Al estudiar ingeniería eléctrica, hay que trabajar con cantidades eléctricas, magnéticas y mecánicas y medirlas.
Medir una cantidad eléctrica, magnética o de cualquier otra magnitud significa compararla con otra cantidad homogénea tomada como unidad.
Este artículo analiza la clasificación de las medidas que son más importantes para. Esta clasificación incluye la clasificación de las mediciones desde un punto de vista metodológico, es decir, en función de técnicas generales obtención de resultados de medición (tipos o clases de mediciones), clasificación de mediciones según el uso de principios e instrumentos de medición (métodos de medición) y clasificación de mediciones según la dinámica de las cantidades medidas.
Especies medidas electricas
Dependiendo de los métodos generales de obtención del resultado, las mediciones se dividen en los siguientes tipos: directa, indirecta y conjunta.
Hacia mediciones directas incluyen aquellos cuyos resultados se obtienen directamente de datos experimentales. La medición directa se puede expresar condicionalmente mediante la fórmula Y = X, donde Y es el valor deseado de la cantidad medida; X es un valor obtenido directamente de datos experimentales. Este tipo de medición incluye mediciones de diversas cantidades físicas utilizando instrumentos calibrados en unidades establecidas.
Por ejemplo, medir corriente con un amperímetro, temperatura con un termómetro, etc. Este tipo de medición también incluye mediciones en las que el valor deseado de una cantidad se determina comparándolo directamente con la medida. Los medios utilizados y la simplicidad (o complejidad) del experimento no se tienen en cuenta al clasificar una medición como directa.
La medición indirecta es una medición en la que el valor deseado de una cantidad se encuentra sobre la base de una relación conocida entre esta cantidad y las cantidades sujetas a mediciones directas. En mediciones indirectas, el valor numérico de la cantidad medida se determina calculando mediante la fórmula Y = F(Xl, X2... Xn), donde Y es el valor deseado de la cantidad medida; X1, X2, Xn: valores de cantidades medidas. Como ejemplo de medidas indirectas, podemos señalar la medida de potencia en circuitos. corriente continua amperímetro y voltímetro.
Medidas conjuntas Se denominan aquellos en los que los valores deseados de cantidades opuestas se determinan resolviendo un sistema de ecuaciones que conecta los valores de las cantidades buscadas con cantidades medidas directamente. Un ejemplo de medidas conjuntas es la determinación de los coeficientes en la fórmula que relaciona la resistencia de una resistencia con su temperatura: Rt = R20
Métodos de medición eléctrica.
Dependiendo del conjunto de técnicas para utilizar los principios y medios de medición, todos los métodos se dividen en método de evaluación directa y métodos de comparación.
Esencia método de evaluación directa radica en el hecho de que el valor de la cantidad medida se juzga por las lecturas de uno (mediciones directas) o varios instrumentos (mediciones indirectas), precalibrados en unidades de la cantidad medida o en unidades de otras cantidades en las que se mide la cantidad medida. depende.
El ejemplo más sencillo de método de evaluación directa es la medición de una magnitud con un dispositivo cuya escala está graduada en las unidades apropiadas.
Segundo grupo grande Los métodos de mediciones eléctricas se agrupan bajo el nombre general. métodos de comparación. Estos incluyen todos aquellos métodos de mediciones eléctricas en los que el valor medido se compara con el valor reproducido por la medida. De este modo, característica distintiva Los métodos de comparación son la participación directa de las medidas en el proceso de medición.
Los métodos de comparación se dividen en: cero, diferencial, sustitución y coincidencia.
El método cero es un método para comparar un valor medido con una medida, en el que el efecto resultante de la influencia de los valores sobre el indicador se reduce a cero. Así, cuando se alcanza el equilibrio, se observa la desaparición de un determinado fenómeno, por ejemplo, la corriente en una sección del circuito o el voltaje en ella, que se puede registrar utilizando dispositivos que sirven para este propósito: indicadores nulos. Debido a la alta sensibilidad de los indicadores nulos, y también a que las medidas se pueden realizar con gran precisión, se obtiene una mayor precisión en las mediciones.
Un ejemplo de la aplicación del método cero sería medir la resistencia eléctrica de un puente con su completo equilibrio.
En método diferencial, así como con cero, la cantidad medida se compara directa o indirectamente con la medida, y el valor de la cantidad medida como resultado de la comparación se juzga por la diferencia en los efectos producidos simultáneamente por estas cantidades y por el valor conocido reproducido. por la medida. Por tanto, en el método diferencial se produce un equilibrio incompleto del valor medido, y esta es la diferencia entre el método diferencial y el método cero.
El método diferencial combina algunas de las características del método de evaluación directa y algunas de las características del método cero. Él puede dar bastante resultado exacto medidas, siempre y cuando la cantidad medida y la medida difieran poco entre sí.
Por ejemplo, si la diferencia entre estas dos cantidades es del 1% y se mide con un error de hasta el 1%, entonces el error al medir la cantidad deseada se reduce al 0,01%, si no se tiene en cuenta el error de la medida. . Un ejemplo de la aplicación del método diferencial es la medición con un voltímetro de la diferencia entre dos voltajes, de los cuales uno se conoce con gran precisión y el otro es el valor deseado.
Método de sustitución Consiste en medir alternativamente la cantidad deseada con un dispositivo y medir con el mismo dispositivo una medida que reproduzca una cantidad homogénea con la cantidad medida. Según los resultados de dos mediciones, se puede calcular el valor deseado. Debido al hecho de que ambas mediciones se realizan con el mismo instrumento en las mismas condiciones externas y el valor deseado está determinado por la relación de las lecturas del instrumento, el error en el resultado de la medición se reduce significativamente. Dado que el error del instrumento no suele ser el mismo en diferentes puntos de la escala, la mayor precisión de medición se obtiene con las mismas lecturas del instrumento.
