ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ
Мост для измерения сопротивления
Мерой электрического сопротивления, т. е. образцом единицы сопротивления, является образцовая катушка сопротивления. Набор катушек сопротивления, соединяемых по определенной схеме, называется магазином сопротивлений.
Магазины сопротивлений бывают штепсельные и рычажные, у первых переключение катушек производится при помощи штепселей, у вторых — при помощи рычажных переключателей. На рис. 7-28 дана схема одной «декады» пятикатушечного рычажного магазина сопротивления, дающего возможность переключателем изменять включенное между зажимами сопротивление от 0 до 9 ом ступенями по 1 ом.
Мост для измерения сопротивлений, схема которого показана на рис. 7-29, состоит из трех плеч — трех магазинов сопротивлений: r1, r2 и r Четвертым плечом служит измеряемое сопротивление rх. В одну диагональ моста включают источник питания, в другую — гальванометр.
Изменяя сопротивления трех плеч, при замкнутой кнопке Ʀ1 можно получить равенство потенциалов: точек А и Б, о чем можно судить по отсутствию отклонения стрелки гальванометра при замыкании кнопки Ʀ2.
Рис. 7-28. Рычажный пятикатушечный магазин сопротивлений
В этом случае напряжение UВА = UbБ и Vаг = UБГ или I1r1 = I2rх и I1r2 = I2r. Разделив почленно, получим;
(I1r1)/(I1r2) = (I2rх)/(I2r)
откуда
rх = r(r1/r2)
По найденной формуле для уравновешенного м о с т а и подсчитывают искомое сопротивление.
Рис. 7-29. Мост для измерения сопротивлений.
Если в схеме моста сопротивления трех плеч и напряжение питания неизменны, то ток в гальванометре зависит только от сопротивления rх. Это позволяет на шкале гальванометра нанести деления, дающие значения искомого сопротивления или величины, от которой оно зависит, например температуры. Такие измерительные мосты называются неуравновешенными.
Измерение сопротивлений амперметром и вольтметром
Величина сопротивления найденная по показанию амперметра и вольтметра (рис. 7-30), больше действительной величины искомого сопротивления rх на величину сопротивления амперметра, так как в схеме на рис. 7-30 вольтметр измеряет сумму напряжений на сопротивлении rх и на амперметре. Если измеряемое сопротивление значительно больше сопротивления амперметра, то погрешность измерения будет небольшой.
Величина сопротивления
r»x = U/I
Рис. 7-30. Схема соединения для измерений сопротивлений амперметром и вольтметром (для больших сопротивлений).
наиденная по показанию приборов (рис. 7-31), меньше действительной величины искомого сопротивления rx так как амперметр измеряет сумму токов в сопротивлении rх и в вольтметре. Если измеряемое сопротивление значительно меньше сопротивления вольтметра, то погрешность будет небольшой.
Рис. 7-31. Схема соединения для измерений сопротивлений амперметром и вольтметром (для меньших сопротивлений).
Омметры
Омметры и мегомметры это приборы для непосредственного измерения сопротивлений.
Они делятся на две группы: омметры, показания которых зависят от напряжения источника питания, и омметры, показания которых не зависят от напряжения источника питания. Омметр первой группы (рис. 7-32) состоит из магнитоэлектрического измерительного механизма с добавочным сопротивлением rд и последовательно соединяемым измеряемым сопротивлением rх — последовательная схема. Омметр часто снабжается батареей сухих элементов.
Рис. 7-3-2. Последовательная схема омметра, показания которого зависят от напряжения источника питания.
При разомкнутой кнопке Ʀ ток в цепи
I = Cα = U/(rx + rи + rд)
где α и С — угол поворота подвижной части и постоянная по току измерительного механизма. Из выражения следует, что
α = (U/C)(1/rx + rи + rд)
Таким образом, для получения однозначной зависимости угла поворота подвижной части от измеряемого сопротивления, а следовательно, возможности нанести на шкале значения этого сопротивления необходимо при постоянной величине rи + rд обеспечить постоянство отношения U/C.
