Измерение параметров электрических цепей

Основными параметрами элек­трических цепей являются: для цепи постоянного тока со­противление R, для цепи переменного тока активное сопро­тивление , индуктивность , емкость , комплексное сопротивление .

Наиболее часто для измерения этих параметров приме­
няют следующие методы: омметра, амперметра - вольтмет­ра, мостовой. Применение компенсаторов для измерения со­
противлений уже рассматривалось в п. 4.1.8. Рассмотрим
другие методы.

Омметры. Непосредственно и быстро сопротивле­ния элементов цепи постоянного тока можно измерить при помощи омметра. В схемах, представленных на рис. 16 ИМ — магнитоэлектрический измерительный механизм.

Рис. 4.16. Схема омметра последовательного – a и параллельного включения –б

 

 

При неизменном значении напряжения питания пока­зания измерительного механизма зависят только от зна­чения измеряемого сопротивления . Следовательно, шкала может быть отградуирована в единицах сопротивления.

Для последовательной схемы включения элемента с со­противлением (Рис. 4.16, ) угол отклонения стрелки

 

,

 

Для параллельной схемы включения (Рис. 4.16, )

 

Рис. 4.17. Схема омметра с логометром

,

где - чувствительность магнитоэлектрического измери­тельного механизма; — сопротивление измерительного механизма; — сопротивление добавочного резисто­ра. Так как значения всех величин в правой части вышеприведённых уравнений, кроме , то угол отклонения определяется зна­чением .

Шкалы омметров для обеих схем включе­ния неравномерные. В последователь­ной схеме включения, в отличие от па­раллельной, нуль шкалы совмещен с максимальным углом поворота под­вижной части. Омметры с последова­тельной схемой включения более при­годны для измерения больших сопро­тивлений, а с параллельной схемой — малых. Обычно ом­метры выполняют в виде переносных приборов классов точ­ности 1,5 и 2,5. В качестве источника питания применя­ют батарею. Необходимость установки нуля при помощи корректора является крупным недостатком рассмотренных омметров. Этот недостаток отсутствует у омметров с маг­нитоэлектрическим логометром.

Схема включения логометра в омметре представлена на рис. 4.17. В этой схеме 1 и 2 — катушки логометра (их со­противления и ); и - добавочные резисторы, постоянно включенные в схему.

Так как

,

то отклонение стрелки логометра

,

 

т. е. угол отклонения определяется значением и не за­висит от напряжения .

Омметры с логометром имеют различные конструкции в зависимости от требуемого предела измерения, назначе­ния (щитовой или переносной прибор) и т. п.

Метод амперметра — вольтметра. Этот метод яв­ляется косвенным методом измерения сопротивления эле­ментов цепей постоянного и переменного токов. Ампермет­ром и вольтметром измеряются соответственно ток и на­пряжение на сопротивлении значение которого затем рассчитывается по закону Ома: . Точность опреде­ления сопротивлений этим методом зависит как от точно­сти приборов, так и от применяемой схемы включения (рис. 4.18, и ).

 

 

а б

Рис. 4.18. Схема измерений сопротивлений малых – a и больших – б величин

При измерении относительно небольших сопротивле­ний (менее 1 Ом) схема на рис. 4.18, предпочтительнее, так как вольтметр подключен непосредственно к измеряе­мому сопротивлению , а ток , измеряемый ампермет­ром, равен сумме тока в измеряемом сопротивлении и тока в вольтметре , т. е. . Так как >>, то .

При измерении относительно больших сопротивлений (более 1 Ом) предпочтительнее схема на рис. 4.18, , так как амперметр непосредственно измеряет ток в сопротив­лении , а напряжение , измеряемое вольтметром, рав­но сумме напряжений на амперметре и измеряемом сопротивлении , т. е. . Так как >>, то .

Принципиальные схемы включения приборов для изме­рения полного сопротивления элементов цепи перемен­ного тока методом амперметра — вольтметра те же, что и для измерения сопротивлений . В этом случае по изме­ренным значениям напряжения и тока определяют пол­ное сопротивление .

Очевидно, что этим методом нельзя измерить аргумент поверяемого сопротивления. Поэтому методом ампермет­ра — вольтметра можно измерять индуктивности катушек и емкости конденсаторов, потери в которых достаточно ма­лы. В этом случае

 

; .