НОУ ІНТУЇТ | лекція | Вимірювання параметрів елементів електричних і радіотехнічних ланцюгів

1. Загальні відомості Електричні і радіотехнічні ланцюги з зосередженими постійними складаються з резисторів,...
2. Мостовий метод

Загальні відомості

Наши партнеры ArtmMisto

Електричні і радіотехнічні ланцюги з зосередженими постійними складаються з резисторів, котушок індуктивності, конденсаторів і з'єднують проводів. Для відбору цих елементів або їх перевірки слід вимірювати активну, реактивне і повне опору, індуктивність, ємність і взаімоіндуктівность. Крім того, часто вимірюють втрати в конденсаторах і добротність котушок і коливальних контурів. Для цих вимірювань застосовують методи вольтметра і амперметра, бруківці, резонансний метод і метод дискретного рахунку.

Метод вольтметра і амперметра

Метод вольтметра і амперметра - непрямий спосіб визначення різних опорів, що дозволяє ставити елемент з певним опором в робочі умови. Цей метод заснований на використанні закону Ома для ділянки ланцюга, опір Rx якого визначається за відомим падіння напруги Ux на ньому і току Ix так: .

Існують різні способи вимірювання падіння напруги Ux і струму Ix (рис. 7.1 Мал. 7.1 ).

Способи вимірювання падіння напруги

Ux і струму Ix

Вимірювальні частини наведених схем не забезпечують одночасне вимірювання напруги Ux і струму Ix. Так перша схема (рис. 7.1 а Мал. 7.1 ) Дозволяє виміряти за допомогою вольтметра напруга Ux. Амперметр дає можливість визначити струм I, який дорівнює сумі Ix і Iв, з якої останній є струмом обмотки вольтметра. В цьому випадку визначається опір:

де R в - опір вольтметра.

У другій схемі (рис. 7.1 б Мал. 7.1 ) Амперметр враховує струм Ix, але вольтметр показує напругу U, яка дорівнює загальній кількості падінь напруг Ux на опорі Rx і Ua на амперметр. Тому що визначається опір:

де R а - опір амперметра.

Отже, якщо при розрахунку визначається опору враховувати опору приладів, то все схеми рівноцінні.

Якщо визначається опір Rx мало в порівнянні з опором вольтметра Rв, струмом I в можна знехтувати і, застосовуючи першу схему (рис. 7.1 а Мал. 7.1 ), Знаходити опір Rx так:

допускаючи відносну похибку

де - виміряне значення опору.

Враховуючи що , маємо

У випадках, коли визначається опір Rx порівняно з опором вольтметра Rв і знехтувати струмом Iв не можна, слід користуватися другий схемою (рис. 7.1 б Мал. 7.1 ) І при розрахунку не враховувати падіння напруги Uа на амперметр, визначаючи опір Rx так:

при відносної похибки вимірювання

Враховуючи що маємо

Для виявлення меж доцільності використання тієї чи іншої схеми слід прирівняти відносні похибки, а потім знайти значення опору Rx, для якого обидві схеми рівноцінні:

або

Звідки

Отже, для опорів краща схема (рис. 7.1 а Мал. 7.1 ), А для опорів схема (рис. 7.1 б Мал. 7.1 ). Першу з них називають схемою визначення "малих" опорів, а другу - схемою для визначення "великих" опорів.

При визначенні опорів методом вольтметра і амперметра слід вибирати магнітоелектричні прилади з такими межами вимірювань, щоб свідчення їх були близькі до номінальних значень, тому що це забезпечує менші похибки вимірювання.

Мостовий метод

Основу мостового методу складає принцип порівняння. Вимірювані активний і реактивний опори порівнюють з опорами робочих елементів, включених до відповідних плечі змінного струму (рис. 7.2 Мал. 7.2 ).

Мал.7.2.

Схема трансформаторного моста

Міст складається з вимірюваного і опорів і трансформатора струму Тр. Особливість трансформатора струму - дуже малі значення повних опорів первинних обмоток. Тому через них струми визначаються тільки опорами і і не залежать від опорів самих обмоток. Напруга, що порушується у вторинній обмотці, пропорційно магнітному потоку в осерді. Складові цього потоку, створювані кожної з первинних обмоток, пропорційні добутку струму обмотки на число її витків (Ампервіткі) і мають знаки, що залежать від напрямку витків. Первинні обмотки з числами витків n1 і n0 включені зустрічно; тоді створювані ними магнітні потоки протилежні. Рівноваги моста відповідає умова компенсації цих потоків

Стан рівноваги фіксується за нульовими показниками приладу та . У формулі (7.1) . Отже, при рівновазі

Трансформаторний міст можна врівноважити зміною обох складових робочого опору та чисел витків в обмотках. Ставлення чисел витків можна змінювати в великих межах, воно стабільно в часі і при зміні температури. Це визначає високі метрологічні характеристики трансформаторних мостів; відношення максимального значення вимірюваної величини до найменшого досягає 107; похибка вимірювання в діапазоні звукових частот може бути доведена до 0,01%.

Основним недоліком розглянутої схеми є трудомісткий процес врівноваження моста. Розроблено автоматичні мости з цифровим відліком результату вимірювань. При цьому в десятки разів зменшується час вимірювання і підвищується точність, з'являється можливість побудови автоматичних вимірювальних систем. Найбільшого поширення набули автоматичні трансформаторні мости з перетворенням вимірюваного і робочого повних опорів в пропорційні їм напруги. Ці напруги потім порівнюють і компенсують. Відповідна вимірювальна схема отримала назву автокомпенсаціонного моста.