7.2. Потенціометри змінного струму. Призначення та принцип їх дії. Умови компенсації;

При измерении переменного напряжения приходится иметь дело с определением не одного, а двух параметров. Это связано с тем, что переменное напряжение определенной частоты характеризуется заданием его амплитуды и фазы либо при представлении в комплексном виде – заданием активной и реактивной частей.

Принцип действия потенциометров переменного тока заключается в том, что измеряемое напряжение (ЭДС) уравновешивается известным напряжением, создаваемым рабочим током на участке сопротивления рабочей цепи. Поэтому для компенсации одного синусоидального напряжения другим необходимо, чтобы их частоты и амплитуды были равны, а фазы различались на 1800: Um1 = Um2 ; φ1 = φ2 ± 1800 .

По другому условие компенсации: активная и реактивная части компенсирующего напряжения должны компенсировать активную и реактивную части измеряемого напряжения: UАК = UАХ; UРК = UРХ.

Потенциометры переменного тока применяются для измерения напряжения и ЭДС переменного тока и величины связанные с ними.

По точности измерений потенциометры переменного тока значительно уступают потенциометрам постоянного тока. Это объясняется главным образом тем, что не существует достаточно точной меры ЭДС переменного тока.

В зависимости от того, как производится уравновешивание по значению и по фазе известной и измеряемой ЭДС и в каких координатах получается отсчет измеряемой величины потенциометры переменного тока разделяются на две группы: а) полярно-координатные потенциометры; б) прямоугольно-координатные потенциометры.

7.3. Одинарний міст постійного струму. Електричні схеми та принцип дії.

Одинарный мост постоянного тока состоит из трех образцовых резисторов (обычно регулируемых) R1, R2, R3 (рис. 1, а), которые включают последовательно с измеряемым сопротивлением Rx в мостовую схему.

К одной из диагоналей этой схемы подают питание от источника ЭДС GB, а в другую диагональ через выключатель SA1 и ограничивающее сопротивление Ro включают высокочувствительный гальванометр РА.

Мостовые схемы широко применяются в электроизмерительной технике. Они дают возможность измерять сопротивление, индуктивность, емкость и угол потерь конденсаторов, взаимную индуктивность и частоту. Мостовые схемы широко исполь­зуются также для измерения неэлектрических величин электриче­скими методами. Например температуры, малых перемещений, и других.

Широкое применение мостовых схем объясняется большой точностью изме­рений, высокой чувствительностью, воз­можностью измерения различных вели­чин.

Мост содержит резисторы, включенные четырехугольником. Каждый резистор называется плечом (или ветвью) моста. В диаго­наль, называемую выходной, включен нуль-индикатор, например гальва­нометр; выводы другой диагонали подключены к источнику тока.

Если произведения сопротивлений резисторов противолежащих плеч равны, мост уравновешен, ток в выходной диагонали равен нулю. Из этого следует возможность включения измеряемого сопротивления в любое плечо моста и определение его величины через сопротивления трех других плеч.

В мостах переменного тока сопротивления плеч моста имеют комплексный характер. Для уравновешенного состояния моста необходимо равенство произведений комплексных сопротивлений противолежащих плеч. Поэтому для равновесия мостов переменного тока не­обходимо регулировать два параметра схемы, чтобы вы­полнить оба условия равновесия моста:

1. Равенство произведений комплексных сопротивлений противолежащих плеч;

2. Равенство сумм углов сдвига токов относительно напряжений в противолежащих плечах.

1) Z₁Z₄ = Z₂Z₃ z₁z₄expj(₁+₄)=z₂z₃expj(₂+₃)  2) ₁+ ₄ = ₂+ ₃ .

Эти условия равносильны и обязательны для достиже­ния равновесия моста.

Второе условие указывает, при каком расположении комплексных сопротивлений можно уравно­весить схему. Если в двух смежных плечах включены чисто активные сопротивления, то в двух других смежных плечах могут быть вклю­чены индуктивности или емкости.

Если активные сопротивления включены в противоположные плечи, то в одно из противоположных плеч должна быть включена индуктивность, в другое - емкость.

Мосты, в которых измеряемая величина определяется из усло­вия равновесия, называются уравновешенными. Иногда измеряемая величина определяется по току или напряжению выходной диагонали моста. Такие мосты называются неуравновешенными.

Чувствительность мостов - это отношение приращения выходного сигнала к приращению вход­ной величины. Выходным сигналом мостовой схемы может быть ток, напряже­ние или мощность. Входной величиной является измеряемая вели­чина (сопротивление, индуктивность и др.), включенная в плечо мо­ста. В соответствии с этим различают чувствительность мостовой схемы по току, напряжению и мощности. Доказано, что чувствительность моста максимальна, когда сопротивления всех плеч равны между собой и равны сопротивлению гальванометра.

Мосты для измерения сопротивления на постоянном токе

Одинарными мостами посто­янного тока называют четырехплечие мосты с питанием от источника постоянного тока. Они используются для измере­ния сопротивления на постоянном токе. В качестве нуль индикаторов в мо­стах постоянного тока применяются магнитоэлектрические гальванометры.

Процесс измерения заключается в том, что в одно из плеч моста включают измеряемое сопротив­ление и, изменяя сопротивление другого плеча, доби­ваются отсутствия тока в цепи гальванометра. Из условия равновесия определяется значение сопротивления.

Одинарные мосты постоянного тока весьма распространены; из­вестен ряд конструкций утих приборов с различными характеристи­ками. Погрешность моста зависит от пределов измерения и указы­вается обычно в паспорте моста.

Конструктивно мосты оформляются в виде переносных приборов; они рассчитаны на работу с собственным или наружным нуль индикатором.

При измерении малых сопротивлений (мень­ших 10 Ом) на результат изме­рения существенное влияние оказывает сопротивление соединитель­ных проводов, включенных последовательно с измеряемым сопро­тивлением. Погрешность, вносимая соединительными проводами, может оказаться недопустимой. Уменьшить ее можно, включив измеряемое сопротивление по 4-х зажимной схеме. В этом случае два провода входят в цепи диагоналей, а два другие – в цепи смежных плеч, поэтому сопротивления проводов не влияют на результат измерения.