Метод амперметра и вольтметра

Саратовский государственный технический университет

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Методические указания

к выполнению лабораторных работ

по курсу «Метрология, стандартизация, сертификация»

для студентов специальностей 18.05.00 и 10.04.00

Одобрено редакционно-издательским советом

Саратовского государственного технического университета.

Саратов 2004

Цель работы:

Изучить

I) методику измерения сопротивлений методом амперметра и вольтметра,

2) методику измерения сопротивлений одинарным мостом,

3) методы оценки точности результатов измерения с помощью вероятностных характеристик.

Основные понятия

Одним из важнейших параметров электрической цепи является ее сопротивление. Известен целый ряд методов измерения сопротивления, а приборостроительная промышленность выпускает довольно широкий ассортимент средств измерения сопротивления.

Диапазон измеряемых на практике сопротивлений широк (от 10^-8 до 10¹⁵ Ом) и его условно делят по значениям сопротивлений на три большие группы:

- малые - до 10 Ом,

- средние - от 10 Ом до 1МОм

-большие - свыше 1 МОм.

В процессе измерения сопротивление преобразуетсяактивную электрическую величину, значение которой затем измеряется.

При измерении малых сопротивлений, например, обмоток трансформаторов или коротких проводов, на результате измерений влияет сопротивление соединительных проводов, контактов, контактные термо - ЭДС.

При измерении больших сопротивлений, например, изолирующих материалов или изделийиз них,. необходимо считаться с объемным и поверхностным сопротивлениями, учитывать влияние влажности, температуры. Измерение сопротивления жидких проводников или проводников высокой влажности проводится только на переменном токе, т.к. при измерении на постоянном токе появляются значительные погрешности, связанные с электролизом.

При измерении сравнительно низкоомных сопротивлений следует обратить внимание на устранение влияния сопротивления соединительных проводов и контактов на результат измерения.

На рис. 1 показана схема соединений при измерении сопротивления R_x короткого проводника. Последний подключаетсякисточнику тока I посредством двух соединительных проводников с собственных сопротивлением R_n. В местах соединения этих проводников с измеряемым сопротивлением образуются переходные сопротивления контактов R_k значения которых зависят от материала, частоты поверхности, форт наконечников соединительных проводов, силысжатия.

Рис. 1. Схема соединения приизмерении сопротивления

короткогопроводника

Если в качестве измеряемого напряжения использовать U₁₁, то результатом измерения будет полное сопротивление цепи:

R₁₁=U₁₁/I = R_x+2(R_n+R_k),

Т. е., появляется погрешность, относительное значение которой

Если соединительные проводники выполнены коротким медным проводом сечением в несколькомм², а контактные сопротивления имеют чистую и хорошо сжатую поверхность, то можно принять 2(R_n +R_k ) =0,01 Ом, Но даже а этом случае погрешность велика: при измерении R_x= 0,1 Ом, δ≈10%.

Если в качествеизмеряемого напряжения выбрать U₃₃, то результатизмерения будет свободен от R_n и R_k:

R₃₃=U₃₃ /I=R_k

Такую схему измерения низкоомных сопротивление называют четырёхзажимной: зажимы 2-2' (токовые) для подвода тока, зажимы 3-3' (потенциальные)- для съема напряжения с R_х. Применение 2^х пар зажимов - токовых и потенциальных является основным приемом для устранения влияния соединительных проводов и переходных сопротивление на результат измерения малых сопротивления

Другой причиной возникновения погрешности при измерении низкоомных сопротивлений является появления термо-ЭДС потенциальных зажимов, которая может достигать сотен микровольт. Методы устранения погрешности заключаются в выравнивании температур потенциальных зажимов или в проведении двух измерений при равных направлениях тока.

При измерении высокоомных сопротивлений необходимо считаться с сопротивлением изоляции, а также учитывать, что сопротивление объекта может зависеть от значения приложенного напряжения, длительности его воздействия и полярности, а также от температуры и влажности окружающей среды.

Измерение сопротивления электрической цепи постоянного токуна практике производится наиболее часто методом амперметра и вольтметра, мостовым или логометрическим методом.

Метод амперметра и вольтметра

Метод относится к косвенному и основан на раздельном измерении тока I в цепи измеряемого сопротивления R_х и напряжения U_v на его зажимах и последующем вычислении по формуле

Возможные схемы включения приборов показаны на рис. 2а,б.

Рис. 2. Схемы для измерения малых (а) и больших (б)сопротивлений методом амперметра и вольтметра

Пoгpeшность измерения состоит из погрешности амперметра, вольтметра и погрешности метода, обусловленной потреблением энергии измерительными приборами и зависящей от схемы включения.

Для схемы, представленной на рис. 2а, результат измерения R будет отличаться от R_х:

(2)

и относительная погрешность измерения будет

Для схемы, изображенной на рис. 2б, результат измерения

(3)

а относительная погрешность будет

(5)

Из полученных выражений видно, что для обеспечения возможно меньшей погрешности метода при измерении сравнительно низкоомных сопротивлений (R_x<<R_v) целесообразно пользоваться схемой рис. 2а, а при измерении высокоомных сопротивлений - рис. 2б(R_x»R_A).

Погрешность метода можно уменьшить, если используя схему рис. 2а, значение R_x брать с учетом тока вольтметра:

' (6)

, а для схемы рис. 26 с учётом падения напряжения на амперметре:

(7)

Метод амперметра и вольтметра находит широкое применение для измерений сопротивления обмоток мощных электрических машин и аппаратов. Его преимущества заключаются в возможности выполнения измерений практически при любых значениях тока и напряжения в широком диапазоне измеряемого сопротивления (от 10^-5 до 10¹³ Ом). Данный метод измерения реализован в приборах Ц 4313, Ц 4315, Ц 4354.

Поиск по сайту: