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: 133
Скачиваний: 2
это схематически .показано на рис. II-8, б. Между каждыми дву мя контактными колодками в области разделяющей их щели просверлено общее для обеих колодок конусное отверстие. Если в это отверстие вставить также и конусный контактный штепсель, то сопротивление магазина,.находящееся между эти ми контактными колодками, окажется замкнутым накоротко. Таким образом, при вставленных во все контактные гнезда магазина штепселях его сопротивление равно нулю, а при выни мании того или иного штепселя из его гнезда в цепь магазина вводится соответствующее сопротивление. С помощью указан ных четырех сопротивлений в каждой группе их (для соответ
ствующего значения п) |
при обоих вариантах |
можно набрать |
любое щелое значение |
сопротивления от 0 до |
10 (1-10" ом). |
На рис. ІІ-8, а показан |
набор значения 2,7 ом. |
|
а.) |
|
|
|
Р и с . II-8 |
|
|
На рис. II-9 показана электрическая и конструктивная |
схе |
||
ма магазина сопротивлений, |
выполненного по второй разно |
||
видности (часто |
называемого |
«одноштепсельным», имеющим |
|
только по одному |
штепселю на каждую декаду). В этом |
слу |
чае на каждый порядок значений в магазине имеется 11 сопро тивлений разных величин (от 0 до 10-10" ом) и при установке
на магазине |
любого целого значения |
в этих пределах (на дан |
|||
ной |
декаде) |
включается только одно |
из этих |
11 сопротивле |
|
ний |
с помощью единственного штепселя |
(например, на рис. |
|||
II-9 показан |
набор 8,3 ом на двух декадах |
с |
помощью двух |
||
штепселей). |
|
|
|
|
При хорошем механическом выполнении конусных штеп сельных контактов они имеют в несколько раз меньшее и бо лее стабильное (приблизительно до 0,0001 ом) значение пере ходного сопротивления, чем щеточные контакты рычажных ма газинов, и позволяют создавать более точные магазины (в осо бенности малоомные). Однако в применении они значительно менее удобны, чем рычажные магазины: для перехода от одно-
40
го значения сопротивления к другому в штепсельном магази не первой разновидности надо вынуть ряд штепселей, вставить несколько других; в этот промежуток времени сопротивление магазина будет принимать какие-то совсем иные зна чения. Отсчет суммарного значения сопротивления магазина определяется суммированием отдельных значений сопротивле
ний, |
соответствующих |
«открытым» гнездам |
(без штепселей). |
|||||||||||
В магазине |
другой |
|
разновидности |
|
|
|
||||||||
отсчет определяется проще: на каж |
|
|
|
|||||||||||
дый |
порядок |
значения |
сопротивле |
|
|
|
||||||||
ния |
(значения |
п) |
имеется |
только |
|
|
|
|||||||
один штепсель и соответственно од |
|
|
|
|||||||||||
но значение сопротивления. Но в |
|
|
|
|||||||||||
процессе регулирования при каж |
|
|
|
|||||||||||
дом изменении значения его сопро |
|
|
|
|||||||||||
тивления |
(при |
переносе |
любого |
его |
|
|
|
|||||||
штепселя из одного гнезда в другое) |
|
|
|
|||||||||||
цепь |
магазина |
оказывается |
|
вообще |
|
|
|
|||||||
разомкнутой, что во многих случаях |
|
|
|
|||||||||||
вызывает |
значительные |
неудобства. |
|
|
|
|||||||||
Оба |
рассмотренных |
выше типа |
|
|
|
|||||||||
магазинов |
сопротивлений |
|
MCP |
и |
|
|
|
|||||||
МСШ |
малопригодны |
для |
выполне |
|
|
|
||||||||
ния весьма -высокоомных магазинов, |
|
|
|
|||||||||||
с сопротивлениями |
порядка |
десят |
|
|
|
|||||||||
ков, |
сотен |
Мом |
и выше |
(с |
|
приме |
|
Рис. |
11-9 |
|||||
нением |
сопротивлений |
из |
микро |
|
|
|
||||||||
провода в |
Советском |
Союзе |
разработаны и |
изготавливаются |
||||||||||
магазины |
до |
1000 и |
10 000 |
Мом). |
В |
конструкциях |
обоих ти |
|||||||
пов магазинов неподвижные контакты в их |
переключающих |
|||||||||||||
устройствах |
приходится |
располагать |
близко |
друг |
к другу, |
при этом трудно обеспечить достаточно высокое сопротивле
ние изоляции между ними. Поэтому |
весьма многоосные |
ма |
||
газины сопротивлений выполняются |
двух |
других |
типов: МСЗ |
|
и МСВ. |
|
|
|
|
Магазины сопротивлений типа МСЗ |
с зажимным пере |
|||
ключающим устройством по существу никакого |
переключа |
|||
ющего устройства вообще не имеют: каждое из отдельных |
со |
|||
противлений магазина электрически изолировано от всех |
ос |
|||
тальных и имеет свои отдельные два |
выводных |
зажима |
на |
изоляционной панели магазина. Правда, все эти зажимы рас положены на панели в определенном геометрическом порядке, дающем возможность, например, с помощью прилагаемых к магазину соединительных перемычек соединять в общую по следовательную цепь желаемое число отдельных сопротивле ний. При этом зажимы отдельных сопротивлений могут быть расставлены на значительных расстояниях друг от друга, чем обеспечиваются необходимые высокие значения сопро-
41
тивления изоляции между ними. Применение таких магазинов, конечно, значительно менее удобно, чем рычажных или даже штепсельных.
