Реферат: Измерение сопротивлений
При изготовлении, монтаже и эксплуатацииэлектротехнических и радиотехнических устройств и установок необходимо измерятьэлектрическое сопротивление.
В практике для измерения сопротивлений применяютразличные методы в зависимости от характера объектов и условий измерения(например, твердые и жидкие проводники, заземлители, электроизоляция); оттребований к точности и быстроте измерения; от величины измеряемыхсопротивлений.
Методы измерения малых сопротивлений существенноотличаются от методов измерения больших сопротивлений, так как в первом случаенадо принимать меры для исключения влияния на результаты измеренийсопротивления соединительных проводов, переходных контактов.
Далее рассмотрим только те методы, которые в практикеприменяют наиболее часто.
Измерительные механизмы омметров. Для прямого измерения сопротивлений применяютмагнитоэлектрические измерительные механизмы одно- и двухрамочные.
Однорамочный механизм можно использовать для измерениясопротивлений. С этой целью в прибор вводят добавочный резистор с постояннымсопротивлением /> и снабжают егоисточником питания (например, батареей сухих элементов). Измеряемоесопротивление /> включается сизмерителем последовательно (рис. 1) или параллельно.
При последовательном соединении ток в измерителе />, где /> — сопротивление измерителя;/>— напряжениеисточника питания.
Учитывая,что />,где /> —чувствительность прибора по току (постоянная величина), находим, что уголотклонения стрелки прибора при /> зависиттолько от величины измеряемого сопротивления />:
/>
Если шкалу отградуировать по этомувыражению в единицах сопротивления, то прибор будет омметром. Напряжение сухихэлементов со временем уменьшается, поэтому в измерения вносится ошибка, тембольшая, чем больше действительное напряжение отличается от того напряжения,при котором была градуирована шкала.
/> /> /> /> /> /> <td/> /> />Ошибка от непостоянства напряжения питающегоисточника не возникает, если измерительный механизм имеет две обмотки,расположенные на общей оси под некоторым углом друг к другу (рис. 2.).
Рис. 1. Рис. 2.
В двухрамочном измерительном механизме, которыйназывают логометром, нет противодействующих пружин, вращающий ипротиводействующий моменты создаются электромагнитными силами. Поэтому приотсутствии тока в обмотках хорошо уравновешенная подвижная часть приборанаходится в безразличном равновесии (стрелка останавливается у любого деленияшкалы). Когда в катушках есть ток, на подвижную часть действуют дваэлектромагнитных момента, направленные в противоположные стороны.
Магнитная цепь измерительного механизма устроена так,что магнитная индукция вдоль воздушного зазора распределена неравномерно, но стаким расчетом, что при повороте подвижной части в любую сторону вращающиймомент уменьшается, а противодействующий момент увеличивается (в зависимости отнаправления поворота роль моментов меняется).
Подвижная часть останавливается при /> или />. Отсюда следует, чтоположение стрелки на шкале зависит от отношения токов в обмотках, т.е. />, но не зависит отнапряжения питающего источника.
На схеме рис. 2. видно, что измеряемоесопротивление /> входит вцепь одной из катушек логометра, поэтому ток в ней, а также отклонение стрелкиприбора однозначно зависит от значения />.
Используя эту зависимость, шкалу градуируют в единицахсопротивления и тогда прибор является омметром. Омметры для измерениясопротивления изоляции снабжают источником питания с напряжением до 1000 В,чтобы измерение проводить при напряжении, примерно равном рабочему напряжениюустановки. Таким источником может быть встроенный магнитоэлектрическийгенератор с ручным приводом или трансформатор с выпрямителем, включаемый в сетьпеременного тока.
Омметры, рассчитанные на измерения большихсопротивлений (больше 1 МОм), называют мегаомметрами.
