Файл: Атамалян Э.Г. Методы и средства измерения электрических величин учеб. пособие.pdf

ских величин, преобразуемых в электрические. В основном приме­ няют следующие схемы компенсации: а) напряжений или э. д. с. (рис. 2-22); б) электрических токов (рис. 2-23); в) уравновешенного

моста.

Схема, показанная на рис. 2-22, является наиболее распростра­ ненной. В этой схеме измеряемое напряжение Ux уравновешивается равным, но противоположным по знаку известным компенсирующим напряжением UK. Падение напряжения UK создается на изменяемом по величине компенсирующем образцовом сопротивлении RKтоком /. Изменение сопротивления RKпроисходит до тех пор, пока UKне будет равно UK. Момент компенсации (уравновешивания) определяют по от­ сутствию тока в цепи гальванометра Г магнитоэлектрической системы; мощность от объекта измерения при этом не потребляется.

Компенсационный метод имеет большое практическое применение и обеспечивает высокую точность измерения. Устройства, служащие для выполнения измерений ком­ пенсационным методом, называют

потенциометрами или компенсаторами. В практических схемах компенсаторов для обеспечения необходимой точности измерения ток I в рабочей цепи определяют не амперметром непосредственной оценки, а компенсационным методом с помощью эталона э. д. с. нор­ мального элемента. Нормальные элементы обеспечивают постоянную во времени э. д. с., равную 1,01865 В при температуре 20° С, внутрен­ нее сопротивление 500 1000 Ом, ток перегрузки 1 мкА. С измене­ нием температуры окружающей среды величина э. д. с. уменьшается на каждый градус повышения температуры:

компенсатора представлена на рис. 2-24.

Схема содержит источник вспомогательной э. д. с. EBZп для питания рабочей цепи, в которую включают регулировочное Rp, компенсирую­ щее RKи образцовое RB сопротивления. К зажимам НЭ подключают нормальный элемент, э. д. с. которого Ев э, к зажимам х — искомую э. д. с. Ех. В качестве индикатора равновесия используют высокочув­ ствительный гальванометр Г.

При работе с компенсатором выполняют две операции:

45

1.Устанавливают ток I в рабочей цепи компенсатора с помощью источника вспомогательной э. д. с. Ев<:п (положение 1 переключателя Я).

2.Измеряют искомую э. д. с. Ех (положение 2 переключателя Я). Для установки рабочего тока предварительно определяют темпе­

ратуру окружающей среды, затем по формуле (2-65) вычисляют точное значение э. д. с. нормального элемента для данной температуры. Далее устанавливают образцовое сопротивление Я„, значение которого вы­

для измерения ЯЛ.переключатель Я ставят в положение 2 и регулировкой образцового компенсирующего сопро­ тивления R&вновь доводят до нуля ток в цепи гальванометра Г. Тогда

Рис. 2-25. Схема замещающих декад

теля Я; R'K— величина образцового компенсирующего сопротивления, при которой имеет место состояние равновесия.

Сопротивление RKвыполняют по специальным схемам, которые обе­ спечивают постоянное сопротивление между точками 3 и 4 и перемен­

46

с замещающими (двойными) декадами все секции верхних декад пол­ ностью дублированы соответствующими секциями нижних декад. Переключатели двух одинаковых декад связаны механически. При перемещении переключателей общее сопротивление остается неиз­ менным, при этом если уменьшаются сопротивления верхних декад, то увеличиваются сопротивления нижних декад, и наоборот. Компен­ сирующее напряжение можно снимать с верхних или нижних декад. Каждая последующая декада имеет сопротивление секции в десять раз меньше предыдущей. В схеме с шунтирующими декадами при каж­ дом положении двойных переключателей одна секция R верхней де­ кады шунтируется девятью секциями нижней декады, при этом общее сопротивление между точками 3 и 4 (см. рис. 2-24) остается неизмен­ ным. Ток через секции R нижней декады Г в десять раз меньше тока / через секции сопротивлений верхней декады, т. е.

(2-68)

Компенсирующее напря­ жение можно определить так:

UK= mUA + nUб , (2-69)

циях соответствующих декад.