Un ejemplo de la aplicación del método de sustitución sería medir uno relativamente grande midiendo alternativamente la corriente que fluye a través de una resistencia controlada y una de referencia. Durante las mediciones, el circuito debe recibir alimentación de la misma fuente de corriente. La resistencia de la fuente de corriente y del dispositivo que mide la corriente debe ser muy pequeña en comparación con las resistencias variables y de referencia.
Método de coincidencia- este es un método en el que la diferencia entre el valor medido y el valor reproducido por la medida se mide mediante la coincidencia de marcas de escala o señales periódicas. Este método se utiliza ampliamente en la práctica de mediciones no eléctricas.
Un ejemplo es la medida de la longitud. En mediciones eléctricas, un ejemplo es medir la velocidad de rotación de un cuerpo con una luz estroboscópica.
Indiquemos también clasificación de mediciones basada en cambios en el tiempo del valor medido. Dependiendo de si la cantidad medida cambia con el tiempo o permanece sin cambios durante el proceso de medición, se distinguen mediciones estáticas y dinámicas. Las mediciones estáticas son mediciones de valores constantes o estables. Estos incluyen mediciones de valores efectivos y de amplitud de cantidades, pero en estado estable.
Si se miden valores instantáneos de cantidades que varían en el tiempo, entonces las mediciones se denominan dinámicas. Si, durante las mediciones dinámicas, los instrumentos de medición le permiten monitorear continuamente los valores de la cantidad medida, dichas mediciones se denominan continuas.
Es posible medir una cantidad midiendo sus valores en ciertos momentos t1, t2, etc. Como resultado, no se conocerán todos los valores de la cantidad medida, sino solo los valores en momentos seleccionados. Estas medidas se denominan discretas.
Plan
Introducción
Medidores de corriente
Medición de voltaje
Dispositivos combinados del sistema magnetoeléctrico.
Instrumentos de medición electrónicos universales.
Medición de derivaciones
Instrumentos para medir la resistencia.
Determinación de la resistencia del suelo.
flujo magnético
Inducción
Referencias
Introducción
La medición es el proceso de encontrar experimentalmente el valor de una cantidad física, utilizando métodos especiales. medios tecnicos– instrumentos de medida.
Así, la medición es un proceso informativo de obtención, experimentalmente, de una relación numérica entre una cantidad física determinada y algunos de sus valores, tomados como unidad de comparación.
El resultado de una medición es un número con nombre que se obtiene midiendo una cantidad física. Una de las principales tareas de la medición es evaluar el grado de aproximación o diferencia entre los valores verdaderos y reales de la cantidad física medida: error de medición.
Los principales parámetros de los circuitos eléctricos son: corriente, voltaje, resistencia, potencia actual. Para medir estos parámetros se utilizan instrumentos de medición eléctrica.
La medición de los parámetros de los circuitos eléctricos se realiza de dos formas: la primera es el método de medición directa, la segunda es método indirecto medidas.
El método de medición directa implica obtener el resultado directamente de la experiencia. Una medición indirecta es una medición en la que la cantidad deseada se encuentra sobre la base de una relación conocida entre esta cantidad y la cantidad obtenida como resultado de la medición directa.
Los instrumentos de medición eléctrica son una clase de dispositivos que se utilizan para medir diversas cantidades eléctricas. El grupo de instrumentos de medición eléctricos también incluye, además de los propios instrumentos de medición, otros instrumentos de medición: medidores, convertidores e instalaciones complejas.
Los instrumentos de medida eléctricos se clasifican de la siguiente manera: según medidas y reproducibles. cantidad fisica(amperímetro, voltímetro, óhmetro, frecuencímetro, etc.); por finalidad (instrumentos de medida, medidas, transductores de medida, instalaciones y sistemas de medida, dispositivos auxiliares); por el método de proporcionar resultados de medición (visualización y registro); por método de medición (dispositivos de evaluación directa y dispositivos de comparación); por método de aplicación y diseño (panel, portátil y estacionario); según el principio de funcionamiento (electromecánico - magnetoeléctrico, electromagnético, electrodinámico, electrostático, ferrodinámico, de inducción, magnetodinámico; electrónico; termoeléctrico; electroquímico).
En este ensayo intentaré hablar sobre el dispositivo, el principio de funcionamiento, dar una descripción y breve descripción Instrumentos de medida eléctricos de clase electromecánica.
Medición actual
El amperímetro es un dispositivo para medir corriente en amperios (Fig. 1). La escala de amperímetros se calibra en microamperios, miliamperios, amperios o kiloamperios de acuerdo con los límites de medición del dispositivo. El amperímetro está conectado en un circuito eléctrico en serie con esa sección. circuito electrico(Fig. 2), la intensidad actual en la que se mide; para aumentar el límite de medición, con una derivación o mediante un transformador.
Los amperímetros más comunes son aquellos en los que la parte móvil del dispositivo con el puntero gira en un ángulo proporcional a la magnitud de la corriente que se mide.
Los amperímetros son magnetoeléctricos, electromagnéticos, electrodinámicos, térmicos, de inducción, detectores, termoeléctricos y fotoeléctricos.
Los amperímetros magnetoeléctricos miden la corriente continua; inducción y detector - corriente alterna; Los amperímetros de otros sistemas miden la fuerza de cualquier corriente. Los más precisos y sensibles son los amperímetros magnetoeléctricos y electrodinámicos.
El principio de funcionamiento de un dispositivo magnetoeléctrico se basa en la creación de par debido a la interacción entre el campo imán permanente y la corriente que pasa a través del devanado del marco. Una flecha está conectada al marco, que se mueve a lo largo de la escala. El ángulo de rotación de la flecha es proporcional a la fuerza actual.
