Содержание
прибор для измерения электрического сопротивления
• «коллега» вольтметра и амперметра
• прибор с буквой омега
• коллега вольт-и амперметра
• измеряет сопротивление в электрической цепи
• им измеряют электросопротивление
• Прибор для измерения электрического сопротивления
Омме́тр (Ом + др.-греч. μετρεω «измеряю») — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения электрических активных (омических) сопротивлений. Обычно измерение производится по постоянному току, однако, в некоторых электронных омметрах возможно использование переменного тока. Разновидности омметров: мегаомметры, гигаомметры, тераомметры, миллиомметры, микроомметры, различающиеся диапазонами измеряемых сопротивлений.
Действие магнитоэлектрического омметра основано на измерении силы тока, протекающего через измеряемое сопротивление при постоянном напряжении источника питания, с помощью магнитоэлектрического микроамперметра. Для измерения сопротивлений от сотен ом до нескольких мегаом измеритель (микроамперметр с добавочным сопротивлением), источник постоянного напряжения и измеряемое сопротивление rx включают последовательно. В этом случае сила тока I в измерителе равна: I = U/(r + rx), где U — напряжение источника питания; r — сопротивление измерителя (сумма добавочного сопротивления и сопротивления рамки микроамперметра).
Согласно этой формуле, магнитоэлектрический омметр имеют нелинейную шкалу. Кроме того, она является обратной (нулевому значению сопротивления соответствует крайнее правое положение стрелки прибора). Перед началом измерения сопротивления необходимо выполнить установку нуля (скорректировать величину r) специальным регулятором на передней панели при замкнутых входных клеммах прибора, для компенсации нестабильности напряжения источника питания.
Поскольку типичное значение тока полного отклонения магнитоэлектрических микроамперметров составляет 50..200 мкА, для измерения сопротивлений до нескольких мегаом достаточно напряжения питания, которое даёт встроенная батарейка. Более высокие пределы измерения (десятки — сотни мегаом) требуют использования внешнего источника постоянного напряжения порядка десятков — сотен вольт.
Для получения предела измерения в единицы килоом и сотни ом, необходимо уменьшить величину r и соответственно увеличить ток полного отклонения измерителя путём добавления шунта.
При малых значениях rx (до нескольких ом) применяется другая схема: измеритель и rx включают параллельно . При этом измеряется падение напряжения на измеряемом сопротивлении, которое, согласно закону Ома, прямо пропорционально сопротивлению, (при условии I=const).
Основой логометрических мегаомметров является логометр, к плечам которого подключаются в разных комбинациях (в зависимости от предела измерения) образцовые внутренние резисторы и измеряемое сопротивление, показание логометра зависит от соотношения этих сопротивлений. В качестве источника высокого напряжения, необходимого для проведения измерений, в таких приборах обычно используется механический индуктор — электрогенератор с ручным приводом, в некоторых мегаомметрах вместо индуктора применяется полупроводниковый преобразователь напряжения.
Принцип действия электронных омметров основан на преобразовании измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение с помощью операционного усилителя. Измеряемый объект включается в цепь обратной связи (линейная шкала) или на вход усилителя.
Цифровой омметр представляет собой измерительный мост с автоматическим уравновешиванием. Уравновешивание производится цифровым управляющим устройством методом подбора прецизионных резисторов в плечах моста, после чего измерительная информация с управляющего устройства подаётся на блок индикации.
При измерении малых сопротивлений может возникать дополнительная погрешность из-за влияния переходного сопротивления в точках подключения. Чтобы избежать этого применяют т. н. метод четырёхпроводного подключения. Сущность метода состоит в том, что используются две пары проводов: по одной паре на измеряемый объект подаётся заданный ток, с помощью другой пары производится измерение напряжения на объекте, пропорционального силе тока и сопротивлению объекта. Провода подсоединяются к выводам измеряемого двухполюсника таким образом, чтобы каждый из токовых проводов не касался непосредственно соответствующего ему провода напряжения, при этом получается, что переходные сопротивления в местах контактов не включаются в измерительную цепь.
Омметры обозначаются либо в зависимости от системы (основного принципа действия), либо по ГОСТ 15094
При изготовлении, монтаже и эксплуатации электротехнических и радиотехнических устройств и установок необходимо изменять 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 изменения; от величины измеряемых сопротивлений.
Методы измерения малых сопротивлений существенно отличайся 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 Rд и снабжают его источником питания (например, батареей сухих элементов). Измеряемое сопротивление Rx включается с измерителем последовательно (рис. 6.16) или параллельно.
При последовательном соединении ток в измерителе I=U/(Rи+Rд+Rx) где Rи — сопротивление измерителя; U — напряжение источника питания.
Учитывая формулу (6.2), находим, что угол отклонения стрелки прибора при U = const зависит только от величины измеряемого сопротивления Rx:
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.
Ошибка от непостоянства напряжения питающего источника не возникает, если измерительный механизм имеет две обмотки, расположенные на общей оси под некоторым углом друг к другу (рис. 6.17).
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 M1Bp = M2ap или N1 SB1I1к=N2 SB2кI2к . Отсюда следует, что положение стрелки на шкале зависит от отношения токов в обмотках, т.е. α=f (I1k/I2k), но не зависит от напряжения питающего источника.
На схеме рис. 6.17 видно, что измеряемое сопротивление Rx входит в цепь одной из катушек логометра, поэтому ток в ней, а также отклонение стрелки прибора однозначно зависит от значения Rx.
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 мегомметрами.
Косвенные методы измерения сопротивлений. Сопротивление резистора или другого элемента электрической цепи можно определить по показаниям вольтметра и амперметра (при постоянном токе), применяя закон Ома: RX=U/I (схемы рис. 6.18, а, б). По схеме на рис. 6.19 определяют сопротивление Rx по показаниям одного вольтметра. В положении 1 переключателя П вольтметр измеряет напряжение сети U, а в положении 2 — напряжение на зажимах вольтметра Uв. В последнем случае UB/RB = Ux/Rx. 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 Rx и внутренних сопротивлений амперметра (Ra) и вольтметра (RB). Результаты измерения можно считать удовлетворительными по точности, если выполняются условия: Rx≥100Rа (см. схему рис. 6.18, а); Rx≤Rв/100 (см. схему рис. 6.18, 6); RX≤RB (см. схему рис. 6.19).
Методы и приборы сравнения. Для измерения малых и средних сопротивлений применяют метод сравнения измеряемого сопротивления Rx с образцовым Ro. Эти два сопротивления на схеме рис. 6.20 соединены последовательно, поэтому ток в них один и тот же. Величину его регулируют с помощью резистора Rp, так, чтобы она не превышала допустимого тока для сопротивлений Rх и Ro Ux/Rx=Uo/Ro- Отсюда RX = RO UX/U. Неизвестные падения напряжения Ux и Uo измеряют вольтметром или потенциометром. Результаты измерения получаются более точными, если сопротивления Rx и Ro 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. 6.21). Амперметром А измеряют ток, устанавливая переключатель П в положение 1, а затем 2. Напряжение на входных зажимах схемы одинаково, поэтому U — IxRx = IoRo. Отсюда Rx = RoIo/Ix
При измерении больших сопротивлений амперметр заменяют гальванометром с шунтом, чем значительно повышают точность измерения.
Наиболее точные результаты при измерении сопротивлений 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. 6.22), который в практике называют «одинарным мостом». В данном случае в мостовую схему входят сопротивления R1;R2;R;Rx, 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 Rx другие сопротивления подобраны так, что ток в измерительной диагонали Iг = 0, т. е. потенциалы VБ и Vr одинаковы при замкнутых выключателях K1 и К2. В этом случае I1=I2;Ix=I;I1R1=IxRx;I2R2=IR.