Электрическая схема магазинов типа МСВ с вилочным переключающим устройством практически та же, что и у ры чажных магазинов, с тем только различием, что вместо непод вижных контактов переключателя рычажного магазина, распо ложенных на полуокружности, в магазинах типа МСВ устрое ны металлические цилиндрические гнезда, расположенные по окружности на изоляционной панели магазина, на значитель ном расстоянии друг от друга. В центре этой окружности рас положено еще одно такое же гнездо, включенное в схему ма газина так же, как подвижный контакт в схеме рычажного ма газина (см. рис. II-7). Изменения сопротивления в таком ма газине осуществляются с помощью специальной штепсельной вилки, два штепсельных штыря которой соединены друг с дру гом накоротко: один из штырей этой вилки всегда вставляют в центральное гнездо переключателя, а другой — в то из гнезд, расположенных по окружности, которое соответствует вклю чению в цепь магазина нужного числа сопротивлений данной декады. Процесс переключения в этом случае менее удобен, чем в случае рычажного магазина, и при нем неизбежны раз рывы цепи магазина; считывание значения установленного сопротивления почти столь же просто, как и в рычажном ма газине.
Что касается самих сопротивлений магазинов сопротивле ний, то принципы их конструирования и технологии изготовле ния те же самые, что и в случае измерительных катушек со противления, но только осуществляются обычно с несколько меньшей тщательностью, поскольку уровни точности магази нов сопротивления ниже, чем у измерительных катушек.
Значительно более сложной является задача создания без реактивных магазинов сопротивлений, чем измерительных ка
тушек |
(такие |
'магазины |
тоже |
предусматриваются |
ГОСТ |
7003—64—«Магазины переменного |
тока») .в тех случа |
ях, когда в -магазине имеются как малоомные, так и многоомные сопротивления. Трудности при этом заключаются не в из готовлении безреактивных сопротивлений для таких магази нов, а в способе монтажа его внутренней электрической цепи. Когда в эту цепь введены только малые сопротивления, ее мон таж (включая конструкцию переключателей и выводных зажимов) должен быть выполнен бифилярно, для предельного снижения индуктивности цепи, значительная емкость в ней была бы безвредна. При введении в эту же цепь много- омпых сопротивлений надо иметь минимальную емкость цепи, а ее индуктивность, даже значительная, была бы безвредна. Поэтому для этого случая монтаж цепи магазина должен быть выполнен совсем иначе, чем в предыдущем случае: прямой и
42
обратный проводники цѳпи должны быть предельно удалены один от другого. Фактически эта задача решается двумя ме тодами. Первый метод — компромиссный: цепь магазина вы полняют не строго бифилярной, но и не с большой индуктив ностью. При этом магазин имеет малую постоянную времени при средних значениях сопротивления, но значительные поло жительные постоянные времени при малых значениях сопро
тивления и большие отрицательные постоянные |
времени |
при |
||||||||
больших значениях сопротивления. При втором |
методе |
мон |
||||||||
таж |
декад |
малых сопротивлений |
(менее |
100 ом) |
выполняют |
|||||
предельно |
бифилярно |
и |
делают от |
этой |
части |
цепи |
||||
магазина выводы |
на отдельную |
пару |
зажимов |
(тоже |
осо |
|||||
бой, |
бифилярной, |
конструкции). |
Монтаж |
более многоом- |
||||||
ных |
декад, |
включенных |
в |
цепи |
магазина |
последовательно |
с малоомными, выполняется уже не бифилярно, и от всей цепи магазина делается вывод на другую пару зажимов обыкновен ной конструкции. При применении магазина при значениях со противления до<~ 100 ом пользуются «бифилярньгми» зажима ми, магазин имеет малые постоянные времени; при больших значениях сопротивления используют обыкновенные зажимы магазина и все его декады (включая и малоомные декады для возможности тонкого и точного изменения больших значе
ний сопротивления магазина). Постоянная времени |
магазина |
||||
и в этом случае невелика, поскольку |
она определяется |
выпол |
|||
нением многоомных |
декад (небифилярным), |
а бифилярное |
|||
выполнение малоомных декад нисколько делу |
не вредит, по |
||||
скольку оно ограничивается только |
этими декадами. |
Подоб |
|||
ную конструкцию имеют некоторые |
отечественные |
магазины, |
|||
например, рычажный |
Р517 и штепсельный Р58. |
|
|
|
|
ГОСТ 7003—64 предусматривает |
для магазинов |
сопротив |
лений 7 классов точности: 0,01, 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5 и 1,0. В случае одно-, двух- и трехдекадных магазинов первых трех классов точности и одно- и двухдекадных магазинов более грубыіх классов точности число, обозначающее данный класс точности, выражает предельное допустимое значение (в про центах) основной погрешности любого значения сопротивле ния, набранного на этом магазине. В случае магазинов с боль шим числом декад при наборе на магазине относительно малых значений сопротивления (с использованием только малоом ных декад магазина) допустимая погрешность несколько уве
личивается |
|
. |
|
, |
|
|
V |
|
|
|
|
|
I |
доп |
|
|
|
где и—число, |
обозначающее |
класс |
точности |
магазина; |
|
b—число, |
равное от 2 а в случае класса 0,01 до 0,1 а в слу |
||||
чае класса |
1,0; |
|
|
|
|
m—число |
декад магазина; |
|
|
||
R—значение |
набранного |
на |
магазине |
сопротивления. |
43
Согласно ГОСТ 7003—64 значения сопротивления одной ступени магазина могут быть от 1 - Ю - 2 до 1 -101 0 ом. При этом значения от 1 • 106 ом и выше практически осуществимы и введены в этот ГОСТ только благодаря отечественной разра ботке микропровода.