Los amperímetros electrodinámicos constan de bobinas fijas y móviles conectadas en paralelo o en serie. La interacción entre las corrientes que pasan a través de las bobinas provoca desviaciones de la bobina móvil y de la flecha conectada a ella. En un circuito eléctrico, el amperímetro está conectado en serie con la carga y, a altos voltajes o altas corrientes, a través de un transformador.
Los datos técnicos de algunos tipos de amperímetros, miliamperímetros, microamperímetros, sistemas magnetoeléctricos, electromagnéticos, electrodinámicos y térmicos domésticos se dan en la Tabla 1.
Tabla 1. Amperímetros, miliamperímetros, microamperímetros.
| Sistema de instrumentos | Tipo de dispositivo | Clase de precisión | Límites de medición |
| magnetoeléctrico | M109 | 0,5 | 1; 2; 5; 10 A |
| M109/1 | 0,5 | 1,5-3 A | |
| М45М | 1,0 | 75mV | |
| 75-0-75mV | |||
| M1-9 | 0,5 | 10-1000 µA | |
| M109 | 0,5 | 2; 10; 50 mA | |
| 200 mA | |||
| М45М | 1,0 | 1,5-150 mA | |
| Electromagnético | E514/3 | 0,5 | 5-10 A |
| E514/2 | 0,5 | 2,5-5 A | |
| E514/1 | 0,5 | 1-2 UN | |
| E316 | 1,0 | 1-2 UN | |
| 3316 | 1,0 | 2,5-5 A | |
| E513/4 | 1,0 | 0,25-0,5-1A | |
| E513/3 | 0,5 | 50-100-200 mA | |
| E513/2 | 0,5 | 25-50-100 mA | |
| E513/1 | 0,5 | 10-20-40 mA | |
| E316 | 1,0 | 10-20 mA | |
| electrodinámico | D510/1 | 0,5 | 0,1-0,2-0,5-1-2-5A |
| Térmico | E15 | 1,0 | 30;50;100;300 mA |
Medición de voltaje
Voltímetro - Dispositivo de medición de lectura directa para determinar voltaje o EMF en circuitos eléctricos (Fig. 3). Conectado en paralelo a la carga o fuente de energía eléctrica (Fig. 4).
Según el principio de funcionamiento, los voltímetros se dividen en: electromecánicos: magnetoeléctricos, electromagnéticos, electrodinámicos, electrostáticos, rectificadores, termoeléctricos; electrónico - analógico y digital. Por finalidad: corriente continua; C.A; legumbres; sensible a la fase; selectivo; universal. Por diseño y método de aplicación: panel; portátil; estacionario. Los datos técnicos de algunos voltímetros, milivoltímetros domésticos de sistemas magnetoeléctricos, electrodinámicos, electromagnéticos y térmicos se presentan en la Tabla 2.
Tabla 2. Voltímetros y milivoltímetros.
| Sistema de instrumentos | Tipo de dispositivo | Clase de precisión | Límites de medición |
| electrodinámico | D121 | 0,5 | 150-250 voltios |
| D567 | 0,5 | 15-600V | |
| magnetoeléctrico | M109 | 0,5 | 3-600V |
| M250 | 0,5 | 3; 50; 200; 400 voltios | |
| М45М | 1,0 | 75 mV; | |
| 75-0-75 mV | |||
| 75-15-750-1500 mV | |||
| M109 | 0,5 | 10-3000 mV | |
| Electrostático | C50/1 | 1,0 | 30 voltios |
| C50/5 | 1,0 | 600 voltios | |
| C50/8 | 1,0 | 3 kilos | |
| S96 | 1,5 | 7,5-15-30 kilovoltios | |
| Electromagnético | E515/3 | 0,5 | 75-600 voltios |
| E515/2 | 0,5 | 7,5-60 V | |
| E512/1 | 0,5 | 1,5-15 V | |
| Con convertidor electrónico | F534 | 0,5 | 0,3-300 V |
| Térmico | E16 | 1,5 | 0,75-50 V |
Para mediciones en circuitos de corriente continua, se utilizan instrumentos combinados del sistema magnetoeléctrico, amperios-voltímetros. Los datos técnicos sobre algunos tipos de dispositivos se dan en la Tabla 3.
Tabla 3. Dispositivos combinados del sistema magnetoeléctrico..
| Nombre | Tipo | Clase de precisión | Límites de medición |
| milivoltio-miliamperímetro | M82 | 0,5 | 15-3000 mV; 0,15-60 mA |
| voltamperometro | M128 | 0,5 | 75mV-600V; 5; 10; 20 A |
| amperio-voltímetro | M231 | 1,5 | 75-0-75 mV; 100-0-100 V; 0,005-0-0,005 A; 10-0-10A |
| voltamperometro | M253 | 0,5 | 15mV-600V; 0,75 mA-3 A |
| milivoltio-miliamperímetro | M254 | 0,5 | 0,15-60 mA; 15-3000 mV |
| microamperiovoltímetro | M1201 | 0,5 | 3-750 V; 0,3-750 µA |
| voltamperometro | M1107 | 0,2 | 45mV-600V; 0,075 mA-30 A |
| Miliamperios-voltímetro | М45М | 1 | 7,5-150 V; 1,5 mA |
| Voltímetro | M491 | 2,5 | 3-30-300-600 V; 30-300-3000 kiloohmios |
| amperio-voltímetro | M493 | 2,5 | 3-300 mA; 3-600 V; 3-300 kOhmios |
| amperio-voltímetro | M351 | 1 | 75mV-1500V;15uA-3000mA;200Ohm-200Mohm |
Datos técnicos sobre instrumentos combinados: amperios-voltímetros y amperios-voltímetros para medir tensión y corriente, así como potencia en circuitos de corriente alterna.
Los instrumentos portátiles combinados para medir circuitos de corriente continua y alterna permiten medir corrientes y resistencias continuas y alternas, y algunos también proporcionan capacitancia de elementos en un rango muy amplio, son compactos y tienen fuente de alimentación autónoma, que les proporciona amplia aplicación. La clase de precisión de este tipo de dispositivo de CC es 2,5; en variable – 4.0.
Instrumentos de medición electrónicos universales.
La resistencia, la capacitancia y la inductancia son los principales parámetros de los circuitos eléctricos, cuya medición se encuentra a menudo en la práctica. Se conocen muchos métodos para medirlos y la industria de fabricación de instrumentos produce una amplia gama de instrumentos de medición para este propósito. La elección de un método de medición y equipo de medición en particular depende del tipo de parámetro que se está midiendo, su valor, la precisión de medición requerida, las características del objeto de medición, etc. Por ejemplo, la medición de la resistencia de conductores sólidos generalmente se lleva a cabo utilizando directa corriente, ya que el dispositivo para medir en En este caso, tiene un diseño más simple y es más económico que un dispositivo similar para medir corriente alterna. Sin embargo, la medición en entornos con alta humedad, o la resistencia a tierra se realiza solo en corriente alterna, ya que el resultado de la medición en corriente continua contendrá grandes errores debido a la influencia de procesos electroquímicos.
Métodos y medios básicos para medir la resistencia de un circuito eléctrico a la corriente continua.
El rango de resistencias medidas en la práctica es amplio (de 10,8 a 10 ohmios), y convencionalmente se divide según los valores de resistencia en pequeño (menos de 10 ohmios), mediano (de 10 a 10,6 ohmios) y grande ( más de 10 6 ohmios), cada uno de los cuales tiene sus propias características para medir la resistencia.
La resistencia es un parámetro que aparece sólo al pasar por un circuito. corriente eléctrica, por lo que las mediciones se realizan con el dispositivo en funcionamiento o se utiliza un dispositivo de medición con su propia fuente de corriente. Se debe tener cuidado para garantizar que el valor eléctrico resultante refleje correctamente solo la resistencia que se está midiendo y no contenga información innecesaria que se perciba como un error de medición. Consideremos desde este punto de vista las características de medir resistencias pequeñas y grandes.
Al medir resistencias pequeñas, como devanados de transformadores o cables cortos, la corriente pasa a través de la resistencia y se mide la caída de voltaje a través de la resistencia. En la figura. 10.1 muestra el diagrama de conexión para medir la resistencia. Kx conductor corto. Este último está conectado a la fuente actual. I a través de dos conductores de conexión con su propia resistencia Yo pág. En la unión de estos conductores con la resistencia medida, las resistencias de contacto de transición /? significado Yo y Depende del material del conductor de conexión, su longitud y sección transversal, el valor de /? k - sobre el área de las piezas en contacto, su limpieza y fuerza de compresión. Entonces los valores numéricos Yo y y dependen de muchas razones y es difícil determinarlas de antemano, pero se puede dar una estimación aproximada. Si los conductores de conexión están en corto alambre de cobre con una sección transversal de varios milímetros cuadrados
Arroz. 10.1.
conductor
metros, y las resistencias de contacto tienen una superficie limpia y bien comprimida, entonces para estimaciones aproximadas podemos tomar 2(yo y + Yo k)* 0,01 ohmios.
Como el voltaje medido en el circuito de la Fig. 10.1 se puede utilizar 11p, yo 22 o?/ 33 . Si es seleccionado IIp, entonces el resultado de la medición refleja la resistencia total del circuito entre los terminales 1-G:
Yats = ?/,//= Veneno+ 2(L I + L K).
Aquí el segundo término representa el error, valor relativo el cual 5 como porcentaje es igual a:
5 = I ~ Sí 100 = 2 kp + Yak 100.
k x*x
Al medir resistencias pequeñas, este error puede ser grande. Por ejemplo, si tomamos 2(yo y + Yo k)* 0,01 ohmios, un yo x = 0,1 ohmios, luego 5 * 10%. El error 5 disminuirá si selecciona Y 22:
tengo 22 = y 22/1 = yo x + 2Ya K.
Aquí, la resistencia de los cables de alimentación se excluye del resultado de la medición, pero la influencia de Lc permanece.
El resultado de la medición estará completamente libre de influencia. yo p Y voy a si lo elige?/ 33 como voltaje medido.
Diagrama de conexión I en este caso se llama cuatro abrazaderas: el primer par de abrazaderas de 2-2" está destinado a suministrar corriente y se llama pinzas amperimétricas, el segundo par de abrazaderas de 3-3" está destinado a eliminar el voltaje de la resistencia medida y se llama posibles abrazaderas.
El uso de pinzas de corriente y potencial al medir resistencias pequeñas es la técnica principal para eliminar la influencia de los cables de conexión y las resistencias de transición en el resultado de la medición.
Al medir resistencias grandes, por ejemplo, la resistencia de los aisladores, hacen esto: se aplica voltaje al objeto, se mide la corriente resultante y se juzga el valor de la resistencia medida a partir de ella.
Al probar dieléctricos, debe tenerse en cuenta que su resistencia eléctrica depende de muchas condiciones: temperatura ambiente, humedad, fugas en una superficie sucia, el valor del voltaje de prueba, la duración de su acción, etc.
En la práctica, la medición de la resistencia de un circuito eléctrico a la corriente continua se realiza con mayor frecuencia mediante el método del amperímetro y el voltímetro, el método ratiométrico o del puente.
