная часть со стрелкой остановится в опреде ленном положении. Переключатель П -может быть поставлен в два положения: «Мом» или «ком». Если перевести переклю чатель вправо на зажим «ком» и подключить измеряемое со противление к зажимам 3 (земля) и Л (линия), то сопротив ление Rx будет подключено параллельно цепи тока 1\. При переводе переключателя П в положение «Мом» измеряемое со противление Rx будет включено последовательно в цепь то
ка / [ .
264
Рассмотрим, чем определяется |
угол |
отклонения стрелки а |
в последнем случае. |
|
|
Ток |
|
|
Ri + Ri доб ~ |
доб + |
Rx |
ток |
|
|
Ra ~r~ R2 доб |
|
|
В логометрах угол отклонения стрелки а определяется от ношением токов обеих катушек. Следовательно, для нашей схемы
а =_ f ( J± \ — f |
f |
^ 2 + |
R? доб |
W a / |
V R. |
+ Ri^об |
+ Rs,об+ RX |
Поэтому шкала прибора градуируется в единицах сопро тивления—омах.
Ввиду того, что угол отклонения определяется отношением токов, а оба тока зависят от напряжения генератора в одина ковой степени, то величина угла не зависит от напряжения U. Поэтому при пользовании мегомметром скорость вращения ру коятки и, следовательно, напряжение генератора могут ме няться в некоторых пределах.
Отечественной промышленностью выпускаются мегоммет ры, генераторы которых развивают напряжение 500,1000 или 2500 в. Основная погрешность измерения подобных приборов обычно составляет ± 1 , 5 % •
Наибольшее распространение получили мегомметры для измерения сопротивления изоляции электрических машин, ап паратов и установок. При измерении сопротивления изоляции между жилами бронированного кабеля используется третий за жим мегомметра Э (экран). Его подсоединяют к броне кабеля и к жилам, не участвующим в измерении, и этим создают путь токам утечки кабеля от плюса генератора через зажимы Э и З к минусу помимо обмоток измерительного механизма.
Мегомметром можно не только измерять сопротивление изоляции, но с его помощью возможно определение вида по вреждения кабеля (обрыв жил, повреждение изоляции между жилами, повреждение изоляции между жилой и броней — зем лей) .
Для измерения сопротивлений порядка 109—1014 ом помимо специально для этого предназначенных мостов используются схемы разряда и заряда образцового конденсатора через из меряемое сопротивление Rx. Этот метод здесь не рассматри вается.
265
Рассмотренные схемы и приборы разрешают измерять со противление величиной от десятитысячных долей ом до 10І 4 ол/ с невысокой точностью. Если требуется измерить сопротивле
ние меньшей величины |
или с большей |
точностью, то исполь |
зуются приборы сравнения, т. е. мосты |
и компенсаторы, при |
|
точности измерения до |
±0,001% (см. гл. V I ) . |
§ 2. И З М Е Р Е Н И Е АКТИВНОГО И РЕАКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИИ МЕТОДАМИ АМПЕРМЕТРА, ВОЛЬТМЕТРА И ВАТТМЕТРА
Помимо использования для измерения этих сопротивлений мостов переменного тока (см. гл. V I , § 3) подобные измерения можно осуществлять с помощью амперметра, вольтметра и ваттметра.
Схемы измерения активного и реактивного сопротивлений на переменном токе по методу амперметра, вольтметра и ватт метра приведены на рис. ѴІІ-5, а, б. Рассмотрим схему рис. VI1-5, а. Начало обмотки напряжения ваттметра включено до его обмотки тока. Поэтому ваттметр реагирует на напряжение, равное сумме напряжений на измеряемом сопротивлении, на амперметре и обмотке тока ваттметра.
