книги из ГПНТБ / Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие]

Д ля схемы рис. V I I-1, а имеем параллельное соединение со­

Rv

Рис. VII - 1

Так как RX'-^RX, то имеет место определенная системати­ ческая (погрешность метода при измерении по этой схеме. Ве­ личина относительной погрешности определится для этой схе­ мы по формуле

вляющимся в вольтметр, можно пренебречь и неизвестное со­ противление определить по формуле

R, -Лх..

Эту схему целесообразно применять для измерения малых сопротивлений.

Во второй схеме (рис. VI1-1, б) вольтметр измеряет напря­ жение, равное сумме падений напряжения на амперметре и из­ меряемом сопротивлении. Исследуемое сопротивление опреде­ лится как

260

В этой схеме имеем последовательное соединение сопротив­ лений амперметра RA и измеряемого RX. Поэтому, при ис­ пользовании закона Ома, но показаниям приборов можно оп­ ределить сопротивление

Относительная погрешность метода измерения определяет­ ся в этом случае по формуле:

Так как рассматривается омметр магнитоэлектрической систе­ мы, то можно записать

^ом = К а.

Отсюда угол, на который отклонится стрелка омметра при прохождении по катушке его тока Уо м , может быть записан в виде

261

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

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

Для этого размыкают ключ К и изменяют положение магнит­ ного шунта до тех пор, пока стрелка не остановится на отметке

263

В логометрах угол отклонения стрелки а определяется от­ ношением токов обеих катушек. Следовательно, для нашей схемы

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

§ 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:

266

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

Отсюда определяется значение активной проводимости иско­ мого сопротивления

Отсюда

Теперь находится значение реактивной проводимости со­ противления

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

§3. ИЗМЕРЕНИ Е МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННОГО

ИПЕРЕМЕННОГО ТОКА

А.Измерение мощности в цепи постоянного тока

Вцепях /постоянного тока мощность может быть измерена либо при .помощи амперметра и вольтметра, либо ваттметром электродинамической системы. На рис. VI1-6, а, б представле­ ны две возможные схемы включения амперметра и вольтметра. Обе схемы различаются методом включения обоих приборов в схему.

Рис."ѴП-6

Мощность, определенная по показаниям обоих приборов, выражается зависимостью

где UV—напряжение, которое показывает вольтметр; ІА —ток, проходящий по амперметру.

Действительная мощность нагрузки определяется по схеме

как

^ н а г р — UR' If/.

Для схемы рис. VI1-5, а имеем

где АРу—мощность, потребляемая вольтметром.

Для схемы рис. VI1-6, б выражение мощности, определен­

где $РА —мощность, потребляемая амперметром.

269