Используя эти равенства, нетрудно получить выражение для измеряемого сопротивления RX = RR1/R2. Если сопротивления R1 и R2 одинаковые по величине, то RX = R. В приборе промышленного изготовления R — 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 R1 и R2 подбирают так, чтобы их отношение можно было изменить тоже по десятичной системе (например, R/R2= 100; 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.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Общие сведения
Электрические машины, действия которых основаны на электромагнитных явлениях и которые служат для преобразования механической энергии и электрическую, называют электромашинными генераторами, а преобразующие электрическую энергию в механическую — электродвигателями. Применяют также электрические машины для преобразования электрической энергии одних параметров в другие, которые называют преобразователями. Преобразовываться могут: род тока, частота, напряжение, число фаз и другие параметры электроэнергии.
Электрические генераторы приводятся во вращение паровыми и водяными турбинами, двигателями внутреннего сгорания и др. Электродвигатели служат для приведения в действие станков, различных машин, транспортного оборудования и др.
К электрическим машинам относят трансформаторы — статические аппараты, не имеющие движущихся частей, но по своему устройству и принципу действия, имеющие много общего с электрическими машинами.
Электрические машины обладают свойством обратимости, т. е. могут работать генератором. Если их вращать каким-либо двигателем или подводить к ним электроэнергию, они могут использоваться как электродвигатели. Однако при проектировании электромашин учитывают требования, предъявляемые особенностями их работы генератором или электродвигателем.
Электрические машины подразделяются на машины переменного и постоянного тока.
Электрические машины переменного тока разделяют на синхронные, асинхронные, коллекторные.
Наибольшее применение имеют синхронные генераторы переменного трехфазного тока и трехфазные асинхронные электродвигатели. Коллекторные электродвигатели переменного тока имеют ограниченное применение вследствие сложности устройства, обслуживания и более высокой стоимости. Основным их преимуществом является возможность регулирования скорости вращения в широких пределах, что затруднительно в асинхронных двигателях.
Электрические машины постоянного тока представляют собой сочетание машин переменного тока с механическим выпрямителем-коллектором, являющимся неотъемлемой частью этих машин. С помощью коллектора переменный ток преобразуется в постоянный.
Электрические машины постоянного тока имеют ограниченную область применения вследствие более высокой стоимости этих машин и сложности их эксплуатации, по сравнению с машинами переменного тока.
Трансформаторы
Трансформатором называется устройство, предназначенное для преобразования напряжения переменного тока одной величины в напряжение переменного тока другой величины.
Простейший трансформатор (рис. 2.1) состоит из замкнутого сердечника, набранного из отдельных, изолированных друг от друга листов трансформаторной стали. На сердечнике размещаются обмотки. Обмотка, которая подключается к источнику переменного тока, называется первичной. Обмотка, к которой присоединяют нагрузку, называется вторичной.
Переменный ток, протекая по первичной обмотке, создает магнитный поток Ф. Он пронизывает все обмотки одновременно и в каждой из них индуктирует перемеренную ЭДС, величина которой пропорциональна числу витков в обмотке. Чем больше витков, тем больше ЭДС:
где Е <— ЭДС первичной обмотки (ЭДС самоиндукции); Е2 — ЭДС вторичной обмотки (ЭДС взаимоиндукции); 1, и 2 — число витков в первичной и вторичной обмотках.
Пренебрегая падением напряжения внутри обмоток, можно считать, что при отключенной нагрузке (холостом ходе) индукти
тогда |
руемые ЭДС в обмотках равны напряжениям, действующим на первичной и вторичной обмотках:
где U1 и U2 — напряжения на первичной и вторичной обмотках.
Следовательно, напряжение на вторичной обмотке тем больше, чем больше она имеет число витков. Отношение напряжения
на зажимах первичной обмотки к напряжению на вторичной обмотке называется коэффициентом трансформации К:
Трансформатор называется понижающим, если напряжение на вторичной обмотке меньше, чем напряжение на первичной обмотке (К>1).
Трансформатор называется повышающим, если напряжение на вторичной обмотке больше, чем напряжение на первичной обмотке (К
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9026 – | 7255 – или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно