Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

МОСТЫ И КОМПЕНСАТОРЫ


Лекция 13

Общие сведения.Мосты широко применяют для измерения сопротивления, индуктивности, емкости, добротности и угла потерь. Кроме того, на основе мостовых схем выпускают приборы для измерения и неэлектриче­ских величин (температуры, перемещений и др.), а также различные устройства автоматики. Мосты получили широкое распространение т.к. обладают универсальностью, высокой точностью и чувствительностью. Рассмотрим классификацию мостов.

По характеру сопротивлений плеч и рода тока моста:

− мосты посто­янного тока;

− мосты переменного тока.

По виду схемы (числа плеч):

− одинарные (четырехплечие) мосты;

− двойные (шестиплечие) мосты.

В зависимости от способа уравновешивания:

− c ручным уравновешиванием;

− c автоматическим уравновешиванием.

Компенсаторы в основном применяются для измерения напряжений и ЭДС постоянного, переменно­го тока. Они обладают высокой чувствительностью и позволяют получать результаты с вы­сокой точностью. Также как и мосты, компенса­торы бывают с ручным и автоматическим уравновешиванием. Более подробно ознакомиться самостоятельно.

Основные теоретические положения мостовых схем.Рассмотрим схему одинарного моста переменного тока, приведенную на рис. 1.

 

Рис.1. Схема одинарного моста переменного тока

 

Плечи моста аб, бв, аг, гв содержат в об­щем случае комплексные сопротивления . В выходную диагональ бг включается нагрузка (в част­ном случае − нуль-индикатор) с сопротивлением . Равновесию моста соответствуют определенное соотношение параметров плеч, при котором . Оно имеет вид

(1)

где . Если измеряемую величину определяют по этому условию, то мост называется уравновешенным. В ряде случаев измеряемую величину можно определять по значению тока или напряжения выходной диагонали моста. Такой мост называют неуравновешенным (более подробно ознакомиться самостоятельно).

В развернутом виде можно записать равенства для мнимых и вещественных членов



(2)

Наличие двух уравнений равновесия свидетельствует о том, что для достижения равновесия моста переменного тока требуется регулировка не менее двух его параметров. Под сходимостью моста понимают возможность достижения состояния равновесия определенным числом поочередных переходов от регулировки одного параметра к регулировке другого. Условия равновесия моста могут быть выражены и другим способом с учетом следующих выражений

(3)

где − углы фазового сдвига тока относительно напряжения в соответ­ствующих плечах. В результате имеем

(4)

Из этого выражения можно перейти к следующим формулам

(5)

Условие описывает возможность уравновешивания моста в зависимости от расположения его плеч и характера их сопротивлений. Например, если третье и четвертое плечи имеют чисто активные сопротивления R3, R4 и , то сопротивления двух других смежных плеч могут иметь индуктивный или емкостной характер. В мостах переменного тока часто применяют электронные нуль-индикаторы, входное сопротивление которых можно приближенно считать равным бесконечности. С учетом этого напряжение между точками б и г можно представить в следующем виде

(6)

Схема моста постоянного тока структурно ничем не отличается от схема моста переменного тока. Отличие заключается в том, что в плечи моста включаются сопротивления R1, R2, R3, R4, а в диагональ моста нуль-индикатор постоянно тока (магнитоэлектрический гальванометр с сопротивлением RГ). В этом случае условие равновесия при котором ток в диагонали моста б−г равен нулю будет иметь вид

(7)

Из этого выражения видно, что объект измерения можно включить в любое плечо моста, а и определить его сопротивление через сопротивления других плеч. Сущность измерения сопротивления с помощью моста заключается в следующем. Неизвестное сопротивление RX включают в одно из плеч моста, например в первое плечо, затем добиваются равновесия моста (отсутствия тока в цепи гальванометра) за счет изменения одного или нескольких сопротивлений плеч. Неизвестное сопротивление RX описывается зависимостью

(8)

R2 и R4 принято называть плечами отношения, а R3 – плечом сравнения.

Чувствительность является главной характеристикой моста. Выходной величиной моста может быть ток, напряжение или мощность, а входной измеряемая величина, т.е. сопротивление, индуктивность, емкость и т.д. На основании этого выделяют чувствительность мостовой схемы по току, напряжению или мощности. Приближенно чувствительность моста определяют как отношение конечных приращений выходной величины и измеряемой величины вблизи равновесия

(9)

В мостах переменного тока, как правило, применяются нуль-индикаторы чувствительные к напряжению и имеющие практически бесконечное сопротивление. Поэтому их чувствительность определяют по напряжению

(10)

где ; − напряжение выходной диагонали с учетом пренебрежения приращением в знаменателе.