Método del amperímetro y voltímetro. Este método se basa en mediciones de corriente separadas. I en el circuito de la resistencia medida. Kx y voltaje Y en sus terminales y posterior cálculo del valor en base a las lecturas de los instrumentos de medida:
Yo x = u/i.
Generalmente la corriente / se mide con un amperímetro y el voltaje Y - voltímetro, esto explica el nombre del método. Cuando se miden resistencias de alta resistencia, como la resistencia de aislamiento, la corriente es pequeña y se mide con un miliamperímetro, microamperímetro o galvanómetro. Al medir resistencias de baja resistencia, por ejemplo un trozo de cable, el valor resulta ser pequeño Y y para medirlo se utilizan milivoltímetros, microvoltímetros o galvanómetros. Sin embargo, en todos estos casos, el método de medición conserva su nombre: amperímetro y voltímetro. Los posibles circuitos para conectar dispositivos se muestran en la Fig. 10.2, a, b.
Arroz. 10.2. Circuitos para medir pequeños. (A) y grande (b) resistencia
método de amperímetro y voltímetro
La ventaja del método radica en la simplicidad de su implementación, la desventaja es la precisión relativamente baja del resultado de la medición, que está limitada por la clase de precisión de los instrumentos de medición utilizados y el error metodológico. Esto último se debe a la influencia de la potencia consumida por los instrumentos de medición durante el proceso de medición, en otras palabras: valor final la propia resistencia del amperímetro soy un y voltímetro Yo soy tu.
Expresemos el error metodológico a través de los parámetros del circuito.
En el diagrama de la Fig. 10.2, A el voltímetro muestra el valor de voltaje en los terminales I, y el amperímetro es la suma de corrientes 1 U +/. Por lo tanto, el resultado de la medición I, calculado a partir de las lecturas del instrumento diferirá del I:
l_ y y I*
I + 1 Y y/I x + y yo 1 + yo x/yo y "
Error de medición relativo en porcentaje
- 1 + yo x/yo y
Aquí la igualdad aproximada es válida, desde cuando organización adecuada el experimento supone el cumplimiento de la condición Yo y » Yo x.
En el diagrama de la Fig. 10.2, 6 El amperímetro muestra el valor actual en el circuito con I, y el voltímetro es la suma de las caídas de voltaje por yo x y y amperímetro y a. Teniendo esto en cuenta, podemos calcular el resultado de la medición a partir de las lecturas del instrumento:
+ soy a.
C + C l
El error de medición relativo en porcentaje en este caso es igual a:
De las expresiones obtenidas para errores relativos queda claro que en el diagrama de la Fig. 10.2, A el error metodológico del resultado de la medición está influenciado únicamente por la resistencia Tengo; Para reducir este error es necesario asegurar la condición. Yo x « Yo y. En el diagrama de la Fig. 10.2, b el error metodológico del resultado de la medición está influenciado únicamente por Yo soy A; La reducción de este error se logra cumpliendo la condición. Yo x » Yo A. Así, cuando uso práctico Para este método, se puede recomendar una regla: la medición de pequeñas resistencias debe realizarse según el diagrama de la Fig. 10.2, A Al medir resistencias altas, se debe dar preferencia al circuito de la Fig. 10.2, b.
El error metodológico del resultado de la medición se puede eliminar introduciendo las correcciones adecuadas, pero para ello es necesario conocer los valores. soy un Y Yo soy tu. Si se conocen, entonces a partir del resultado de la medición según el diagrama de la Fig. 10.2, b se debe restar el valor Yo soy A; en el diagrama de la Fig. 10.2, A el resultado de la medición refleja la conexión paralela de resistencias I Y Soy por lo tanto el significado I calculado por la fórmula
si en este método Si utiliza una fuente de alimentación con un voltaje previamente conocido, entonces no es necesario medir el voltaje con un voltímetro y la escala del amperímetro se puede calibrar inmediatamente en los valores de la resistencia medida. El funcionamiento de muchos modelos de óhmetros de evaluación directa producidos por la industria se basa en este principio. En la figura 1.2 se muestra un diagrama de circuito simplificado de dicho óhmetro. 10.3. El diagrama contiene fuente de fem?, resistencia adicional I y un amperímetro (normalmente un microamperímetro) A. Al conectar la resistencia medida a los terminales del circuito. I La corriente ocurre en el circuito. I, bajo cuya influencia la parte móvil del amperímetro gira en un ángulo a, y su puntero se desvía en A división de escala:
CON/ soy un + soy un + I
Dónde CON, - precio de división (constante) del amperímetro; yo un - resistencia del amperímetro.
Arroz. 10.3. Diagrama esquemáticoóhmetro con conexión en serie
resistencia medida
Como puede verse en esta fórmula, la escala del óhmetro no es lineal y la estabilidad de la característica de calibración requiere garantizar la estabilidad de todas las cantidades incluidas en la ecuación. Mientras tanto, la fuente de energía en este tipo de dispositivos generalmente se implementa en forma de una celda galvánica seca, cuya fem cae cuando se descarga. ¿Corregir el cambio?, como se puede ver en la ecuación, es posible mediante el ajuste adecuado CON" o Soy. En algunos óhmetros CON, regulado cambiando la inducción en el espacio del sistema magnético del amperímetro mediante una derivación magnética.
En este caso, se mantiene la constancia de la relación. ё/С, y la característica de calibración del dispositivo conserva su valor independientemente del valor mi. Ajuste CON, se realiza de la siguiente manera: los terminales del dispositivo al que está conectado kx, en cortocircuito (yo x = 0) y ajustando la posición de la derivación magnética, asegúrese de que el puntero del amperímetro esté en la marca de escala cero; este último se encuentra en el extremo punto correcto balanza. Esto completa el ajuste y el dispositivo está listo para medir la resistencia.
En dispositivos combinados ajuste de amperios-voltímetros. CON, es inaceptable, ya que esto conducirá a una violación de la calibración del dispositivo en los modos de medición de corriente y voltaje. Por lo tanto, en tales dispositivos la corrección por cambios en la FEM mi se introduce ajustando la resistencia de una resistencia adicional variable. El procedimiento de ajuste es el mismo que en los dispositivos con inducción magnética en el espacio de trabajo controlado por una derivación magnética. En este caso, la característica de calibración del dispositivo cambia, lo que conduce a errores metodológicos adicionales. Sin embargo, los parámetros del circuito se eligen de modo que el error indicado sea pequeño.
Es posible conectar la resistencia medida de otra forma: no en serie con el amperímetro, sino en paralelo con él (Fig. 10.4). Dependencia entre I y el ángulo de desviación de la parte móvil en este caso tampoco es lineal, sin embargo marca cero La escala se encuentra a la izquierda y no a la derecha, como en la versión anterior. Este método de conectar la resistencia medida se utiliza al medir resistencias pequeñas, ya que permite limitar el consumo de corriente.
Ohmetro electronico se puede implementar sobre la base de un amplificador de CC con una alta ganancia,
Arroz. 10.4.
resistencia medida
por ejemplo, en un amplificador operacional (op-amp). El diagrama de dicho dispositivo se muestra en la Fig. 10.5. Su principal ventaja es la linealidad de la escala para leer los resultados de las mediciones. El amplificador operacional está cubierto por retroalimentación negativa a través de la resistencia medida. I, Se aplica voltaje de suministro estabilizado?/0 a la entrada del amplificador a través de una resistencia auxiliar/?, y se conecta un voltímetro a la salida. RU Con una gran ganancia intrínseca del amplificador operacional, salida baja y resistencias de entrada altas, el voltaje de salida del amplificador operacional es:
y para valores dados y 0 y /?, escala instrumento de medida Se puede calibrar en unidades de resistencia para leer el valor. kx, Además, será lineal dentro del rango de cambios de voltaje de 0 a?/out max, el voltaje máximo en la salida del amplificador operacional.
Arroz. 10.5. Ohmetro electronico
De la fórmula (10.1) queda claro que el valor máximo de la resistencia medida es:
", t „ =- ",%="? 00.2)
Para cambiar los límites de medición, cambie los valores de la resistencia /? o voltaje?/ 0.
Al medir resistencias de baja resistencia, puede intercambiar las resistencias medidas y auxiliares en el circuito. Entonces el voltaje de salida será inversamente proporcional al valor I:
y wx = - y 0 ^. (10.3)
Cabe señalar que este método el encendido no permite medir resistencias de baja resistencia inferiores a decenas de ohmios, ya que la resistencia interna de la fuente tensión de referencia, que equivale a fracciones o unidades de Ohm, resulta estar conectado en serie con la resistencia medida e introduce un error significativo en las mediciones. Además, en este caso, se pierde la principal ventaja del dispositivo: la linealidad de la lectura de resistencia medida, y el desplazamiento a cero y la corriente de entrada del amplificador pueden introducir errores significativos.
Consideremos un circuito especial para medir resistencias bajas, libre de estas desventajas (Fig. 10.6). Resistencia de medida I junto con la resistencia yo 3 forma un divisor de voltaje en la entrada del amplificador operacional. El voltaje a la salida del circuito en este caso es igual a:
Arroz. 10.6.
Si seleccionas " I, entonces la expresión se simplificará y la escala del instrumento será lineal con respecto a I:
Un óhmetro electrónico no permite medir la reactancia, ya que la inclusión de la inductancia medida o
La capacitancia en el circuito cambiará las relaciones de fase en el circuito de retroalimentación del amplificador operacional y las fórmulas (10.1)-(10.4) se volverán incorrectas. Además, el amplificador operacional puede perder estabilidad y se producirá generación en el circuito.
Método radiométrico. Este método se basa en medir la relación entre dos corrientes / y /2, una de las cuales fluye a través de un circuito con una resistencia medida y la otra a través de un circuito cuya resistencia se conoce. Ambas corrientes son creadas por una fuente de voltaje, por lo que la inestabilidad de esta última prácticamente no afecta la precisión del resultado de la medición. El diagrama esquemático de un óhmetro basado en un ratiometro se muestra en la Fig. 10.7. El circuito contiene un mecanismo de medición basado en un ratiometro, un sistema magnetoeléctrico con dos marcos, uno de los cuales crea un par de desviación cuando fluye la corriente y el otro crea un par de recuperación. La resistencia medida se puede conectar en serie (Fig. 10.7, A) o en paralelo (Fig. 10.7, b) en relación con el marco del mecanismo de medición.
Arroz. 10.7. Circuitos de ohmímetro basados en un ratiometro para medir grandes (A)
y pequeño (b) resistencia
La conexión en serie se utiliza para medir resistencias medias y altas, la conexión en paralelo se utiliza para medir resistencias pequeñas. Consideremos el funcionamiento de un óhmetro usando el ejemplo del circuito de la Fig. 10.7, A. Si despreciamos la resistencia de los devanados de los marcos del ratiometro, entonces el ángulo de rotación de la parte móvil a depende únicamente de la relación de resistencia: donde / y /2 son las corrientes a través de los marcos del ratiometro; Yo 0 - resistencia de los marcos del ratiometro; /?, - resistencia conocida; I - resistencia medida.
