Измерение сопротивлений

Измерение энергии в цепях переменного тока

В цепях переменного тока для измерения активной энергии служат однофазные и трехфазные счетчики индукционной системы. Для измерения активной энергии в однофазных и трехфазных цепях однофазные счетчики включают по схемам, аналогичным схемам включения ваттметров (см. рис. 10 и 12). В трехпроводных трехфазных цепях для измерения активной энергии применяют двухэлементные объединяющие измерительные системы двух однофазных счетчиков (рис. 15).

Рис. 3.15. Измерение активной энергии в трехпроводной трехфазной цепи

Для измерения активной энергии в четырехпроводных цепях трехфазного тока применяют трехэлементные счетчики.

Реактивную энергию W_P как при симметричной, так и при несимметричной нагрузке в трехфазной цепи измеряют трехфазными индукционными счетчиками реактивной энергии. При симметричной нагрузке в трехпроводной трехфазной цепи реактивную мощность можно измерить с помощью двух однофазных счетчиков. Для этого их включают в цепь, как и ваттметры, по схеме рис. 12. Реактивная энергия равна разности показаний счетчиков, умноженной на .

Метод определения сопротивлений с помощью амперметра и вольтметра является косвенным, так как в этом случае по показаниям приборов I и U, пользуясь законом Ома, находят искомое сопротивление:

При измерении сопротивления этим методом приборы могут быть включены двумя способами (рис. 16), причем и в том и в другом случае результаты не будут точными, если не ввести соответствующие поправки.

Рис. 16. Схема измерения сопротивлений методом амперметра-вольтметра

Когда на схеме рис. 16 переключатель находится в положении 1, ошибка в определении сопротивления r_X обусловливается тем, что вольтметр измеряет не только напряжение на сопротивлении, но и потерю напряжения в сопротивлении амперметра r_A. Когда измеряемое сопротивление значительно больше сопротивления амперметра (r_X >> r_A), тогда падением напряжения в сопротивлении r_A можно пренебречь и вычислять искомое сопротивление непосредственно по показаниям приборов. Если же сопротивления r_X и r_A соизмеримы по значению, то для получения более точного результата необходимо пользоваться формулой

Когда на схеме рис. 16 переключатель находится в положении 2, ошибка в определении сопротивления r_х обусловливается тем, что амперметр показывает сумму двух токов, один из которых (I_X) проходит через неизвестное сопротивление r_х, другой (I_U) - через вольтметр:

Если при этом измеряемое сопротивление значительно меньше сопротивления вольтметра (r_X << r_A), то током I_U, проходящим через вольтметр, можно пренебречь и искомое сопротивление можно вычислить непосредственно по показаниям приборов. Если же эти сопротивления соизмеримы по значению, то для получения более точного значения r_х пользуются формулой

Рассмотренный косвенный метод измерения сопротивлений не всегда удобен, так как требует затрат времени на дополнительные вычисления. Кроме того, он отличается невысокой точностью из-за влияния внутренних сопротивлений приборов.

Дня непосредственного измерения сопротивлений служат специальные приборы - омметры, которые представляют собой комбинацию магнитоэлектрического миллиамперметра и специальной измерительной схемы. Шкалу такого прибора градуируют в омах. На схеме рис. 17 последовательно с миллиамперметром включены резистор с сопротивлением r_x регулируемый добавочный резистор с сопротивлением r_P и источник питания. В этом случае шкала прибора обратная, так как с увеличением измеряемого сопротивления ток в приборе уменьшается:

,

где U - рабочее напряжение омметра. При неизменном U показание прибора зависит только от измеряемого сопротивления r_х, так как значению r_х соответствует определенное значение тока I_Х. Это позволяет шкалу миллиамперметра отградуировать в омах.

Рис. 17. Схема измерения сопротивления мостовым методом

Показания омметров зависят от значения ЭДС источника питания, которая с течением времени уменьшается, что является существенным недостатком этих приборов. Для того чтобы при изменении ЭДС источника рабочее напряжение U оставалось постоянным, омметры снабжают специальным добавочным сопротивлением r_P, с помощью которого регулируют прибор перед измерением (регулировка нуля).

На практике чаще всего применяют омметры, показания которых не зависят от ЭДС источника питания. В качестве таких омметров используют магнитоэлектрические логометры - приборы, у которых отсутствует механическое устройство для создания противодействующего момента. Магнитоэлектрический логометр состоит из двух катушек, закрепленных на одной оси под углом 90° и жестко связанных друг с другом.

В цепях переменного тока применяют логометры электромагнитной и электродинамической систем. Логометры электромагнитной системы используют для измерения частоты, емкости, индуктивности и других величин. Электродинамические логометры применяют для измерения различных величин в цепях переменного тока. В частности, их широко используют в качестве фазометров.

Мостовой метод (рис. 18) позволяет наиболее точно измерять сопротивления.

Рис. 18. Схема измерения сопротивлений с помощью миллиамперметра (омметра)

В одно из плеч моста включают резистор с сопротивлением r_X, а в другие три плеча - регулируемые и известные по значению сопротивления r₁, r₂, r₃. К точкам моста а и b подключен источник питания постоянного тока, а в диагональ моста между точками с и d - магнитоэлектрический гальванометр Г. При измерении сопротивления r_X значения трех других сопротивлений изменяют таким образом, чтобы наступило равновесие моста, при котором ток в цепи гальванометра становится равным 0. Равновесие моста наступает при условии, когда разность потенциалов между точками с и d равна 0. Поэтому при равновесном состоянии моста как через плечи ас и cb проходят одинаковые токи: I₁=I₂, так и через плечи ad и db: r₃=r₄. Исходя из этого, для схемы рис. 17 можно записать

,

Разделив эти уравнения друг на друга, получим

откуда

Наряду с уравновешенными мостами для измерения сопротивлений широко применяются неуравновешенные мосты, позволяющие более быстро проводить измерение сопротивлений (но менее точно, так как их показания зависят от стабильности напряжения источника питания). Значение измеряемого сопротивления в этих мостах определяют непосредственно по показаниям прибора. В неуравновешенных мостах часто используют в качестве измерительного прибора магнитоэлектрические логометры, позволяющие повысить точность измерения.

Уравновешивание мостов можно производить вручную или автоматически. Автоматическое уравновешивание применяют в тех случаях, когда необходимо следить за изменением измеряемого сопротивления и управлять его значением.

Дата добавления: 2013-12-13