7.2 Измерение ёмкости и индуктивности

Сопротивление реальных элементов в виде конденсаторов и катушек индуктивности имеют комплексный характер. Не существует таких элементов, которые содержали бы только один из параметров – ёмкость С, индуктивность L, взаимную индуктивность М, сопротивление R.

Ёмкость или конденсатор имеет кроме чисто ёмкостного сопротивления сопротивление потерь и сопротивление изоляции между обкладками.

Катушки индуктивности имеют чисто индуктивное сопротивление, активное сопротивление катушки и межвитковую ёмкость.

Эти элементы можно представить в виде схем замещения, содержащими только два наиболее существенных элемента (R и С, R и L).

Конденсаторы характеризуются параметрами: ёмкость С и тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, который в последовательной схеме соединения отражает отношение падений напряжения на активном сопротивлении и ёмкости (применяется для конденсаторов с малыми потерями), а в параллельной схеме – отношение токов (для конденсаторов с большими потерями).

Параметры катушки индуктивности: величина индуктивности L и сопротивление потерь R или добротности Q, под которой понимают отношение индуктивного сопротивления катушки к активному

Q = ωL/R

Поэтому для измерения сопротивлений конденсатора и катушки индуктивности необходимы методы и аппаратура, позволяющие производить раздельное измерение активной и реактивных составляющих комплексного сопротивления.

Менее точные измерения выполняются с помощью амперметра и вольтметра промышленной частоты и резонансные методы на повышенных частотах.

Более точные методы выполняются мостами переменного тока.

Измерение взаимной индуктивности

Для измерения взаимной индуктивности М можно воспользоваться каким-либо методом измерения индуктивности, определяя индуктивность при встречном и согласном включениях.

Полная индуктивность при согласном включении

L′ = L₁ + L₂ + 2М

при встречном

L′′ = L₁ + L₂ - 2М

где L₁ и L₂ - индуктивности индуктивно связанных обмоток исследуемой катушки.

Взаимная индуктивность

М = (L′ - L′′)/4

Для более точного измерения М применяют специальные мостовые или компенсационные схемы.

Тема 8. Измерение частоты и угла сдвига фаз электромеханическими приборами

8.1 . Измерение частоты

Частоту измеряют самыми различными методами и приборами в зависимости от диапазона частоты, требуемой точности и других условий. Измерение промышленной частоты и частот в начале звукового диапазона (до 2 кГц) при относительно невысокой требуемой точности производится с помощью электромеханических приборов – частотомеров. Наиболее простым является электромагнитный резонансный (вибрационный) частотомер. Напряжение измеряемой частоты подводится к электромагниту, в поле которого расположены вибраторы. Они представляют собой стальные пластинки, закреплённые на одном конце, а второй конец загнут и ярко окрашен. Каждая пластинка обладает собственной частотой колебаний. При воздействии на пластинки электромагнитного поля определённой частоты пластинки начинают колебаться с разными частотами. Наиболее сильно будет колебаться пластинка, собственная частота колебания которой равна удвоенной частоте поля. Окрашенные концы вибраторов видны в прорези прибора, проградуированной в единицах частоты.

Обычно вибрационные частотомеры выполняются на небольшие пределы измерения частот (от 45 до 55 или от 450 до 550 Гц). Погрешность измерений в большинстве случаев составляет 1 – 2,5%.

Электромеханические частотомеры могут быть выполнены на основе электромагнитного, электро- и ферродинамического логометра. Принцип работы основан на зависимости значений реактивных сопротивлений электрической цепи от частоты переменного тока.