Мосты для измерения сопротивлений на постоянном токе.
Для измерения средних сопротивлений (10…106 Ом) применяют одинарные мосты, выполненные по схеме приведенной на рисунке 2.
-5-
Рис.2 Двухпроводная (а) и четырехпроводная (б) схемы включения
измеряемого сопротивления.
Плечо сравнения R3 изготавливают в виде многодекадного магазина сопротивлений.
Верхний предел измерения мостов ограничивается влиянием сопротивления изоляции.
Нижний предел измерения мостов ограничивается влиянием на результат измерения сопротивлений контактов и соединительных проводов.
Для измерения сопротивлений, больших 10 Ом, используют двухпроводную схему подключения резистора (рисунок 2а).
При измерении сопротивлений, меньших 10 Ом, для уменьшения влияния сопротивлений контактов и соединительных проводов используют четырехпроводную схему включения (рисунок 2б).
При таком включении провода и контакты, имеющие сопротивления r1 и r3 включены в диагонали моста и не влияют на условие равновесия моста; r2 и r4 входят в равновесие моста и, чтобы исключить их влияние, должно быть выполнено условие:
R2 >> r4, R3 >> r2
Для точного измерения малых сопротивлений применяют двойные мосты.
Предел допускаемой основной относительной погрешности (в процентах) нормируется в виде одночленной или двучленной формулы:
-6-
Где: С и D – числовые коэффициенты, характеризующие класс точности моста;
Rх – измеряемое сопротивление;
Rк – конечное значение сопротивления данного диапазона измерения.
Промышленность выпускает одинарные и двойные мосты.
-6-
Мосты переменного тока.
3.1 Мосты для измерения емкости и угла потерь.
При измерении емкости исследуемого объекта, например, конденсатора, нужно учитывать, что он обладает потерями, то есть в нем поглощается активная мощность.
Реальный конденсатор представляется эквивалентной схемой в виде идеальной емкости, последовательно или параллельно соединенной с активным сопротивлением. Ток в цепи такого конденсатора опережает напряжение на угол меньший 900.
На рисунке 3 приведены эквивалентные схемы и векторные диаграммы конденсатора с потерями, из которых следует:
tgδ = ω∙R∙C (рис.3а) и tgδ = 1 / ω∙R∙C (рис.3б)
Рис.3 Последовательная (а) и параллельная (б) эквивалентные
схемы и векторные диаграммы конденсатора с потерями.
Схема измерения емкости конденсаторов с малыми потерями показана на рисунке 4.
-7-
Рис.4 Схема моста для измерения емкости и угла потерь конденсатора.
Полные сопротивления плеч равны:
Подставив эти выражения в формулу равновесия моста, имеем:
Отсюда:
Угол потерь δ, дополняющий до 900 угол фазового сдвига тока относительно напряжения, определяется из выражения:
tgδ = ω∙RХ∙CХ = ω∙RN∙CN
3.2. Мост для измерения индуктивности и добротности.
Одно из плеч моста (рисунок 5) образовано испытуемой катушкой с индуктивностью LХ и активным сопротивлением RX, а другое – образцовой катушкой с индуктивностью LN и сопротивлением RN.
Рис. 5 Схема моста для измерения индуктивности и добротности катушек.
-8-
Резистор R при помощи переключателя может быть включен последовательно с образцовой катушкой или катушкой с изменяемым сопротивлением в зависимости от соотношения RN и RX.
Если резистор R включен последовательно с катушкой LX, то условие равновесия будет:
(R + RX + j∙ω∙LX)R2 = (RN + j∙ω∙LN)R1
Откуда:
По полученным значениям RX и LX можно определить добротность катушки:
3.3. Универсальные мосты.
Промышленность выпускает универсальные мосты, позволяющие измерят сопротивление на постоянном токе, емкости и углы потерь, индуктивности и добротности на переменном токе.
Измерение параметров конденсаторов и катушек индуктивности в универсальных мостах обычно производится на частоте 1000 Гц.
В качестве нуль-индикатора используется электронный усилитель с выпрямительным прибором на выходе.
Мегомметры.
Для измерения больших сопротивлений и, прежде всего, для измерения сопротивления изоляции используют мегомметры, которые имеют логометрический измерительный механизм.
Логометры – это измерительные механизмы с электрическим противодействующим моментом. Подвижная часть выполнена в виде двух жестко скрепленных между собой рамок. Отклонение подвижной части логометра зависит от отношения токов в его рамках:
Начальное положение подвижной части безразличное.
Схема включения логометра в мегомметре представлена на рисунке 6.
-9-
Рис. 6 Схема мегомметра.
В этой схеме 1 и 2 рамки логометра с сопротивлениями R1 и R2; RН и RД – добавочные резисторы, постоянно включенные в схему.
Так как
, то
-8-
То есть угол отклонения определяется значением RX и не зависит от напряжения U.
Питание в этих приборах осуществляется от встроенного генератора с ручным приводом.
Класс точности мегомметров устанавливается по приведенной погрешности и обозначается 1,0.