7.1. Прямі методи вимірювань активних опорів

За величиною опори діляться на 3 групи:

Малі опори (<1 Ом).

Середні (від 1 Ом до 0,1 МОм).

Великі (від 0,1 МОм і більше).

Активні опори твердих провідників, звичайно, вимірюють на постійному струмі, а опори провідників, що мають велику вологість (рідини, заземлення), -на змінному.

7.1.1. Мостом постійного струму

Для вимірювань середніх опорів до 1 МОм дуже часто використовують одинарні мости постійного струму (рис. 7.1). Перш ніж вибрати вимірювальний міст і режим його роботи, встановлюють приблизне значення вимірюваного опору. На заводській табличці та на передній панелі вимірювального мосту зазвичай зазначені схема й рекомендації до вибору доцільного режиму залежно від діапазону вимірюваного опору.


Одинарний міст постійного струму складається із трьох зразкових резисторів R1, R2, R3 (зазвичай регульованих), які включають із вимірюваним опором Rx у мостову схему, тобто в плечі мосту (рис.7.1). До однієї з діагоналей цієї схеми подають живлення від джерела ЕРС Е. А в іншу діагональ через вимикач SA1 і обмежуючий опір R0 включають високочутливий гальванометр Г.

Схема працює в такий спосіб. При подачі напруги через резистори Rx, R1,

R2, R3 проходять струми І1 і І2. Ці струми викликають у резисторах падіння

напруг UAB, UBC, UAD і UDC. Якщо ці падіння напруги будуть різними, то

потенціали точок фА, фВ, фС і фв будуть неоднакові. Тому якщо вимикачем SA1

_          pB — (pp.

підключити гальванометр, то через нього буде проходити струм IГ = ——.

Завдання вимірювань полягає в тому, щоб врівноважити міст, тобто зробити потенціали точок фВ і фв однаковими, інакше кажучи, зменшити струм гальванометра до нуля. Для цього починають змінювати опори резисторів R1, R2, R3 доти, доки струм гальванометра не буде дорівнювати нулю. При ІГ = 0

PB = PD , а напруги UAB = UAD і UBC = UDC. Виразивши ці напруги через

струми та опори Uad = І2 ■ R3, Ubc = h ■ R1, UpC = І2 ■ R2, Uad = h ■ Rx, одержимо дві рівності:

Ця рівність називається умовою балансування одинарного мосту, або умовою рівноваги мосту. З неї випливає, що міст стабілізується тоді, коли добутки опорів протилежних плечей будуть однаковими. Звідси вимірюваний опір визначається за формулою

У реальних одинарних мостах змінюють або опір резистора R1 (його називають плечем порівняння), або відношення опорів R3 / R2. Найбільше

поширення набули мости, в яких плавно змінюється опір R1, і стрибками, звичайно, кратними 10, змінюється відношення R3/ R2, наприклад, у мостах

Р333 або DY-B23A (рис. 7.2).


Кожний міст характеризується межею вимірювань опорів від Rmin до Rmax. Важливим параметром мосту є його чутливість

Залежно від конструктивного оформлення розрізняють магазинні й лінійні (реохордні) мости. У магазинному мості опори плечей виконані у вигляді штепсельних або важільних багатозначних мір електричних опорів (магазинів опорів), в реохордних мостах плече порівнянь роблять у вигляді магазина опорів, а плечі відхилення - у вигляді резистора, який ділиться повзунком на дві регульовані частини.


За припустимою похибкою одинарні вимірювальні мости постійного струму мають класи точності: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 1,0; 5,0. Похибка одинарного мосту постійного струму залежить від ступеня сумірності опорів сполучаючих проводів і контактів з вимірюваним опором. Чим менший вимірюваний опір, тим більша похибка. Тому для вимірювань малих опорів застосовують подвійні мости (шестиплічні) постійного струму (рис. 7.3).

Плечима подвійного мосту постійного струму служать вимірюваний опір Rx (що виконують з чотирма затискачами для зменшення впливу перехідних контактних опорів), зразковий резистор R0 і дві пари допоміжних резисторів R1,

Подпись:
Рівновага мосту визначається за формулою:

 

де r - опір спеціального каліброваного резистора.

Із формули (7.7) видно, що якщо обидва відношення плечей рівні між собою, то від'ємник дорівнює нулю. Незважаючи на те, що опори R1 і R4, переміщуючи повзунок D, встановлюють однаковими, через розкид параметрів опорів R2 і R3 цього домогтися дуже складно. Для зменшення помилки вимірювань треба опір перемички, що з'єднує зразковий резистор R0 і вимірюваний опір Rx, брати якнайменшим. Зазвичай до приладу додається спеціальний калібрований резистор r. Тоді від'ємник у співвідношенні (7.7) практично дорівнює нулю. Значення вимірюваного опору можна визначити з формули:

Подвійні мости розраховані на роботу тільки зі змінним відношенням плечей. Чутливість подвійного мосту залежить від чутливості нульового покажчика, параметрів мостової схеми і значення робочого струму. Зі збільшенням робочого струму чутливість збільшується.

Найбільшого поширення набули комбіновані мости постійного струму, розраховані на роботу за схемами одинарного й подвійного мосту.


