1. Общие сведения

Основными параметрами элементов и цепей с сосредоточенными параметрами являются сопротивления резисторов, емкость конденсаторов, тангенс угла потерь конденсаторов, индуктивность и добротность катушки, взаимоиндуктивность двух катушек, сопротивление колебательного контура, входное сопротивление цепи. Наиболее часто отечественные электронные измерители параметров цепей обозначают Е6 – Е7 и буквой Р.

В общем случае сопротивление цепи – комплексная величина(часто обозначение модуляи точку надопускают). Сопротивление называют активным, если оно содержит только действительную составляющую, т. е.,,. В электрических схемах роль активного сопротивления выполняет резистор. Сопротивление емкости и индуктивности носит реактивный характер, т.к. содержит только реактивную составляющуют. е.,,,. При измерений емкостного и индуктивного сопротивления имеют дело не с самой комплексной величиной, а с её модулем:,.

Фаза в выражениипоказывает опережение или отставание фазы напряжения относительно фазы тока. Так в цепи емкости фаза напряжения отстает от фазы тока на 90⁰, а в цепи индуктивности, наоборот, напряжение опережает ток на 90⁰. Ток, протекающий через активное сопротивление, совпадает по фазе с напряжением на нем. Таким образом, колебания токов (напряжений) для емкости и индуктивности находятся в противофазе (табл. 1).

Таблица 1

Сопротивление элементов

Элемент

К
аждый реальный конденсатор может быть заменен схемой замещения в виде идеального конденсатора емкостью, соединенного с активным сопротивлением, поглощающим такую же мощность, как и реальный конденсатор с потерями. Иначе говоря, потери в конденсаторе обусловлены наличием активной составляющей сопротивления. Это активное сопротивление потерь можно представить включенным последовательно с емкостью(для конденсаторов с малыми потерями, рис. 1, а), или параллельно (для конденсаторов с большими потерями, рис. 1, в).

Потери в конденсаторе принято оценивать тангенсом угла потерь . Угол представляет собой угол, который дополняет до 90^о угол сдвига фаз между током, протекающим в цепи конденсатора, и напряжением на нем.

В случае конденсатора с малыми потерями (обычно конденсатор небольшой емкости, рис. 1, б) величина потерь определяется из выражения для последовательного соединения элементов

Разделив действительную составляющую на мнимую, получим выражение для тангенса угла потерь

.

Схема замещения конденсатора с большими потерями (конденсатор большой емкости с твердым диэлектриком, рис. 1, г) предполагает параллельное соединение элементов,

.

Преобразовав выражение, получим

.

Отсюда

2. Мосты переменного тока

Мостовые измерительные схемы относят к уравновешенным цепям, в которых ток или напряжение на определенных участках цепи приводится к нулевому значению путем изменения соотношения между значениями измеряемой и образцовой величин. Приведение к нулевому значению называют уравновешиванием, или балансировкой моста.

Мостовые схемы широко применяют для измерения параметров индуктивностей , емкостейи сопротивлений . Наибольшее распространение имеет схема четырехплечего моста (рис. 2), сопротивления которого в общем случае носят комплексный характер

, ,,

Условие равновесия моста переменного тока будет определяться двумя уравнениями

. (для амплитуд),

(для фаз).

Обычно в мостах переменного тока два плеча состоят из активных сопротивлений, а два других плеча являются комплексными сопротивлениями и . Плечо моста с комплексным сопротивлением известно и называется образцовым, а– неизвестно.

Для выполнения условий равновесия необходимо наличие в плечах моста двух элементов с регулируемыми параметрами: одного активного сопротивления, а другого реактивного элемента. Поскольку изготовление высокодобротных образцовых катушек вызывает определенные трудности, то в качестве образцовой меры в мостах переменного тока применяется конденсатор. Плечо является плечом измерений пределов при всех видах измерений. В качестве сопротивления плечаиспользуют активное сопротивление.

Измерение емкости осуществляют схемой с отношением балансных плеч:и– активные балансные,– образцовое, а– измеряемое. А индуктивность измеряют схемой с произведением балансных плеч:и– активные балансные,– образцовое, а– измеряемое

В мостах переменного тока обычно используют генераторы переменного напряжения с частотами 100 и 1000 Гц.

Мостовой метод применяется и для измерения параметров электролитических конденсаторов. В этом случае переменное напряжение подается через понижающий трансформатор. Для поляризации конденсаторов в схему моста (рис. 3, а) подается дополнительное постоянное напряжение, примерно равное рабочему напряжению конденсатора .