Порядок выполнения работы

Изучить мосты переменного тока и мостовые методы измерения параметров электрических цепей [8, с.190-195, 198-205]. Составить список приборов с полной их характеристикой.

Подготовить к работе осциллограф С1-65, для чего переключатель Вольт/дел установить в положение 5 В/дел. Включить осциллограф на прогрев. Переключатель = ┴ ~ установить в положение ~ . Переключатель источника синхронизирующего сигнала (ВНУТР.; СЕТЬ; 1:1; 1:10; ВНЕШ.) установить в положение СЕТЬ. Переключатель Время/дел установить на отметку 2 mS/дел.

Подготовить к работе вольтметр В3-38, для чего переключатель пределов измерения установить на отметку 30 V. Включить вольтметр на прогрев.

5.1. Собрать схему моста рис.5.1,б, используя в качестве нуль-индикатора параллельно включенные вольтметр и осциллограф. Напряжение питания моста снимается с клемм 1, 3 стенда. Установить заданные преподавателем значения C_X (0.1-1.0 мкФ), R_X (100-900 Ом), R₂ = 4000 Ом, R₄ = 8000 Ом.

Включить питание моста выключателем на стенде. Установить такой предел измерения вольтметра В3-38, при котором стрелка находилась бы в средней части шкалы. Установить C_N = 0, R₃ = 0. Поочередно изменяя сначала C_N, а затем R₃ (начиная со старших декад), приведите стрелку В3-38 к минимальному показанию. Уменьшая предел измерения В3-38, продолжите приведение стрелки индикатора к минимальному показанию.

ВНИМАНИЕ! Если при уравновешивании моста стрелка вольтметра «зашкалит», нужно увеличить предел измерения вольтметра.

Значения плеч моста записать в таблицу 5.1.

Таблица 5.1

Измерение емкости конденсатора с малыми потерями

Установлено на магазинах

Вычислено

CX' мкФ

RX' Ом

R2 Ом

R4 Ом

CN мкФ

R3 Ом

CX мкФ

RX Ом

tg

SC мВ/мкФ

SR мВ/Ом

Cx %

Rx %

По уравнениям (5.5, 5.6) вычислить C_X, R_X, tg. Результаты вычислений занести в таблицу 5.1.

Несколько нарушив равновесие моста (за счет малого изменения C_N), определите чувствительность моста к изменению емкости по уравнению:

S_C = U_2-4/C_N [мВ/мкФ]. (5.19)

Восстановите равновесие моста. Несколько нарушив равновесие моста (за счет малого изменения R₃), определите чувствительность моста к изменению сопротивления по уравнению:

S_R = U_2-4/R₃ [мВ/Ом]. (5.20)

Результаты вычислений занести в таблицу 5.1.

Задание для самостоятельных исследований

По уравнениям (5.7) вычислить модули комплексных сопротивлений Z₁ и Z₃, считая, что f = 50 Гц. Установить R₂ = Z₁, R₄ = Z₃ и определить чувствительность моста (предварительно уравновесив мост). Вычислить относительные погрешности измерения емкости _Cx и сопротивления _Rx

_Cx = [(C_X - C_X^')/C_X^'] 100 [%];

_Rx = [(R_X - R_X^')/R_X^'] 100 [%]. (5.21)

Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 5.1.

Отключить напряжение питания моста.

5.2. Собрать схему рис.5.1,в, используя в качестве L_X катушку взаимоиндуктивности, включенную по схеме рис.5.1,г; R₂ = R₃ = 200 Ом; R₁ задается преподавателем (0.1-1.0 Ом). Установить предел вольтметра 30 V, C_N = 0, R₄ = 99999,9 Ом. Включить питание моста.

Поочередно изменяя C_N и R₄, уравновесить мост. Отключить питание моста. Значение плеч моста занести в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

Измерение индуктивности

Установлено на магазинах				Вычислено
R2 Ом	R3 Ом	R4 Ом	CN мкФ	LX Гн	RX Ом	Q

По уравнениям (5.9, 5.10) вычислить L_X, R_X, Q. Результаты вычислений занести в таблицу 5.2.

Включить катушки взаимоиндуктивности по схеме рис.5.1,д. Повторить измерения индуктивности. Вычислить коэффициент взаимоиндуктивности по формуле (5.11).

Задание для самостоятельных исследований

Соберите схему рис.5.1,е. Установите R₁ = 80000 Ом; R₂ = 40000 Ом; R₃ = R₄; C₃ = C₄. Изменяя одновременно сначала C₃ и C₄, затем R₃ и R₄, уравновесьте мост, добиваясь минимальных показаний вольтметра. Зарисуйте осциллограммы напряжений в диагоналях моста 1-3 и 2-4 (переключатель Время/дел осциллографа должен быть на отметке 2 mS/дел). По формуле (5.15) вычислите частоту напряжения питания моста.

Объясните, почему нуль-индикатор не показывает ноль при равновесии моста? Какого типа нуль-индикатор нужно применять в данном случае? Почему осциллограммы напряжений U_2-4 и U_1-3 при равновесии моста имеют различный вид? В чем их основное отличие? Определите коэффициент нелинейных искажений, воспользовавшись расчетными зависимостями работы №3.

5.3. Соберите схему рис.5.1,ж. Установите C_Xo = 0.15 мкФ; R_X = (1000-9000 Ом). Уравновесьте мост. Изменяя C_X, снимите зависимость напряжения в диагонали 5-4 от изменения емкости C_X. При смене знака C_X меняется фаза напряжения U_5-4, что отчетливо видно на осциллографе.

При построении графика U_5-4 = F(C_X) смену фазы сигнала условно учитывайте изменением полярности U_5-4. Отключите питание стенда, вольтметра и осциллографа.