Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки




Рис 2.33

жения компенсировали активную и реактивную части другого: Щу =

В соответствии со сказанным выше можно по-разному осушествлять построение компенсатора. Можно в его состав включить элементы, предназначенные "для регулировки амплитуды (делители), и элементы, обеспечиваюшие изменение фазы (фазорегуляторы) компенсируюшего напряжения. Такого рода компенсаторы называют полярно-координатными. Они не получили широкого распространения из-за необходимости использования фазорегулятора, относительно сложного элемента, для которого нелегко обеспечить требуемые метрологические параметры. На практике находят применение компенсаторы, принцип действия которых основан на раздельной компенсации активной и реактивной составляюших измеряемого напряжения соответствующими составляющими известного напряжения. Эти компецсаторы называются прямоугольно-координатными. На рис. 2.33 представлена принципиальная схема прямоугольно-координатного компенсатора.

Компенсатор имеет два электрических контура, связанных между собой взаимоиндуктивностью катушки М. В каждом из контуров имеется по одному реохорду [АВ и CD). Середины реохордов соединены перемычкой 0-0. При подаче напряжения на трансформатор 7F в контуре 1 возбуждается рабочий ток /р, значение которого устанавливается переменным резистором Ry по показаниям амперметра А, включенного в цепь контура. TobiJ в контуре 2 определяется ЭДС &2, наведенной во вторичной обмотке катушки М и сопротивлением контура

h =Е21 (RcD + / + /2). (2.71)

где Rjj - сопротивление реохорда CD; Rf - сопротивление резистора, предназначенного для поддержания требуемого значения /г при изменении частоты; L2 - индуктивность вторичной обмотки катуш-



ки М, выбираемая достаточно малой, с тем чтобы удовлетворялось условие

cjL2 CD

Поскольку Ег = /соЩр, вьфажение (2.71) для тока в контуре 2 принимает вид

1------;

1 и.

0 \

1 0

t/x 1

1

1

(2.72)

Рис. Z34

Наличие множителя / в правой части формулы (2.71) говорит о том, что токи /р uly, имеют фазовый сдвиг 90°. Падение напряжения на реохордах АВ и CD пропорционально токами Lz, поэтому ia и Д, также сдвинуты относительно друг друга на 90°, как это показано на векторной диаграмме рис. 2.34. Поскольку центры реохордов соединены перемычкой, их потенциал можно принять за нулевой. Напряжение, снимаемое с реохорда является активной составляющей 14, а напряжение, снимаемое с реохорда CD, - реактивной составляющей Щ полного напряжения которое должно компенсировать измеряемое напряжение Ux- В зависимости от положения щеток реохордов конец вектора = ta + jUp может быть направлен в любую из точек квадрата, ограниченного на рис. 2.34 пунктиром. Ясно, что этим квадратом определяется область значений напряжений Ux, которые могут быть измерены данным потенциометром. Момент компенсации напряжений Их и Uk отмечается по указателю нуля PG, в качестве которого может быть использован вибрационный гальванометр.

Две щкалы, относящиеся к реохордам АВ и CD, градуируются в единицах напряжения. По этим щкалам считываются напряжения t4 и f/p соответственно. Градуировка справедлива при определенных значениях рабочего тока /р и частоты со. В момент компенсации

= + ир, (2.73)

а фаза может быть найдена по формуле

tgPx = Va- . (2-74)

Таким образом, оба параметра напряжения Ux оказываются измеренными. Следует указать, что согласно выражению (2.72) ток /2, а следовательно, и напряжение Щ зависят не только от рабочего тока/р, но и от частоты (о. Поэтому при работе на частоте, отличной от номинальной, градуировка щкалы Щ будет нарущена. Для внесения поправки на частоту служит резистор Rf, при помощи которого можно поддерживать отношение токов /2 р постоянным в определенном диапазоне изменения частоты.



Компенсаторы переменного тока значительно уступают по точности компенсаторам постоянного тока. Это связано с тем, что рабочий ток приходится устанавливать по амперметрам, точность которых в лучшем случае соответствует классу 0,1 или 0,2. Поэтому к основной области применения компенсаторов переменного тока относится не поверка приборов, а лабораторные измерения напряжения, тока и комплексного сопротивления, особенно если важно знать не только модули измеряемых величин, но и их фазы (аргументы). Ток и сопротивление измеряют косвенно, опираясь на закон Ома.

2.9. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МОСТЫ

Общие понятия. Важным классом устройств, предназначенных для измерения параметров электрических цепей (сопротивления, емкости, индуктивности и др.) методом сравнения, являются мосты. Сравнение измеряемой величины с образцовой мерой, которое производится в процессе измерения при помощи моста, может осуществляться вручную или автоматически, на постоянном или на переменном токе. В простейшем случае мостовая схема содержит четыре резистора, соединенных в 1фльцевой замкнутый контур. Такую схему имеет одинарный мост постоянного тока (рис. 2.35). Резисторы R1, R2, R3 и R4 этого контура называются плечами моста, а точки соединения соседних плеч - вершинами моста. Цепи, соединяющие противоположные вершины, называют диагоналями. Одна из диагоналей (3-4) содержит источник питания GB, а другая {1-2) - указатель равновесия PG. В случае моста перменного тока его плечи могут включать в себя не только резисторы, но также конденсаторы и катушки индуктивности, т.е сопротивления могут иметь комплексный характер.

Мост называется уравновешенным, если разность потенциалов между точками 1 и 2 равна нулю, т.е. напряжение на диагонали, содержащей индикатор нуля, отсутствует и ток через индикатор равен нулю.

Соотношение между сопротивлениями плеч, при котором мост уравновешен, называется условием равновесия моста. Это условие можно получить, используя законы Кирхгофа для расчета мостовой схемы. Например, для одинарного моста постоянного тока зависимость протекающего через индикатор нуля (гальванометр) PG тока от сопротивлений плеч, сопротивления гальванометра Rq и напряжения питания и имеет вид

t/(jRijR4 -R2R3)

jRf;(jRi+jR2)(jR3+jR4)+jRiJR2(jR3+jR4)+jR3jR4(jRi+JR2)

(2.75)

Ток Iq=0 при

RiR =R2R3- (2.76)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [21] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.0101