На рис. 7.4 представлений зовнішній вигляд подвійного вимірювального мосту постійного струму DY-B44. Міст розрахований на вимірювання опорів від 0,01 Ом до 110 МОм. Похибка вимірювань залежно від межі становить від 0,2 до 1,0%. Є можливість розширення меж вимірювань від 0,5 мкОм.

7.1.2. Омметром

Омметр - це прилад магнітоелектричної системи, послідовно або паралельно з яким включається вимірюваний опір.

Зазвичай прилади, призначені для вимірювань опорів до 100 Ом, мають паралельну схему включення і пряму шкалу (рис. 7.5, б). Прилади для вимірювань опорів порядку декількох тисяч Ом виконуються за послідовною схемою й мають зворотну шкалу (рис. 7.5, а).


Послідовне включення омметра з вимірюваним опором Rx (для Rx > 100 Ом)

Струм, що протікає через прилад (рис. 7.5, а):

де Е - ЕРС джерела живлення; Кд - опір, що обмежує силу струму; Rn - внутрішній опір приладу.

Оскільки Rд і Rri постійні, то значення струму в колі буде залежати від вимірюваного опору Rx, отже, шкалу приладу можна відградуювати в одиницях вимірюваного опору.

Рівняння шкали при послідовному включенні:

де CI - ціна розподілу приладу за струмом.

Працюють омметри в такий спосіб. Перед вимірюванням натискають кнопку SA (рис. 7.5, а), що шунтує вимірюваний опір, і за допомогою магнітного шунта встановлюють стрілку на контрольну позначку. Відпускаючи кнопку, включають в коло вимірюваний опір Rx. Стрілка приладу покаже значення вимірю­ваного опору.

Особливість омметра з послідовною рамкою в тому, що в цьому приладі зворотна шкала, тобто нульова позначка знаходиться праворуч від шкали, а позначка максимального значення опору - ліворуч. Це пояснюється тим, що при вимірювані великих опорів через рамку приладу протікає незначний струм.

Паралельне включення омметра з вимірюваним опором Rx (для Rx < 100 Ом)

Струм, що протікає через зовнішнє (щодо вимірювального механізму) коло (рис. 7.5, б):

і=- E

Rд + -М- (7.11)

Струм, що протікає через прилад:
Звичайно, омметри виготовляються у вигляді переносних приладів порівняно невеликої точності (класів 1,5 або 2,5) і як джерела живлення мають суху батарею. Із часом напруга батареї падає, тому підтримується постійним добуток B • U = const. Для цього в магнітну систему приладу вбудовується магнітний шунт -феромагнітна пластина, яка замикає полюси так, що частина магнітного потоку проходить через корисний повітряний проміжок, а частина - через магнітний шунт. Регулювання положення феромагнітної пластини відносно полюсних наконечників шунта здійснюється за допомогою регулюючого гвинта, що розташований на корпусі приладу.

На рис. 7.6 представлений зовнішній вигляд омметра М419. Прилад призна­чений для вимірювань опорів від 0 до 5 МОм. Клас точності приладу 2,5. Працює на частотах від 45 до 500 Гц. Споживана потужність не більше 1 Вт. Вхідний опір 250 кОм.

Рис. 7.6 - Зовнішній вигляд омметра М419.


Сучасна промисловість випускає цілу низку цифрових омметрів підвищеної точності з широким діапазоном вимірювань. На рис. 7.7. показаний зовнішній вигляд цифрового міліомметра GOM-802. Діапазон вимірюваних опорів цього приладу від 1 мкОм до 3 МОм. Похибка вимірювань не вище ±0,1%.

7.1.3. Мегомметром

Мегомметр призначений для вимірювань великих опорів (кіло- та мега-Ом) і являє собою магнітоелектричний логометр. У ньому є джерело живлення -генератор постійного струму з паралельним збудженням і ручним приводом.

Кут відхилення стрілки приладу залежить від відношення струмів, що протікають через рамки, і практично не залежить від поданої напруги.

70

Послідовно з однією із рамок включається зразковий опір, а послідовно з іншою - вимірюваний опір. Рівняння шкали мегомметра:

Шкала мегомметра охоплює діапазон вимірювань від 0 до ¥. Перехід від вимірювань кОм до МОм здійснюється за допомогою перемикача на два положення. Перевірку справності приладу здійснюють перед вимірюваннями до включення в коло: при обертанні ручки генератора стрілка повинна бути встановлена на «0» - при перемикачі в положенні «кОм», і на ¥ - в положенні «МОм».

Перед вимірюванням опору необхідно переконатися, що електричні кола не перебувають під напругою.

Переваги

Простота у виготовленні.

Зручні в користуванні.

До недоліків можна віднести невисоку точність вимірювань.

Рис. 7.8 - Зовнішній вигляд мегомметра ЭС 0210


Промисловість випускає мегомметри з номінальними напругами 100, 500 і 1000 В і межами вимірювань опору ізоляції від 0 до 1000 МОм типів М1101М, М1102/1, М503М, МС-0,5 і ін. На рис. 7.8 показаний зовнішній вигляд мегом­метра ЭС 0210, розрахованого на вимірювання опорів від 0,5 до 100000 МОм.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я