книги из ГПНТБ / Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник

соединении по схеме на рис. 5-44 одинаковый ток будет проходить в приборе й источнике питания.

В цепях высокого напряжения независимо от рода тока и частоты следует включать амперметр в участок цепи с потенциалом, равным или близким к потенциалу земли, еще и потому, что в противном случае создается опасность для экспериментатора, могут возникать допол­ нительные погрешности от электрического поля, создаются неблагоприятные условия для работы изоляции прибора, которая в этом случае должна находиться в соответствии с рабочим напряжением измеряемой цепи.

Погрешности при измерениях в цепях высокой частоты могут происходить не только от влияния параметров при­ бора на режим работы цепи и изменения значения изме-

ряемои величины, но также и от того, что последняя может измеряться неправильно. В самом деле, если в цепь изме­ ряемого тока включен амперметр, схема которого дана на рис. 5-39, я, то часть измеряемого тока ответвится че­ рез емкость С12 и, следовательно, ток, идущий по измери­ тельному механизму (ветвь г, L ) , которым определяется показание амперметра, будет меньше тока, идущего по цепи и подлежащего измерению. Погрешность, вызван­ ная этим обстоятельством, будет увеличиваться с увели­ чением частоты. Она может быть особенно большой, если частота измеряемой цепи окажется близкой или равной частоте контура г, L и С (рис. 5-39, а) амперметра (собствен­ ная частота амперметра), что для высокочастотных ампер­ метров иногда имеет место при частоте порядка 10°—101 0 Гц.

С повышением частоты, а следовательно, с уменьше­ нием длины волны линейные размеры цепей становятся

180

соизмеримыми с длиной волны. При измерениях токов и напряжений в таких цепях показания приборов зависят от места их расположения в цепи. При измерениях в це­ пях высокой частоты применяются приборы толькоспе­ циальных конструкций, удовлетворяющие следующим ос­ новным требованиям:

1. Принцип работы прибора обеспечивает отсутствие влияния частоты на его показания в рабочем диапазоне частот.

2.Собственные емкость и индуктивность, входные ем­ кости и индуктивности и мощность потерь в приборе должны быть малы.

3.Частота собственных колебаний прибора должна быть сравнительно высока.

4.Линейные размеры прибора должны быть малы по сравнению с длиной волны измеряемой величины.

Чем выше частота, тем труднее изготовить прибор, удовлетворяющий указанным требованиям. Это является одной из причин того, что при частотах выше 109 —101 0 Гц измерения тока и напряжения заменяют измерениями сопротивления и мощности. К системам, пригодным для работы при повышенной и высокой частотах, относятся термоэлектрическая, тепловая, электронная, выпрями­ тельная и электростатическая.

Глава шестая

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ

СОПРОТИВЛЕНИЙ

Сопротивление — один из важнейших параметров элек­ трической цени. Одни сопротивления сохраняют свои значения в различных условиях, другие, наоборот, изме­ няются во времени, от температуры, от влажности и т. п. Поэтому при изготовлении электрических машин, аппа-

181

ратов, приборов, при монтаже и эксплуатации электро­ установок необходимо производить измерение сопротив­ лении. Весьма разнообразны условия, в которых произ­ водятся измерения сопротивлении. Также различны тре­ бования к точности и быстроте измерений.

В некоторых случаях измерение производится в есте­ ственных условиях, конкретизировать которые невоз­ можно, в других случаях, наоборот, создаются опреде­ ленные условиядля объекта измерения. По значениям сопротивления делят на три группы: малые (1 Ом и меньше), средние (1 — 0,1 МОм) и большие (от 0,1 МОм и выше).

При измерении малых сопротивлений на результат измерения влияют сопротивления соединительных про­ водов, контактов и контактные термо-э. д. с.

При измерении больших сопротивлений необходимо считаться с объемным и поверхностным сопротивлениями и учитывать или устранять влпяпие температуры, влаж­ ности и других причин.

Измерение сопротивлений жидких проводников или проводников, обладающих высокой влажностью, напри­ мер сопротивлений заземлений, производят на переменном токе, так как применение постоянного тока связано с по­ грешностями, вызванными явлением электролиза.

Измерение сопротивлений твердых проводников про­ изводят на постоянном токе, так как при этом, с одной сто­ роны, исключаются погрешности, связанные с влиянием емкости и индуктивности объекта измерения и измери­ тельной цепи, с другой стороны, появляется возможность применять приборы магнитоэлектрической системы, имею­ щие высокую чувствительность и точность.

6-2. ОСОБЕННОСТИ И З М Е Р Е Н И Я М А Л Ы Х И Б О Л Ь Ш И Х СОПРОТИВЛЕНИЙ

При измерении малых сопротивлений, например обмо­ ток электрических машин и трансформаторов или корот­ ких проводов, возможно влияние сопротивлений соедини­ тельных проводов и переходных сопротивлений контактов на результат измерения.

Переходным сопротивлением, или сопротивлением на контактах, называют сопротивление, которое встречает электрический ток при переходе с одного проводника на другой. Переходное сопротивление зависит от поверх­ ности соприкосновения, от ее характера и состояния:

182

гладкая или шероховатая, чистая или загрязненная, на­ конец, от плотности соприкосновения и силы нажатия.

Для оценки влияния соединительных проводов и кон­ тактов на погрешность измерения малых сопротивлений используют схемы рис. 6-1 и 6-2. В первой схеме обозна­ чим показания вольтметра U'v и амперметра 1А- При этом искомое сопротивление

г'х= U'v II А = гх+ 2 г п р + 2?-к,

которое представляет собой сумму действительного зна­

Уменьшение искомого сопротивления вызовет увеличе­ ние относительной погрешности измерения, обусловленной сопротивлением соединительных проводов и сопротивле­ нием контактов.

Присоединив вольтметр к точкам 2 и 2' (рис. 6-1), т. е. к токовым зажимам, которым измеряемое сопротив­ ление включено в цепь тока, получим другое значение искомого сопротивления

r"x = Uv/lA = rx-{-2rl;,

183

которое меньше гх на величину сопротивления соедини­ тельных проводов.

Присоединив вольтметр к точкам 3, 3' (рис. 6-2), т. е. к потенциальным зажимам, расположенным между то­ ковыми зажимами, най­ дем третье значение ис­

значение напряжения на искомом сопротивлении между его потенциальными зажимами.

Применение двух пар зажимов, токовых и потенциаль­ ных при измерении малых сопротивлений, является основ­ ным приемом для устранения влияния соединительных проводов и переходных сопротивлений на результат измерения.

При измерении сопротивлений проводников с малой

30 раз. Кроме температуры и влажности, на значение сопротивления влияют род тока и испытуемое напряже­ ние, продолжительность действия его и т. п.

При измерении больших сопротивлений необходимо учитывать наличие объемного и поверхностного электри­ ческих сопротивлений. Например, при измерении сопро­ тивления изоляции кабеля гальванометром (рис. 6-3) он может показать: а) объемный ток / у , идущий от жилы

184

к оболочке кабеля через объем изоляции его; б) поверх­ ностный ток 1$, идущий от жилы к его оболочке по поверх­ ности изолирующего слоя.

Для .устранения влияния поверхностной проводимости при измерении объемного электрического сопротивления на изолирующий слой накладывают экран — охранный ви­ ток проволоки, который со­

го к электродам Б—Б, через гальванометр проходит ток, обусловленный объемным сопротивлением пластины А. Кольцо В является экраном.

Схема для определения поверхностного удельного элек­ трического сопротивления материала А дана на рис. 6-6.

При измерении больших сопротивлений необходимо проверять сопротивление изоляции самой измерительной установки, так как иначе через гальванометр может про­ ходить ток, обусловленный сопротивлением этой изоля­ ции.

6-3. ОММЕТРЫ

Приборы для непосредственного измерения сопро­ тивления (омметры) делят на две группы: с однорамрчным и с двухрамочным измерительным механизмом. У однорамочных приборов показания зависят от напряжения ис-

185.

точника питания, а у двухрамочных, называемых также омметры-логометры, не зависят от питающего напряже­ ния, что является существен­

ным достоинством последних.

Омметр питается или от внутренней батареи сухих элемен­

При постоянном отношении U/Cj угол поворота подвпжной части зависит только от сопротивления гх, значения которого наносятся на шкале.

= DI(BSw). Регулировка производится так: при присое­ диненной батарее замыкают кнопку К, накоротко замы­ кая гх (рис. 6-7), и поворотом регулировочного винта из­ меняют положение магнитного шунта, устанавливая стрелку омметра на нулевое деление шкалы прибора. Размы­ кая кнопку Л", производят измерение сопротивления гх.

1 8 6

вижной части зависит только от измеряемого сопротивле­

стора или установкой маг­ нитного шунта в положение, при котором стрелка омметра совпадает с делением шкалы оо.

Последовательная схема применяется для измерения относительно больших, а параллельная схема — для из­ мерения меньших сопротивлений, так как относительно малые сопротивления при последовательной схеме и боль­ шие при параллельной схеме мало влияют на ток в изме­ рительном механизме.

На рис. 6-9 дана схема одного из омметров типа М-371 класса точности. 1,5 с двумя пределами измерения (10.

187

и 100 Ом) с параллельной схемой и добавочным регулируе­ мым резистором. Омметры того же типа с последовательной

Две рамки измерительного механизма логометра маг­ нитоэлектрической системы (рис. 2-7) включены в две параллельные ветви (рис. 6-10). Так как токи в ветвях распределяются обратно пропорционально их сопротив­ лениям, то угол поворота подвижной части логометра

(6-3) При постоянстве сопротивлений рамок и их добавочных

тока. В последнем варианте питания возможно непостоян­ ство напряжения, вызванное неравномерностью вращения ротора генератора, но оно не влияет на отношение токов и на показание омметра.

Омметры-логометры имеют или последовательную схему включения измеряемого сопротивления гх (рис. 6-10), применяемую, как известно, при больших г, или парал­ лельную схему (рис. 6-11), применяемую при малых значениях г.

Некоторые мегомметры, кроме двух зажимов для при­

188

В качестве примера на рис. 6-12 дана схема мегомметра

ния 1—10—100 Ом; 1—10—100 кОм; 1—10 МОм; класс точности 1,5—2,5; питание от сети переменного тока 110, 127, 220 В или от аккумуляторов 6 В; 2) микроомметр

типа М246 с магнитоэлектрическим двухрамочным измери­ тельным механизмом; пределы измерения 100—1 000 мкОм; 10—100—1 000 Мом; погрешность ± (2,5—3,5) %; пита­ ние от сети переменного тока 110, 127, 220 В или от аккумулятора 2,5 В.

189