Для моста постоянного тока выражения для чувствительности по току, напряжению и мощности имеют вид

(11)

где − соответственно приращение тока, напряжения или мощности в диагонали моста при изменении сопротивления первого плеча на величину .

В случае применения в качестве нуль-индикатора магнитоэлектрического нуль-гальванометра говорят о комплектной чувствительности моста

(12)

где − отклонения указателя гальванометра.

На практике используют чувствительность моста к относительному изменению сопротивления

(13)

Мосты постоянного тока.Одинарные мосты постоянного тока нашли применение для измерения средних сопротивлений в пределе 10-106 Ом. После уравновешивания моста величину неизвестного сопротивления определяют по выражению (8). В широкодиапазонных одинарных мостах плечо сравнения R3 выполняют в виде многодекадного магазина сопротивлений, а плечи отношений R2 и R4 в виде штепсельных магазинов сопротивления, имеющих величину 10, 100, 1000 и 10000 Ом. Нижний предел измерения таких мостов ограничивается влиянием на результат измерения сопротивлений соединительных проводов и контактов, а верхний воздействием сопротивления изоляции.



С целью снижения воздействия сопротивления соединительных проводов и контактов применяют схему одинарного моста с четырьмя зажимами подключения неизвестного сопротивления, представленную на рис.2. При измерении сопротивлений величиной более 10 Ом точку А резистора RX соединяют с зажимом 2, точку Б с зажимом 3, а зажимы 1 и 2, 3 и 4 перемыкают между собой, т.е. осуществляется обычное двухзажимное включение RX. Если же требуется измерить сопротивление менее 10 Ом, то следует убрать перемычки между зажимами 1 и 2, 3 и 4, точку резистора RX соединить с зажимами 1 и 2, а точку Б с зажимами 3 и 4, т.е. осуществляют четырехзажимное включение RX.

 

Рис.2. Схема одинарного моста постоянного тока

 

В этом случае влияние сопротивлений соединительных проводов и контактов r1, r2, r3, r4 практически исключается при . Объясняется это следующим образом. Провода и контакты, имеющие сопротивления r1 и r3, включены в диагонали моста и их сопротивления не влияют на условие равновесия моста. Влияние сопротивлений r2, r4 исключается по условию.

При использовании одинарного мос­та для измерения весьма малых сопротивлений могут возникать значительные погрешности из-за низкой чувствительности моста и невозможности ее увеличения в резуль­тате ограничений, накладываемых допустимой мощностью рассе­ивания в плечах моста. Двойные мосты не имеют этого недостатка.

Двойные мосты постоянного тока получили применение для измерения малых сопротивлений, т.к. воздействие соединитель­ных проводов и контактов в них минимально. Схема двойного моста приведена на рис.3. Провода и контакты, предназначенные для соединения неизвестного сопротивления RX и моста, имеют сопротивления r1, r2, r3, r4.

 

Рис.3. Схема двойного моста постоянного тока

 

Условие равновесия моста, при котором ток через нуль-инди­катор равен нулю, описывается выражением

(14)

Как правило, при конструировании моста и его эксплуатации выпол­няют следующие условия:

1) резисторы R1, R2, R3, R4 изго­тавливают так, что при их регулировке для уравновешивания моста всегда R1=R3 и R2=R4, т.е. (с некоторой неточностью, обусловленной, например, неточностью изготовления резисторов R1, R2, R3, R4);

2) выбирают

3) при подключении RXчетвертый соединительный провод выполняют в виде короткого и толстого проводника, т. е. старают­ся сделать сопротивление r4как можно меньшим.

При соблюдении этих условий пользуются упрощенным уравнением равновесия моста, которое имеет следующий вид

(15)

Для таких мостов выбирают гальванометры с малым внешним критическим сопротивлением и большой чувствительностью по напряжению. Для измерения сопротивлений в широком диапазоне промыш­ленность выпускает одинарные и одинарно-двойные мосты.

Мосты переменного тока. В соответствии с условиями равновесия моста переменного тока выражения (2), (3), (5) схемы мостов для измерения емкости, угла потерь индуктивности и добротности могут иметь различные ва­рианты включения в плечи резисторов, катушек индуктивностей, конденсаторов и исследуемого объекта. Различные варианты представлены в таблице.

Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой
<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Лекция № 13 | Мосты для измерения емкости и угла потерь

Дата добавления: 2013-12-13; Просмотров: 989; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2022) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.033 сек.