- •Пояснительная записка
- •Тематический план
- •Введение
- •Раздел 1. Основы метрологии и электроизмерительные приборы
- •Тема 1.1 Основные понятия
- •Тема 1.2 Меры электрических единиц. Общие сведения об электроизмерительных приборах
- •Вопросы для самопроверки:
- •Раздел 2. Измерительные механизмы приборов непосредственной оценки Тема 2.1 Магнитоэлектрическая и электромагнитная системы
- •Детали и узлы общего применения.
- •Магнитоэлектрические измерительные механизмы.
- •Магнитоэлектрические логометры.
- •Электромагнитный логометр
- •Тема 2.2 Электродинамическая и ферродинамическая системы
- •Электродинамическая система
- •Логометры электродинамической системы
- •Ферродинамическая система.
- •Тема 2.3 Индукционная и другие измерительные системы
- •Индукционная система.
- •Вибрационная система.
- •Выпрямительные (детекторные) приборы.
- •Раздел 3. Измерение электрических величин Тема 3.1 Измерение тока и напряжения
- •Тема 3.2 Расширение пределов измерения
- •Добавочные сопротивления.
- •Измерительные трансформаторы напряжения.
- •Тема 3.3 Измерение сопротивлений
- •Измерение малых и средних сопротивлений методом сравнения с образцовым сопротивлением
- •Измерение средних и больших сопротивлений методом замещения.
- •Измерение средних и малых сопротивлений одинарным мостом
- •Тема 3.4 Измерение активной и реактивной мощности
- •Электродинамический ваттметр в цепи переменного тока
- •Ферродинамический ваттметр
- •Измерение мощности ваттметром с трансформатором тока
- •Измерение мощности ваттметром с трансформаторами тока и напряжения
- •Измерение мощности в трехпроводных цепях при неравномерной нагрузке фаз.
- •Измерение реактивной мощности в трехфазных цепях
- •Тема 3.5 Измерение активной и реактивной энергии
- •Тема 3.5 Измерение активной энергии в трехфазных цепях
- •Измерение реактивной энергии в трехфазных цепях
- •Электродинамический счетчик
- •Тема 3.6 Измерение коэффициента мощности
- •Электродинамические и ферродинамические фазометры
- •Электромагнитный фазометр
- •Фазоуказатель
- •Тема 3.7 Измерение частоты переменного тока
- •Электродинамические и ферродинамические частотомеры
- •Электромагнитный частотомер
- •Выпрямительный частотомер
- •Раздел 4. Измерение неэлектрических величин. Выбор электроизмерительных приборов Тема 4.1 Параметрические и генераторные преобразователи
- •Параметрические преобразователи
- •Реостатные преобразователи
- •Преобразователи контактного сопротивления
- •Тензочувствительные преобразователи
- •Термочувствительные преобразователи
- •Электролитические преобразователи
- •Индуктивные преобразователи
- •Емкостные преобразователи
- •Фотоэлектрические преобразователи
- •Ионизационные преобразователи
- •Генераторные преобразователи
- •Термоэлектрические преобразователи
- •Индукционные преобразователи
- •Пьезоэлектрические преобразователи
- •Тема 4.2 Правила выбора электроизмерительных приборов
- •Лабораторные работы:
- •Литература Основная
- •Дополнительная
- •Контрольные задания введение
- •Программа экзамена
- •Тема 4.2 Правила выбора электроизмерительных приборов 104
Тема 3.3 Измерение сопротивлений
Студент должен
знать:
-
приборы для измерения сопротивлений;
-
косвенные методы измерения сопротивлений;
уметь:
-
выбирать метод измерения;
-
для косвенных методов проводить расчеты;
-
пользоваться омметром.
Омметры, особенности работы, правила пользования. Особенности измерения больших и малых сопротивлений. Методы сравнения, измерение мостом. Измерение сопротивления изоляции мегомметром.
Материал для изучения
Рис. 3.3.1. Омметр с последовательной схемой
|
Рис. 3.3.2. Омметр с параллельной схемой
|
Омметры. Приборы для непосредственного измерения сопротивления (омметры) делят на две группы: с однорамочным и с двухрамочным измерительным механизмом. У однорамочных приборов показания зависят от напряжения источника питания, а у двухрамочных, называемых также омметры-логометры, не зависят от питающего напряжения, что является существенным достоинством последних.
Омметры с однорамочным измерительным механизмом (рис. 3.3.1; 3.3.2). Омметр с последовательной схемой (рис. 3.3.1) имеет однорамочный измерительный механизм И магнитоэлектрической системы и добавочный резистор Rд, последовательно с которыми включается измеряемое сопротивление Rх. Омметр питается или от внутренней батареи сухих элементов или от внешней батареи. При разомкнутой кнопке К ток в цепи
, а угол поворота подвижной части . При постоянном отношении U/СI угол поворота подвижной части зависит только от сопротивления Rх, значения которого наносятся на шкале. Напряжение батареи элементов не остается неизменным, поэтому омметры имеют приспособления для поддержания отношения U/СI постоянным. Таким приспособлением является шунт или магнитный шунт, позволяющий изменять магнитную индукцию в воздушном зазоре измерительного механизма, а следовательно, и постоянную по току СI = D/(BSw). Регулирование производится так: при присоединенной батарее замыкают ключ К, накоротко замыкая Rх (рис. 3.3.1), и поворотом рукоятки регулировочного винта изменяют положение магнитного шунта, устанавливая стрелку омметра на нулевое деление шкалы. Размыкая кнопку К, производят измерение сопротивления Rх.
