Сопротивления и мощности

СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ

Методы измерения сопротивления и мощности в зависимости от способа получения результата делятся на прямые и косвенные. При прямом методе сопротивление или мощность определяются непосредственно по шкале измерительного прибора, при косвенных - путем подсчета по результатам измерения тока и напряжения.

Для измерения сопротивления чаще всего применяют омметры, выполненные на измерительных механизмах различных систем по схеме логометра - прибора, в котором отсутствует механическое устройство для создания противодействующего момента.

Магнитоэлектрический логометр (рисунок 8) состоит из двух катушек, закрепленных на одной оси под углом 90° и жестко связанных одна с другой.

Рисунок 8 – Магнитоэлектрический логометр

Угол отклонения указателя пропорционален отношению токов или отношению сопротивлений:

где k_j – коэффициент пропорциональности, определяемый пределом измерения шкалы; R_P1 и R_P2 – сопротивления катушек измерительного механизма; R₀ – сопротивление ограничительного резистора.

Из уравнения следует, что изменение напряжения питания не влияет на отклонение стрелки указателя.

Мостовые схемы можно использовать для непосредственного измерения сопротивления. Наиболее точный метод – измерение сопротивления с помощью уравновешенного моста (рисунок 9), для чего подбирают образцовый резистор и добиваются равновесия схемы, соответствующего соотношению R_X = R₃ R₂/R₄. В качестве резистора R₃ обычно используют магазины сопротивлений, позволяющие набирать сопротивления от 0,01 до 9999,99 Ом.

Рисунок 9 – Измерение сопротивления

с помощью уравновешенного моста

Метод амперметра и вольтметра, основанный на законе Ома (R = U/I), относится к косвенным методам определения сопро­тивления. С учетом внутренних сопротивлений вольтметра и ампер­метра расчетные соотношения для определения сопротивления зави­сят от схем подключения приборов (рисунок 10).

а) б) в)

Рисунок 10 – Измерение сопротивления методом включения:

а — амперметра и вольтметра; б — вольтметра; в — амперметра.

На рисунке 10, а приведена схема включения двух приборов. В зависимости от положения переключателя искомое сопротивление

R_X = U/I – R_A (положение 1);

R_X = (положение 2),

где U и I – показания приборов; R_A и R_V – их внутренние сопротивления.

На рисунке 10, б приведена схема включения одного вольтметра для определения сопротивления:

R_X = R_V (U₁ / U₂ – 1),

где U₁ и U₂ – показания вольтметра при положении переключателя соответственно 1 и 2.

На рисунке 10, в приведена схема включения одного амперметра:

R_X = (R₀ + R_A) – R_A,

где I₁ и I₂ – показания амперметра при положениях переключателя соответственно 1 и 2.

За счет последовательного подключения приборов в схемах на рисунке 10, б и в можно предварительно контролировать эталонные значения напряжения U_ПИТ и образцового резистора R₀.

Для определения мощности используют электродинамические и индукционные приборы, в которых угол отклонения пропорционален измеряемой мощности. Для измерения мощности в цепях постоянного тока и активной мощности в цепях переменного тока токовая катушка включается последовательно нагрузке, а катушка напряжения - параллельно ей (рисунок 11, а).

а) б)

Рисунок 11 – Измерение мощности в цепях:

а – постоянного и переменного тока; б – переменного тока.

Способ включения трех приборов (ваттметра, вольтметра и амперметра) служит для определения в цепях переменного тока
полной и реактивной мощности, а также коэффициента мощности
(рисунок 11, б):

S = UI;

Q = ;

cos j = P/UI, (65)

где Р, U, I – показания ваттметра, вольтметра и амперметра.

Для расширения пределов измерения ваттметров используют шунты к параллельной цепи и добавочные резисторы к последователь­ной в соответствии с выражениями, обозначенными в теме 1. Кроме того, в цепях переменного тока можно использовать измерительные транс­форматоры тока и напряжения. Искомая мощность первич­ной цепи:

Р₁ = k_Р = k_I k_U Р,

где Р – показания ваттметра; k_I и k_U – коэффициенты трансформации тока и напряже­ния, определяемые по формулам (60).

Способ включения двух приборов (амперметра и вольт­метра) служит для определения мощности (см. рис. 58, а). В зависимос­ти от положения переключателя расчетные выражения для мощности имеют вид

P = UI + I₂ R_A (положение 1);

P = UI – U₂/R_V (положение2).

Ваттметры используют обычно в тепловых преобразователях расхода, давления, влажности и анализаторах состава газовых сред. Кроме того, потребляемая мощность относится к важным эксплуата­ционным параметрам автоматических устройств.

Дата добавления: 2015-06-28