La resistencia de la resistencia /? establece el rango de resistencias medidas por un óhmetro. El voltaje de suministro del ratiometro afecta la sensibilidad de su mecanismo de medición a los cambios en la resistencia medida y no debe ser inferior a un cierto nivel. Normalmente, la tensión de alimentación de los ratiometros se establece con cierto margen para que sus posibles fluctuaciones no afecten la precisión del resultado de la medición.
La elección de la tensión de alimentación y el método para obtenerla dependen del propósito del óhmetro y del rango de resistencias medidas: al medir resistencias pequeñas y medianas, se utilizan baterías secas, baterías recargables o fuentes de alimentación. red industrial, al medir resistencias altas: generadores especiales con voltajes de 100, 500, 1000 V y más.
El método ratiométrico se utiliza en los megaóhmetros ES0202/1G y ES0202/2G con un generador de voltaje electromecánico interno. Se utilizan para medir resistencias eléctricas grandes (10...10 9 ohmios), para medir la resistencia de aislamiento cables electricos, cables, conectores, transformadores, devanados maquinas electricas y otros dispositivos, así como para medir la resistencia superficial y volumétrica de materiales aislantes.
Cuando se mide usando un megaóhmetro de resistencia aislamiento eléctrico Es necesario tener en cuenta la temperatura y la humedad del aire circundante, cuyo valor determina posibles fugas de corriente incontroladas.
Los óhmetros digitales se utilizan en laboratorios de investigación, pruebas y reparación, empresas industriales resistencias de fabricación, es decir, donde se requiere una mayor precisión de medición. Estos óhmetros proporcionan mediciones manuales, automáticas y mando a distancia rangos de medición. Muestra información sobre el rango de medición, valor numérico El valor medido se produce en código decimal binario paralelo.
El diagrama de bloques del óhmetro Shch306-2 se muestra en la Fig. 10.8. El óhmetro incluye un bloque de conversión/bloque de indicación. 10, unidad de control 9, fuente de alimentación, microcomputadora 4 y el bloque de salida de resultados 11.
Arroz. 10.8. Diagrama de bloques del óhmetro tipo Shch306-2
El bloque de conversión contiene un escalador de entrada 2, un integrador 8 y unidad de control 3. La resistencia medida 7 está conectada al circuito de retroalimentación del amplificador operacional. Dependiendo del ciclo de medición, a través de la resistencia que se está midiendo pasa una corriente correspondiente al rango de medición, incluida la corriente adicional causada por el desplazamiento del cero. amplificadores operacionales. Desde la salida del convertidor de escala, se suministra voltaje a la entrada del integrador, realizado según el principio de integración de ciclos múltiples con medición de la corriente de descarga.
El algoritmo de control asegura el funcionamiento de un convertidor e integrador a gran escala, así como la comunicación con una microcomputadora.
En la unidad de control, los intervalos de tiempo se llenan con impulsos de reloj, que luego llegan a las entradas de cuatro contadores de dígitos altos y bajos. La información recibida en las salidas de los contadores se lee en la memoria de acceso aleatorio (RAM) del microordenador.
Recuperar información de la unidad de control sobre el resultado de la medición y el modo de funcionamiento del óhmetro, procesar y llevar los datos al formato requerido para su visualización, procesamiento matemático del resultado, enviar datos a la RAM auxiliar de la unidad de control, controlar el funcionamiento de el óhmetro y otras funciones están asignadas al microprocesador 5, ubicado en la unidad de microcomputadora. Los estabilizadores están ubicados en el mismo bloque. 6 para alimentar dispositivos óhmetros.
El óhmetro está construido sobre microcircuitos con un alto grado de integración.
Presupuesto
Rango de medida 10L..10 9 Ohmios. Clase de precisión para los límites de medición: 0,01/0,002 para 100 ohmios; 0,005/0,001 para 1,10, 100 kOhmios; 0,005/0,002 para 1 MOhm; 0,01/0,005 para 10 MΩ; 0,2/0,04 para 100 MOhm; 0,5/0,1 por 1 GOM (el numerador muestra los valores en el modo sin acumulación de datos, el denominador muestra los valores con acumulación).
Número decimales: rangos de 4,5 pulgadas con un límite superior de 100 MOhm, 1 GOhm; 5,5 en otros rangos en modo sin sumatoria, 6,5 en modalidad con sumatoria.
Multímetros digitales portátiles, por ejemplo la serie M83 producida Laberintos/i Se pueden utilizar como óhmetros de clase de precisión 1,0 o 2,5.
5. Mantenimiento de estructuras lineales.
5.1. Disposiciones generales
5.2. Inspección y mantenimiento preventivo de estructuras de cables de línea.
5.3. Inspección y mantenimiento preventivo de líneas aéreas.
5.4. Mediciones de características eléctricas de cable, líneas aéreas y mixtas.
5.5. Comprobación de nuevos cables, alambres, dispositivos de terminación de cables y accesorios que entran en servicio.
6. Eliminación de daños en cables, líneas aéreas y mixtas.
6.1. Organización del trabajo para eliminar accidentes y daños a líneas.
6.2. Métodos para encontrar y eliminar daños a las líneas de cable.
6.2.1. Instrucciones generales
Reglas para el mantenimiento y reparación de cables de comunicación.
5.4. Mediciones de características eléctricas de cable, líneas aéreas y mixtas.
5.4.1. La medición de las características eléctricas de las líneas de cable, aéreas y mixtas de las redes de comunicación locales se realiza con el fin de verificar el cumplimiento de las características con las normas establecidas y prevenir situaciones de emergencia.
5.4.2. Las mediciones eléctricas de las líneas las realiza el equipo de medición de la empresa de comunicaciones de acuerdo con las “Directrices” vigentes para mediciones eléctricas de líneas GTS y STS.