Рис. ѴІІ-5
Обозначим полные сопротивления элементов схемы:
Zx |
— Rx ± jXx |
—измеряемое сопротивление; |
|
ZA |
— RA-\-jXA |
—сопротивление |
амперметра; |
ZAW=RAW+jXAW |
—сопротивление |
обмотки тока ваттметра. |
266
Если разделить показание вольтметра |
Uv—U |
на |
показа |
||||
ние амперметра |
IA—L |
то получим величину общего |
сопро |
||||
тивления цепи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— • ' о б щ , |
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
2 ' о б щ = |
V / ? о б щ - ( - ^ о б щ = 1/А(^Л- + |
/<АЧ"^Л1^)" + |
( А ' Х - Г А ' Л - Т - А ' Л ^ , ) - . |
||||
По |
показанию |
ваттметра |
определяется |
потребляемая |
|||
схемой активная |
мощность Р, которая равна |
|
|
||||
|
P w = Р - / 2 / ? о б щ = Р (Rx + R A + R A W ) . |
|
|
||||
Отсюда |
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Room — R x |
-f" |
"T ^?Л№ : |
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и искомое активное сопротивление определится |
|
|
|||||
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
R x = = z ~ j : 1 |
RA |
RAW |
|
|
|
Общее реактивное сопротивление |
|
|
|
||||
|
А ' о б щ — Хх |
+ ХА -f- XAW |
= і / z%oia — |
^ о б щ |
— |
|
Теперь |
определяется |
-искомое реактивное |
сопротивление |
Хх — |
А'общ — ХА — XAW |
= — | / U2 — ^—j- |
j — ^ л — XAW. |
Рассмотренная схема используется для измерения больших сопротивлений, когда Zx > ZA -f- Z ^ , т. е. когда можно пре небречь падением напряжения на амперметре и обмотке тока ваттметра.
Рассмотрим теперь схему рис. ѴІІ-5, б. Начало обмотки на пряжения ваттметра включено после амперметра, поэтому ток амперметра и обмотки тока ваттметра будет складываться из токов трех параллельных ветвей: измеряемого сопротивления, сопротивлений вольтметра и обмотки напряжения ваттметра.
Обозначим полные проводимости параллельных ветвей:
Ух — gx-f j^x —измеряемого сопротивления; Уѵ — gv — jby —обмотки вольтметра;
Уу\ѵ — ëvw ~~ Jbvw ^обмотки напряжения ваттметра.
267
Величина общей полной проводимости |
равна |
|
|||||
Уобщ = V g'oöm + ьіш |
= V(gx |
+ gv |
+ |
gvw)2 |
+ |
Фх + ьѵ + |
bvw)\ |
Ваттметр покажет мощность, |
которая |
равна |
|
|
|||
PW = P=U* |
£обш = |
С / 2 |
(gx |
+ gv |
+ |
gvw). |
|
Отсюда определяется значение активной проводимости иско мого сопротивления
Р |
|
|
_ |
gx -~ цг |
|
ёѵ |
gvw |
По показаниям вольтметра |
Uv |
|
и амперметра ІА определя |
ются |
|
|
|
ÏД |
І |
= |
1 Г о I /о |
Уобщ — ——— = — - |
V £общ "Г Ои бщ. |
||
U у |
и |
|
|
Отсюда
Теперь находится значение реактивной проводимости со противления
Ьх |
= hum |
— by — b v w |
1 |
/ |
Р |
|
I |
Р |
—by |
— b v w . |
|||
=-- — |
|
— I — ) |
|||||||||||
|
Зная gx |
и bx, |
можно |
определить искомые |
активное |
Rx |
|||||||
и |
реактивное Хх |
сопротивления: |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
D |
— _S_X |
__ |
|
|
gx |
|
|
|
|
|
|
|
|
Х |
У2х |
|
g*x |
+ |
Ь\ |
|
|
|
||
|
|
|
X w |
= ±х_ |
_ |
|
|
ъх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У2х |
|
g2x + b-x |
' |
|
|
|
|||
|
Вторая схема |
разрешает измерять |
Rx |
и Хх |
с меньшей |
по |
|||||||
грешностью, если Ух^Уѵ^Уѵѵс- |
т - е - е |
с л |
и |
измеряемое |
сопро |
тивление значительно меньше сопротивлений обмотки вольт метра и обмотки напряжения ваттметра.
Точность измерения активного и реактивного сопротивле ний по обеим схемам невысока и зависит от классов точности выбранных измерительных приборов.
268