1 Основы метрологии и электрические измерения: Учебник для вузов. Под. ред. Е.М. Душина.- Л.: Энергоатомиздат, 1987. – С. 133‑135, 400‑410.
2 Электрические измерения: Учебное пособие для вузов / В.Н. Малиновский и др. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – С. 182‑188.
Лабораторная работа № 9
Измерение сопротивлений на постоянном токе
Цель работы – изучение методов и техники измерения сопротивлений на постоянном токе омметрами и уравновешенными мостами постоянного тока.
Измерение сопротивлений представляет наиболее широко развитую область электроизмерительной техники как в отношении методов измерения, так и используемой аппаратуры.
Измерение сопротивлений может осуществляться различными методами: косвенным методом с помощью двух приборов (амперметра и вольтметра); методом одного прибора, прямым методом, основанным на применении приборов непосредственной оценки (омметров, мегомметров); методом сравнения, основанным на применении мостов и компенсаторов.
Разнообразие методов в значительной степени объясняется весьма широким диапазоном величин сопротивлений, которые подлежат измерению (от 10–8 до 1014 Ом и выше), большим разнообразием объектов измерения, различными условиями измерений (лабораторные, полевые и др.), различными требованиями к точности определения результатов измерения.
Опыт 1. Измерение сопротивления мегомметром
Для измерения очень больших сопротивлений, порядка тысяч килоом и выше, как например, для измерения сопротивления изоляции, весьма часто пользуются мегомметрами. Мегомметр представляет собой омметр, в котором в качестве измерительного механизма используется магнитоэлектрический логометр.
Логометрами называют электроизмерительные приборы, измеряющие отношения двух токов. Специфической особенностью логометров является отсутствие у них механического противодействующего момента. Противодействующий момент, как и вращающий, создается электрическим путем.
На рис. 9.1 показан логометр магнитоэлектрической системы.
Подвижная часть логометра состоит из двух рамок, укрепленных на общей оси и жестко скрепленных между собой. Одна из рамок создает вращающий момент, другая – противодействующий.
Один или оба момента должны изменяться с изменением угла отклонения подвижной части. Зависимость момента от угла отклонения рамок обычно достигается благодаря неравномерности воздушного зазора.
Моменты, создаваемые силами F1 и F2, для магнитоэлектрического измерительного механизма (рис. 9.1) определяются
;
где S1; W1; S2; W2 – площади и числа витков рамок 1 и 2.
Индукция магнитного поля В1 и В2 вследствие наличия неравномерного зазора не остается постоянной, а меняется в зависимости от положения подвижной части, т.е. от угла поворота рамок :
и .
Равновесие подвижной части определяется равенством
,
т.е. .
Полагая S1 = S2, и W1 = W2, получим
.
Решая это уравнение относительно , находим:
. (9.1)
Наиболее распространенная схема логометра с последовательным соединением измеряемого сопротивления показана на рис. 9.2.
Токи в рамках логометра могут быть определены из уравнений
; .
Используя уравнение (9.1), получим:
. (9.2)
Из этого выражения видно, что отклонение подвижной части не зависит от напряжения, а зависит от величины измеряемого сопротивления RX.
Мегомметры не нуждаются в питании ни от аккумуляторов, ни от сухих батарей, т.к. снабжены собственным генератором, встроенным в прибор. Ротор генератора приводится во вращение ручкой со скоростью обычно в пределах 90 – 120 об/мин. Поскольку сопротивление изоляции зависит от приложенного напряжения, мегомметры выпускаются с номинальным напряжением 100, 250, 500, 1000, 2500 В.