5.4.3. El grupo de medida realiza los siguientes tipos de medidas eléctricas de líneas:
Programado (periódico);
Mediciones para determinar la ubicación de los daños;
Medidas de control realizadas después de los trabajos de reparación y restauración;
Mediciones durante la puesta en servicio de líneas recién construidas y reconstruidas;
Medidas para aclarar la ruta de la línea del cable y la profundidad del cable;
Mediciones para comprobar la calidad de los productos (cables, alambres, descargadores, fusibles, zócalos, cajas, cajas de conmutación, aisladores, etc.) procedentes de la industria, antes de su instalación en las líneas.
Los tipos de parámetros medidos y los volúmenes de las mediciones planificadas, de control y de aceptación de las características eléctricas de las líneas de cable, aéreas y mixtas de las redes de comunicación locales se dan como se especifica en la cláusula 5.4.2. "Manuales".
5.4.4. Las características eléctricas medidas de cables, líneas aéreas y mixtas de redes de comunicación locales deben cumplir con las normas que figuran en el Apéndice 4.
5.4.5. Los resultados de las mediciones planificadas, de control y de emergencia de las características eléctricas de las líneas sirven como datos iniciales para determinar el estado de las estructuras lineales y como base para desarrollar planes de corriente y revisión y proyectos de reconstrucción de edificios.
Los principales parámetros de los circuitos eléctricos son: para un circuito de corriente continua, resistencia R,
para resistencia activa del circuito de CA ,
inductancia 
, capacidad 
, resistencia compleja 
.
Para medir estos parámetros se utilizan con mayor frecuencia los siguientes métodos: óhmetro, amperímetro - voltímetro, puente. El uso de compensadores para medir la resistencia. 
ya discutido en el párrafo 4.1.8. Consideremos otros métodos.
Ohmímetros. La resistencia de los elementos del circuito de CC se puede medir directa y rápidamente con un óhmetro. En los diagramas presentados en la Fig. 16 A ELLOS- mecanismo de medición magnetoeléctrico.
A una tensión de alimentación constante 
las lecturas del mecanismo de medición dependen únicamente del valor de la resistencia medida 
.
Por tanto, la escala se puede graduar en unidades de resistencia.
Para un circuito en serie de conexión de un elemento con resistencia. 
(Figura 4.16, 
)
ángulo de desviación del puntero
,
Para un circuito en paralelo (figura 4.16, 
)
,Dónde 
- sensibilidad del mecanismo de medición magnetoeléctrico; 
- resistencia del mecanismo de medición; 
- resistencia de la resistencia adicional. Dado que los valores de todas las cantidades en el lado derecho de las ecuaciones anteriores, excepto 
,
entonces el ángulo de desviación está determinado por el valor 
.
Las escalas del óhmetro para ambos circuitos son desiguales. En un circuito en serie, a diferencia de un circuito en paralelo, el cero de la escala está alineado con el ángulo máximo de rotación de la parte móvil. Los óhmetros con circuito de conexión en serie son más adecuados para medir resistencias altas y con circuito paralelo- pequeño. Normalmente, los óhmetros se fabrican en forma de dispositivos portátiles con clases de precisión 1,5 y 2,5. Como fuente de energía 
Se utiliza la batería. La necesidad de poner a cero mediante un corrector es un gran inconveniente de los óhmetros considerados. Esta desventaja no existe en los óhmetros con logometro magnetoeléctrico.
El diagrama de conexión del ratiometro en el óhmetro se muestra en la Fig. 4.17. En este esquema 1 y 2
- bobinas de ratiometro (su resistencia 
Y 
);
Y 
- resistencias adicionales incluidas permanentemente en el circuito.
,
entonces la desviación de la aguja del logometro 
,
es decir, el ángulo de desviación está determinado por el valor 
y no depende del voltaje
.
Los óhmetros con logometro tienen diferentes diseños dependiendo del límite de medición requerido, finalidad (panel o dispositivo portátil), etc.
Método amperímetro-voltímetro. Este método es un método indirecto para medir la resistencia de elementos de circuitos de corriente continua y alterna. Un amperímetro y un voltímetro miden la corriente y el voltaje a través de la resistencia, respectivamente. 
cuyo valor se calcula luego según la ley de Ohm: 
. La precisión de determinar la resistencia mediante este método depende tanto de la precisión de los instrumentos como del circuito de conmutación utilizado (Fig. 4.18, 
Y 
).
Al medir resistencias relativamente pequeñas (menos de 1 ohmio), el circuito de la Fig. 4.18, 
Es preferible, ya que el voltímetro está conectado directamente a la resistencia que se está midiendo. 
, y la actual 
, medido con un amperímetro, es igual a la suma de la corriente en la resistencia medida 
y corriente en un voltímetro 
, es decir. 
. Porque 
>>
, Eso 
.
Al medir resistencias relativamente altas (más de 1 ohmio), el circuito de la Fig. 4.18, 
, ya que el amperímetro mide directamente la corriente en la resistencia 
,
y el voltaje 
,
medido por un voltímetro es igual a la suma de los voltajes en el amperímetro
y resistencia medida 
, es decir. 
. Porque 
>>
, Eso 
.
Diagramas esquemáticos de encendido de dispositivos para medir la impedancia de elementos. 
Los circuitos de CA que utilizan el método amperímetro-voltímetro son los mismos que para medir la resistencia. 
.
En este caso, basándose en los valores de tensión medidos 
y actual 
determinar la resistencia total 
.
Obviamente, este método no puede medir el argumento de la resistencia que se está probando. Por lo tanto, el método del amperímetro-voltímetro permite medir la inductancia de las bobinas y la capacitancia de los condensadores, cuyas pérdidas son bastante pequeñas. En este caso
;
.