Реферат: Измерение сопротивлений

При изготовлении, монтаже и эксплуатации электротехниче­ских и радиотехнических устройств и установок необходимо изме­рять электрическое сопротивление.

В практике для измерения сопротивлений применяют различ­ные методы в зависимости от характера объектов и условий измерения (например, твердые и жидкие проводники, заземлители, электроизоляция); от требований к точности и быстроте изме­рения; от величины измеряемых сопротивлений.

Методы измерения малых сопротивлений существенно отлича­ются от методов измерения больших сопротивлений, так как в первом случае надо принимать меры для исключения влияния на ре­зультаты измерений сопротивления соединительных проводов, пе­реходных контактов.

Далее рассмотрим только те методы, которые в практике применяют наиболее часто.

Измерительные механизмы омметров. Для прямого измере­ния сопротивлений применяют магнитоэлектрические измерительные механизмы одно- и двухрамочные.

Однорамочный механизм можно ис­пользовать для измерения сопротивлений. С этой целью в прибор вводят добавочный резистор с постоянным сопротивлением  и снабжают его источником питания (например, батареей сухих элементов). Измеряемое сопротивление  включается с измери­телем последовательно (рис. 1) или параллельно.

При последовательном соединении ток в измерителе , где  — сопротивление измерителя; — на­пряжение источника питания.

Учитывая, что , где   — чувствительность прибора по току (постоянная величина), находим, что угол отклонения стрел­ки прибора при  зависит только от величины измеряемо­го сопротивления :

Если шкалу отградуировать по этому выражению в единицах сопротивления, то прибор будет омметром. Напряжение сухих эле­ментов со временем уменьшается, поэтому в измерения вносится ошибка, тем большая, чем больше действительное напряжение от­личается от того напряжения, при котором была градуирована шкала.

           Рис. 1.                                                   Рис. 2.

В двухрамочном измерительном механизме, который называют логометром, нет противодействующих пружин, вращающий и про­тиводействующий моменты создаются электромагнитными сила­ми. Поэтому при отсутствии тока в обмотках хорошо уравно­вешенная подвижная часть прибора находится в безразлич­ном равновесии (стрелка останавливается у любого деления шка­лы). Когда в катушках есть ток, на подвижную часть действуют два электромагнитных момента, направленные в противополож­ные стороны.

Магнитная цепь измерительного механизма устроена так, что магнитная индукция вдоль воздушного зазора распределена неравномерно, но с таким расчетом, что при повороте подвижной части в любую сторону вращающий момент уменьшается, а проти­водействующий момент увеличивается (в зависимости от направ­ления поворота роль моментов меняется).

Подвижная часть останавливается при  или . Отсюда следует, что поло­жение стрелки на шкале зависит от отношения токов в обмотках, т.е. , но не зависит от напряжения питающего источника.

На схеме рис. 2. видно, что измеряемое сопротивление  входит в цепь одной из катушек логометра, поэтому ток в ней, а так­же отклонение стрелки прибора однозначно зависит от значения .

Используя эту зависимость, шкалу градуируют в единицах со­противления и тогда прибор является омметром. Омметры для из­мерения сопротивления изоляции снабжают источником питания с напряжением до 1000 В, чтобы измерение проводить при напря­жении, примерно равном рабочему напряжению установки. Таким источником может быть встроенный магнитоэлектрический генератор с ручным приводом или трансформатор с выпрямите­лем, включаемый в сеть переменного тока.

Омметры, рассчитанные на измерения больших сопротивлений (больше 1 МОм), называют мегаомметрами.

Косвенные методы измерения сопротивлений. Сопротивле­ние резистора или другого элемента электрической цепи можно определить по показаниям вольтметра и амперметра (при постоян­ном токе), применяя закон Ома: (схемы рис. 3, а, б). По схеме на рис. 4 определяют сопротивление  по показаниям одного вольтметра. В положении 1 переключателя П вольтметр из­меряет напряжение сети , а в положении 2 — напряжение на за­жимах вольтметра . В последнем случае . Отсю­да

Косвенные методы применяют для измерения средних сопротивле­ний, а одним вольтметром измеряют также большие сопротивле­ния. Точность этих методов значительно зависит от соотношения величин измеряемого сопротивления  и внутренних сопротивле­ний амперметра  и вольтметра . Результаты измерения можно считать удовлетворительными по точности, если выполняются условия:  (см. схему рис. 3, а);  (см. схему рис. 3, б);  (см. схему рис. 4).

                  Рис. 3                                         Рис. 4

Методы и приборы сравнения. Для измерения малых и средних сопротивлений применяют метод сравнения измеряемого сопротивления  с образцовым . Эти два сопротивления на схе­ме рис. 5 соединены последовательно, поэтому ток в них один и тот же. Величину его регулируют с помощью резистора , так, чтобы она не превышала допустимого тока для сопротивлений  и  . Отсюда . Неизвестные падения напряжения  и  измеряют вольтметром или потенциометром. Результаты измерения получаются более точными, если сопротив­ления  и  одного порядка, а сопротивление вольтметра доста­точно велико, так что присоединение его не влияет на режим основ­ной цепи.

При измерении малых сопротивлений этим методом вольтметр подключают с помощью потенциальных зажимов, которые позволяют исключить сопротивления контактов основной цепи из результатов измерения.

Средние и большие сопротивления можно измерить методом замещения (рис. 6). Амперметром А измеряют ток, устанав­ливая переключатель П в положение 1, а затем 2. Напряжение на входных зажимах схемы одинаково, поэтому . Отсюда .

При измерении больших сопротивлений амперметр заменяют гальванометром с шунтом, чем значительно повышают точность измерения.

      К вольтметру

            Рис 5.                                               Рис 6.

      Рис. 7

Наиболее точные результаты при измерении сопротивлении дают мостовые схемы, которые в практике применяют в различ­ных вариантах в зависимости от величин измеряемых сопротив­лений и требуемой точности измерения.

Чаще других можно встретить прибор, построенный по схеме рис. 7, который в практике называют “одинарным мостом”. В данном случае в мостовую схему входят сопротивления ; ; ;, которые образуют замкнутый контур А, Б, В, Г из четырех ветвей (их называют “плечами моста”).

В одну диагональ схемы включен источник постоянного тока, в другую — гальванометр с двусторонней шкалой (нуль в середи­не шкалы).

Предположим, что при некотором сопротивлении  другие сопротивления подобраны так, что ток в измерительной диагона­ли , т. е. потенциалы  и  одинаковы при замкнутых выключателях  и . В этом случае ; /; ;..

Используя эти равенства, нетрудно получить выражение для измеряемого сопротивления . Если сопротивления  и  одинаковые по величине, то . В приборе промышленного изготовления  — это набор резисторов (магазин сопротивле­ний), составленный по декадному принципу. На верхней крышке расположены переключатели, с помощью которых можно набрать в известных пределах любую величину сопротивления с точно­стью, которая определяется самой малой ступенью изменения сопротивления.

Для расширения пределов измерения величины  и  подби­рают так, чтобы их отношение можно было изменить тоже по десятичной системе (например, ; 10; 1; 0,1; 0,01; 0,001; 0,0001).

Одинарные мосты применяют в основном для измерения сред­них сопротивлений. При измерении малых сопротивлений измеря­емый элемент включают по особой схеме или применяют специ­альные мосты, предназначенные для этой цели.

Реферат на тему

"Измерение сопротивлений"