В омметре с параллельной схемой (рис. 3.3.2) измеряемое сопротивление Rх включается параллельно измерительному механизму. Ток в измерительном механизме . Приняв во внимание, что общий ток цепи ,
|
Рис. 3.3.3. Последовательная схема омметра-логометра
|
Рис. 3.3.4. Параллельная схема омметра-логометра
|
Последовательная схема применяется для измерения относительно больших, а параллельная схема – для измерения меньших сопротивлений, так как относительно малые сопротивления при последовательной схеме и большие при параллельной схеме мало влияют на ток в измерительном механизме.
Омметры с двухрамочным измерительным механизмом (рис. 3.3.3; 3.3.4). Две рамки измерительного механизма логометра магнитоэлектрической системы включены в две параллельные ветви (рис. 3.3.3). Так как токи в ветвях распределяются обратно пропорционально их сопротивлениям, то угол поворота подвижной части логометра
.
При постоянстве сопротивлений рамок и их добавочных сопротивлений (R1 + RД1) и
(R2 + RД2) угол поворота подвижной части омметра зависит только от измеряемого сопротивления Rх.
Питание логометра производится от батареи элементов, или от сети переменного тока через трансформатор и выпрямитель, или от встроенного магнитоэлектрического ручного генератора постоянного тока (тахогенератора). В последнем варианте питания возможно непостоянство 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 Rх (рис. 3.3.3), применяемую, как известно, при больших R, или параллельную схему (рис. 3.3.4), применяемую при малых значениях R.
Рис. 3.3.5. Схема для измерения средних сопротивлений амперметром и вольтметром
|
Применяют две схемы включения амперметра и вольтметра. В одной из них (3.3.5, а) показания вольтметра UV равны сумме напряжений на сопротивлении Rх и на амперметре UА. В этом случае измеряемое сопротивление
, т.е. появляется погрешность измерения, равная RА. Поэтому схему рис. 3.3.5, а применяют для измерений сопротивлений, больших по сравнению с сопротивлением амперметра (в 100 раз и более), что позволяет пренебречь значением RА, т.е. считать Rх = UV / IА.
При использовании второй схемы (рис. 3.3.5, б) показание амперметра IА равно сумме токов в сопротивлении Rх и вольтметре IV, следовательно, измеряемое сопротивление . Эту схему применяют для измерений сопротивлений, меньших по сравнению с сопротивлением вольтметра (в 100 раз и более). В этом случае током в вольтметре можно пренебречь, т.е. считать Rх = UV / IА. В рассмотренных схемах реостат дает возможность установить в цепи ток, обеспечивающий необходимый температурный режим для измеряемого сопротивления.
Типовые задачи.
1. Найти сопротивление приемника (рис. 3.3.5, б) по методу вольтметра и амперметра, если известно, что показания вольтметра U = 120 В, амперметра I = 10 А, сопротивление вольтметра RV = 10 000 Ом. Задачу решить для двух случаев: 1) не учитывая тока, проходящего через вольтметр, и 2) учитывая его.
Решение. 1). Если не учитывать ток, проходящий через вольтметр, то сопротивление приемника будет равно
Ом.
2). Если учитывать ток, проходящий через вольтметр, то показание амперметра равно сумме токов, проходящих через вольтметр и сопротивление, . Из этого соотношения находим сопротивление приемника:
Ом.
2. Методом амперметра и вольтметра измеряется сопротивление по схеме рис. 3.3.5,б. Показания амперметра и вольтметра были следующие: U = 4,8В, I = 0,15 А. Приборы имеют класс точности 1,0 и пределы измерения Iпр = 250 мА, Uпр = 7,5 В. Определить измеряемое сопротивление, наибольшую абсолютную и относительную погрешности измерения.
Решение. Измеряемое сопротивление
Ом.
Наибольшая абсолютная погрешность вольтметра и амперметра соответственно с указанными пределами и классом точности 1,0
В;
А.
Наибольшее значение измеряемого сопротивления с учетом класса точности применяемых приборов
Ом.
Тогда относительная погрешность измерения
%.
Рис. 3.3.6. Схема для измерения больших сопротивлений гальванометром и вольтметром
|
|
Рис. 3.3.7. Схема для измерения сопротивления вольтметром
|
откуда постоянная гальванометра по току
.
Определив постоянную, размыкают ключ К2 и, изменяя чувствительность, получают новое отклонение гальванометра. Произведя отсчет по гальванометру , вольтметру U и определив шунтирующий множитель p, можно найти сопротивление или .
Измерение средних и больших сопротивлений методом вольтметра. При положениях переключателя 1 и 2 (рис. 3.3.7) измеряют напряжение сети U и напряжение UV, которое будет на зажимах вольтметра при последовательном соединении его с сопротивлением Rх. Напряжение на последовательно соединенных участках цепи распределяется пропорционально их сопротивлениям, поэтому , откуда измеряемое сопротивление . В рассмотренном случае применяют обычно вольтметры магнитоэлектрической системы. Измеряемое сопротивление должно быть соизмеримо с сопротивлением вольтметра. Если Rх RV, то влияние измеряемого сопротивления на показание вольтметра незначительно. Если Rх RV, то показание вольтметра мало и точность измерения низкая.