Измерение сопротивлений омметрами

Аналоговый омметр с последовательной схемой (рисунок 1) применяется для измерения средних (10-10⁵ Ом) и больших (10⁵ Ом и более) сопротивлений и представляет собой измерительный магнитоэлектрический механизм с добавочным сопротивлением R_д, последовательно с которым включается измеряемое сопротивление R_x. Ток в цепи омметра протекает за счет встроенного источника питания с напряжением U:

I = U/R_x+R_д+R₀, (1)

где R₀ - внутреннее сопротивление магнитоэлектрического механизма;

Как видно из (1), ток, а следовательно и отклонение измерительного механизма зависят только от сопротивления R_x при стабильном напряжении питания U и при неизменных R₀ и R_д.

Со временем у источника меняется напряжение на зажимах, поэтому с целью сохранения градуировки шкалы омметры имеют приспособление для регулировки чувствительности (калибровки), выполняемой перед измерениями. При калибровке необходимо замкнуть накоротко зажимы омметра «R_x» и установить указатель прибора с помощью рукоятки «Уст 0» на отметку «0» (нулевая отметка у такого прибора занимает на шкале крайнее правое положение).

В схеме омметра с параллельным включением (рисунок 2) измеряемое сопротивление подключается параллельно измерительному механизму, ток в рамке которого равен:

I=U/R_д+R₀+(R_д*R₀/R_x), (2)

Параллельная схема применяется для измерения малых (10 Ом и менее) и средних сопротивлений. Регулировка чувствительности в этом случае производится при разомкнутых зажимах R_x (указатель устанавливается на отметку ∞);

Рисунок 1 Рисунок 2

Наивысшая точность аналоговых омметров имеет место на середине шкалы, а по краям диапазона погрешность измерения сопротивления стремится к бесконечности. По этой причине весь диапазон разбивается на ряд поддиапазонов, которые устанавливаются так, чтобы отклонение указателя при измерении R_x находилось в средней части шкалы.

2. Метод замещения заключается в разновременном сравнении измеряемого сопротивления R_x и регулируемого образцового сопротивления R₀ (рисунок 3). Измерение выполняется в два этапа. На первом этапе ключ ставится в положение 1 и по миллиамперметру устанавливается определенный ток через R_x. На втором этапе ключ ставится в положение 2 и регулированием R₀ добиваются такого же значения тока. Очевидно, что при этом R_x = R₀.

Рисунок 3

Лабораторная работа выполняется на стенде № 3, схема электрических соединений которого представлена на рисунке 4. Для реализации метода замещения необходимо подключить образцовое сопротивление к зажимам R₀, а испытуемый резистор R_х подключить в схему с помощью перемычки, например, резистор R₁ можно подключить, соединив перемычкой зажимы 1 и 9, затем установить регулятором источника напряжения U такое значение тока, при котором мощность рассеивания на резисторе R_x не превысит допустимого значения. В данной схеме ток измеряется с помощью шунта (I=U_ш/R_ш). При постоянном значении сопротивления шунта (R_ш=20 Ом) падение напряжения на шунте Uш, которое измеряется цифровым вольтметром В7-58/2, прямо пропорционально току I.

Рисунок 4

Далее, не изменяя напряжения источника U, необходимо предварительно установить максимальное значение сопротивления образцового резистора, подключит его вместо измеряемого сопротивления R_x (пересоединив перемычку с зажима 1 на зажим 5) и, уменьшая R₀ добиться точно такого же значения тока, что и через R_x. Определить значение сопротивления R₀ и R_xзаписать его. Повторить указанную процедуру для остальных резисторов.

Рисунок 5

3. Для измерения больших сопротивлений применяют логометрические схемы. Питание двух параллельных ветвей логометрического омметра (рисунок 5) производится или от батареи сухих элементов, или от встроенного генератора постоянного тока, приводимого во вращение с помощью рукоятки. Неравномерность вращения, вызывающая непостоянство напряжения на зажимах, не влияет на отношение токов в параллельных ветвях I₁ и I₂, так как угол поворота подвижной части прибора является функцией отношения токов и зависит только от измеряемого сопротивления R_x.

α=F(I₁/I₂)=F(R+R₀₁/R_x+R₀₂)=F₁(R_x); (3)

где R₀₁ и R₀₂ – сопротивление обмоток логомера.

При измерении сопротивления мегомметром необходимо ознакомиться со схемой и правилами включения, которые указаны на крышке прибора.

4. Мост постоянного тока, используемый в работе (рисунок 6), позволяет измерять сопротивления в диапазоне от 10^-3 до 10⁶ Ом. Мост работает в уравновешенном режиме и реализует метод сравнения. Для измерения сопротивлений от 10 до 10⁶ Ом, применяется двухзажимная схема подключения измеряемого сопротивления (зажимы Т₁ и П₁, Т₂ и П₂» соединяются перемычками, а резистор R_x подключается к зажимам Т₁ и Т₂). Для уменьшения погрешности, вносимой соединительными проводниками, и контактами, измерение сопротивлений, меньших 10 Ом, производят при четырехзажимном подключении резистора R_x (перемычки между зажимами Т₁ и П₁, Т₂ и П₂ снимают, а измеряемое сопротивление R_x подключают к Т₁,П₁,Т₂,П₂ как показано штриховыми линиями)

Рисунок 6

После подключения измеряемого резистора в схему мост уравновешивают путем регулирования образцовых резисторов R₁, R₂, R₃. Момент равновесия определяют по отсутствию тока в измерительной диагонали моста (указатель магнитоэлектрического гальванометра Г устанавливается на нулевую отметку (мост МО-62), или на электронном нуль-индикаторе имеет место одновременное свечение двух светодиодов (мост РЗЗЗ)). При равновесии моста произведения сопротивлений его противоположных плеч равны:

R1Rx-R2R3, (4)

Откуда R_x=R₂/R₁*R₃ (5)

Процесс уравновешивания моста состоит из двух операций: выбора поддиапазона измерений (установки отношения плеч N=R₂/R₁) и точного уравновешивания путём изменения сопротивления R₃. Наибольшая чувствительность моста имеет место при N=1.

Дата добавления: 2015-04-30