Для поддержания неизменным отношения U/C при изменении напряжения источника питания необходимо регулировать величину С, что достигается изменением магнитной индукции в воздушном зазоре измерительного механизма магнитным шунтом. Магнитный шунт это стальная пластина, которую поворотом винта приближают или удаляют от полюсных башмаков N’, S’ измерительного механизма (рис. 7-1).
Для регулировки величины С, при подключенных батарее и сопротивлении rx замкнув кнопку Ʀ изменяют положение магнитного шунта до тех пор, пока стрелка омметра не установится на нуль шкалы. Разомкнув кнопку, отсчитывают на шкале значение измеряемой величины.
На рис. 7-33 дана другая — параллельная схема того же омметра, в которой измеряемое сопротивление rх соединяется параллельно измерительному механизму. Можно доказать, что при постоянной величине rи + rд и неизменном отношении U /С угол поворота подвижной части будет однозначно зависеть от измеряемого сопротивления.
Омметры второй группы имеют магнитоэлектрический измерительный механизм с двумя рамками на одной оси (рис. 7-34). Ток к рамкам подводится при помощи безмоментйых ленточек, не создающих противодействующих моментов.
Рис. 7-33. Параллельная схема омметра, показания которого зависят от напряжения источника, питания.
Токи в рамках направлены противоположно, так что от взаимодействия их с полем магнита создаются два момента, направленные в разные стороны. Разность этих моментов вызывает поворот подвижной части на угол, при котором моменты взаимно уравновешивают друг друга. Угол поворота подвижной части определяется отношением токов в рамках, т. е.
Измерительные механизмы, угол поворота которых зависит от отношения токов, называются логометрами.
Рис. 7-34. Измерительный механизм логометра.
Одна параллельная ветвь омметра логометра (рис. 7-35) состоит из рамки и измеряемого сопротивления rx, другая ветвь — из второй рамки и добавочного сопротивления rд. Приняв во внимание, что токи в параллельных ветвях распределяются обратнопропорционально их сопротивлениям, можно написать:
α = f(I1/I2) = f(rx/rд)
Так как rд — неизменно, то угол поворота зависит только от величины измеряемого сопротивления.
Источником питания обычно служит магнитоэлектрический генератор, расположенный в кожухе омметра, приводимый во вращение от руки.
Измерение сопротивления изоляции
Сопротивление изоляции установки легко изменяется, поэтому его необходимо периодически измерять.
Рис. 7-35. Схема омметра логометра.
В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ):
а) испытание сопротивления изоляции осветительных и силовых электропроводок производится мегомметром с напряжением 1 000 в;
б) наименьшее сопротивление изоляций допускается 0,5 Мом;
в) сопротивление изоляции при снятых плавких вставках измеряется на участке между смежными предохранителями или за последним предохранителем, между любым проводом и землей, а также между любыми двумя проводами.
Сопротивление изоляции сети, не находящейся под рабочим напряжением, определяется при помощи мегомметра. Для измерения изоляции один из зажимов, помеченный буквой Л, присоединяют к испытуемому проводу, а второй зажим мегомметра, помеченный буквой 3, соединяют с землей (рис. 7-36). Вращая рукоятку мегомметрам номинальной скоростью, отсчитывают на шкале искомое сопротивление.
Рис. 7-36. Схема для измерения сопротивления изоляции провода относительно земли.
Присоединив зажим мегомметра Л к второму проводу, аналогично определяют сопротивление изоляции второго провода относительно земли. Для измерения сопротивления изоляции между двумя проводами к ним присоединяют два зажима мегомметра (рис. 7-37). Аналогичным образом производится измерение сопротивления изоляции электрических машин и аппаратов.
Статья на тему Измерение сопротивлений