Косвенные методы измерения сопротивлений. Сопротивление резистора или другого элементаэлектрической цепи можно определить по показаниям вольтметра и амперметра (припостоянном токе), применяя закон Ома: />(схемырис. 3, а, б). По схеме на рис. 4определяют сопротивление /> попоказаниям одного вольтметра. В положении 1 переключателя П вольтметризмеряет напряжение сети />, а вположении 2— напряжение на зажимах вольтметра />. В последнем случае />. Отсюда
/>
Косвенные методы применяют для измерениясредних сопротивлений, а одним вольтметром измеряют также большиесопротивления. Точность этих методов значительно зависит от соотношения величинизмеряемого сопротивления /> ивнутренних сопротивлений амперметра /> ивольтметра />. Результаты измерения можносчитать удовлетворительными по точности, если выполняются условия: /> (см. схему рис. 3, а);/> (см. схему рис. 3, б); /> (см. схему рис. 4).
/>/>
Рис. 3 Рис. 4
Методы и приборы сравнения. Для измерения малых и средних сопротивлений применяютметод сравнения измеряемого сопротивления /> собразцовым />. Эти двасопротивления на схеме рис. 5 соединены последовательно, поэтому ток в ниходин и тот же. Величину его регулируют с помощью резистора />, так, чтобы она непревышала допустимого тока для сопротивлений /> и/> />.Отсюда />. Неизвестные падениянапряжения /> и /> измеряют вольтметром илипотенциометром. Результаты измерения получаются более точными, еслисопротивления /> и /> одного порядка, асопротивление вольтметра достаточно велико, так что присоединение его не влияетна режим основной цепи.
При измерении малых сопротивлений этим методомвольтметр подключают с помощью потенциальных зажимов, которые позволяют исключитьсопротивления контактов основной цепи из результатов измерения.
Средние и большие сопротивления можно измерить методомзамещения (рис. 6). Амперметром А измеряют ток, устанавливаяпереключатель П в положение 1, а затем 2. Напряжение навходных зажимах схемы одинаково, поэтому />.Отсюда />.
При измерении больших сопротивлений амперметр заменяютгальванометром с шунтом, чем значительно повышают точность измерения.
/>
/>
Рис 5. Рис 6.
/>
Рис. 7
Наиболее точные результаты при измерениисопротивлении дают мостовые схемы, которые в практике применяют в различныхвариантах в зависимости от величин измеряемых сопротивлений и требуемойточности измерения.
Чаще других можно встретить прибор, построенный посхеме рис. 7, который в практике называют “одинарным мостом”. В данномслучае в мостовую схему входят сопротивления />;/>; />;/>,которые образуют замкнутый контур А, Б, В, Г из четырех ветвей (ихназывают “плечами моста”).
В одну диагональ схемы включен источник постоянноготока, в другую — гальванометр с двусторонней шкалой (нуль в середине шкалы).
Предположим, что при некотором сопротивлении /> другие сопротивленияподобраны так, что ток в измерительной диагонали />,т. е. потенциалы /> и/> одинаковы призамкнутых выключателях /> и />. В этом случае />; />/; />;./>.
Используя эти равенства, нетрудно получить выражениедля измеряемого сопротивления />.Если сопротивления /> и /> одинаковые по величине, то />. В приборе промышленногоизготовления /> — это набор резисторов(магазин сопротивлений), составленный по декадному принципу. На верхней крышкерасположены переключатели, с помощью которых можно набрать в известных пределахлюбую величину сопротивления с точностью, которая определяется самой малойступенью изменения сопротивления.
Для расширения пределов измерения величины /> и /> подбирают так, чтобы ихотношение можно было изменить тоже по десятичной системе (например, />; 10; 1; 0,1; 0,01; 0,001; 0,0001).
Одинарные мосты применяют в основном для измерениясредних сопротивлений. При измерении малых сопротивлений измеряемый элементвключают по особой схеме или применяют специальные мосты, предназначенные дляэтой цели.
Реферат на тему«Измерение сопротивлений»