§ 3. МЕРЫ ИНДУКТИВНОСТИ И ВЗАИМНОЙ ИНДУКТИВНОСТИ.
МАГАЗИНЫ
А. Измерительные катушки индуктивности и взаимной индуктивности
Измерительные катушки индуктивности представляют со бой обмотку из изолированного медного привода, укреплен ную на жестком изоляционном каркасе, на нем же укрепляют
ся |
и выводные зажимы обмотки. На рис. П-10 |
схематически |
|||
изображена |
одна |
из наиболее |
распространенных |
конструкций |
|
(в |
разрезе) |
. При |
изготовлении |
катушки провод |
обмотки туго |
наматывается на каркас и обмотка пропитывается расплав ленным парафином, церезином или подобным веществом для достижения монолитности обмотки. Для изготовления обмот ки обычно применяется провод особой конструкции — много жильный, из нескольких десятков тонких, изолированных каж дый по отдельности проводничков, особым образом перевитых друг с другом (так, чтобы на определенном участке длины провода каждый из проводничков в одинаковой мере побывал как во внутренних слоях провода, так и во внешних). Такой провод, называемый литцендратом, применяется в катушках индуктивности для предельного снижения поверхностного эф фекта в них при применении на повышенных и высоких часто тах, способного вызвать изменение как их активного сопро тивления, так и индуктивного.
44
При выполнении катушки по рис. 11-10, при приблизитель ном соблюдении показанных па рисунке пропорций геометри ческих размеров, получают наибольшее значение постоянной
|
L |
|
|
времени |
катушки х = ~ і ^ П Р И данном объеме или весе |
обмот |
|
ки. Однако такая конструкция обладает, |
по крайней |
мере, |
|
двумя |
существенными недостатками: |
сильно подвержена |
влияниям посторонних (переменных) магнитных полей и име ет значительную междувитковую емкость. Последнее приво
дит к тому, |
что значение индуктивности катушки становится |
|||
зависимым |
от частоты: если заменить эффект распределенной |
|||
междувитковой емкости на эффект от некоторой |
эквивалент |
|||
ной емкости |
Сэ , шунтирующей всю обмотку целиком, то мож |
|||
но показать, что значение индуктивности |
такой |
катушки /-„> |
||
при некоторой частоте со = 2л/ будет равно |
|
|
||
|
Lo = L Q {1 + o>2C3Ln), |
|
|
|
где Lo—индуктивность |
катушки при очень |
низкой |
частоте или |
|
на постоянном |
токе. |
|
|
|
Например, катушка 1 гн, имеющая емкость |
С э порядка 30 пф, |
|||
при частоте /=3000 гц |
имеет значение индуктивности, пример |
но на 1,1% большее, чем при низкой частоте.
Для снижения влияния посторонних магнитных полей ка тушки индуктивности выполняют либо астатическими, либо тороидальными. При астатическом выполнении катушки ее обмотка состоит из двух (в простейшем случае) подобных друг другу поло'вин, расположенных рядом, с параллельным направ лением их геометрических осей, как показано на рис. 11-11. Эти две половины обмотки электрически соединены друг с дру гом последовательно, но так, что направления их магнитных потоков пространственно взаимно противоположны, и факти чески возникает общий «кольцевой» поток, пронизывающий обе половины о! бмотки.
Если такая катушка оказывается в зоне действия посторон него равномерного магнитного поля, то при увеличении вслед ствие этого результирующего потока сквозь одну половину об мотки результирующее, суммарное потокосцепление катушки, а вместе с ним и значение ее индуктивности останутся неиз менными, так как сквозь другую половину обмотки этот поток уменьшится на такую же величину. Однако значение постоян ной времени катушки % при такой конструкции получается меньшим, чем при конструкции по рис. 11-10. Наиболее полное астатирование достигается при тороидальном выполнении ка тушки с одновременным некоторым снижением ее междувит ковой емкости, но при этом постоянная времени получается в несколько раз меньшей, чем при конструкции по рис. 11-11.
45