Рассмотренные варианты выполнения сопротивления RK обеспе­ чивают неизменность его полной величины, а следовательно, и неиз­ менность рабочего тока / в момент компенсации, если э. д. с. вспомо­ гательного источника Ев<:„ = const.

В зависимости от величины сопротивления рабочей цепи компенса­ торы постоянного тока делят на компенсаторы:

большого сопротивления — высокоомные 10 -т- 40 кОм, ток рабо­ чей цепи 10“3 -г- 10-4 А, порядок измеряемого напряжения 1 -4- 2,5 В, точность измерения 0,02% от измеряемой величины;

малого сопротивления — низкоомные 10 -г- 1000 Ом; ток рабочей цепи 10-1 -т- 10~3 А, порядок измеряемого напряжения до 100 мВ.

Схемные решения и конструкции компенсаторов постоянного тока могут быть различны.

Компенсационный метод измерения на постоянном токе широко применяется для измерения напряжения или э. д. с., а также величин, функционально связанных с ними (тока, мощности, сопротивления). Высокоомные компенсаторы с ручным уравновешиванием (лаборатор­ ные) используют для поверки приборов магнитоэлектрической, элек­ тродинамической систем высокого класса точности 0,1; 0,2; 0,5. Для массовых однотипных поверок приборов применяют переносные и по­ луавтоматические компенсаторы. Низкоомные компенсаторы с ручным

47

уравновешиванием (лабораторные и переносные) предназначаются для измерения малых э. д. с. и напряжений источников с малым внутрен­ ним сопротивлением. Автоматические компенсаторы служат для не­ прерывного измерения (регистрации) величины э. д. с. или функцио­ нально связанной с ней температуры.

Компенсаторы переменного тока. Эти компенсаторы применяют для измерений на промышленной частоте. Чтобы уравновесить изме­

ряемое напряжение Uх — Uxe'9x компенсирующим напряжением UR =

=Нке/Фк, необходимо выполнение следующих условий: равенство напряжений Ux — UKпо модулю, противоположность их фаз tp* —<рк =

=180°; равенство частот; одинаковая форма измеряемого и компенси­ рующего напряжений. Компенсаторы переменного тока менее точны по сравнению с компенсаторами постоянного тока, так как отсутствует

эталон э. д. с. переменного тока.

§ 2-5. Комбинированные измерительные приборы

Комбинированный прибор (ампервольтомметр) является универ­ сальным измерительным прибором, с помощью которого можно осущест­ влять приближенные измерения токов, напряжений в цепях постоян­ ного и переменного тока частотой примерно от 20 Гц до 20 кГц и выше, сопротивления постоянному току и емкости. Измерительным механиз­ мом этого прибора служит стрелочный микроамперметр магнито­ электрической системы, для которого в паспорте ампервольтомметра указываются внутреннее сопротивление и ток полного отклонения под­ вижной системы. Включение магнитоэлектрического микроамперметра

визмерительную цепь через различные шунты и добавочные резисторы позволяет использовать ампервольтомметр в качестве многопредель­ ных амперметра и вольтметра постоянного тока (см. § 4.2, 4.5). Для измерения переменных напряжений и токов микроамперметр включают

визмерительную цепь с полупроводниковым выпрямителем (работаю­ щим в режиме одноили двухполупериодного выпрямления) через добавочные сопротивления и шунты (см, § 4.4, 4.7). Таким образом, ампервольтомметр работает как многопредельный вольтметр и ампер­ метр переменного тока детекторной системы. Градуировку его шкалы выполняют в действующих значениях переменного тока синусоидаль­ ной формы. Входное сопротивление вольтметра зависит от предела измерения и указывается, как Ом/В.

Для непосредственного отсчета сопротивления резистора микро­ амперметр включают последовательно с измеряемым сопротив­

лением и вспомогательным . источником постоянного напряже­ ния.

При непосредственном отсчете емкости источником питания служит сеть переменного тока промышленной частоты. При напряжении U образцовые емкости, включенные последовательно с прибором, от­ клоняют стрелку на всю шкалу (см. § 8.1). Измеряемая же емкость конденсатора, подключенного параллельно прибору, уменьшает его показания и позволяет определить Сх.

48