Charakteristika prístrojov na meranie elektrických veličín. Druhy a metódy elektrických meraní Princíp merania zemného odporu

Pri štúdiu elektrotechniky sa človek musí zaoberať elektrickými, magnetickými a mechanickými veličinami a tieto veličiny merať.

Merať elektrickú, magnetickú alebo akúkoľvek inú veličinu znamená porovnať ju s inou homogénnou veličinou branou ako jednotka.

Tento článok sa zaoberá klasifikáciou meraní, ktoré sú najdôležitejšie pre. Táto klasifikácia zahŕňa klasifikáciu meraní z metodologického hľadiska, t.j. v závislosti od všeobecné techniky získavanie výsledkov meraní (druhy alebo triedy meraní), klasifikácia meraní v závislosti od použitia princípov a meracích prístrojov (metódy merania) a klasifikácia meraní v závislosti od dynamiky meraných veličín.

Druhy elektrické merania

V závislosti od všeobecných metód získania výsledku sú merania rozdelené do nasledujúcich typov: priame, nepriame a spoločné.

Smerom k priamym meraniam zahŕňajú tie, ktorých výsledky sú získané priamo z experimentálnych údajov. Priame meranie možno konvenčne vyjadriť vzorcom Y = X, kde Y je požadovaná hodnota meranej veličiny; X je hodnota priamo získaná z experimentálnych údajov. Tento typ merania zahŕňa merania rôznych fyzikálnych veličín pomocou prístrojov kalibrovaných v stanovených jednotkách.

Napríklad meranie prúdu ampérmetrom, teploty teplomerom atď. Tento typ merania zahŕňa aj merania, pri ktorých sa požadovaná hodnota veličiny určuje priamym porovnaním s mierou. Pri klasifikácii merania ako priameho sa neberú do úvahy použité prostriedky a jednoduchosť (alebo zložitosť) experimentu.

Nepriame meranie je meranie, pri ktorom sa požadovaná hodnota veličiny zisťuje na základe známeho vzťahu medzi touto veličinou a veličinami podrobenými priamemu meraniu. Pri nepriamych meraniach sa číselná hodnota nameranej hodnoty určí výpočtom pomocou vzorca Y = F(Xl, X2 ... Xn), kde Y je požadovaná hodnota nameranej hodnoty; X1, X2, Xn - hodnoty meraných veličín. Ako príklad nepriamych meraní môžeme uviesť meranie výkonu v obvodoch DC ampérmeter a voltmeter.

Spoločné merania sa nazývajú tie, v ktorých sú požadované hodnoty opačných veličín určené riešením systému rovníc spájajúcich hodnoty hľadaných veličín s priamo meranými veličinami. Príkladom spoločných meraní je určenie koeficientov vo vzorci vzťahu odporu odporu k jeho teplote: Rt = R20

Elektrické metódy merania

V závislosti od súboru techník používania princípov a prostriedkov merania sa všetky metódy delia na metódu priameho hodnotenia a metódy porovnávania.

Esencia metóda priameho hodnotenia spočíva v tom, že hodnota meranej veličiny sa posudzuje podľa údajov jedného (priame merania) alebo viacerých (nepriame merania) prístrojov, vopred kalibrovaných v jednotkách meranej veličiny alebo v jednotkách iných veličín, na ktorých je meraná veličina závisí.

Najjednoduchším príkladom priamej metódy hodnotenia je meranie veličiny jedným prístrojom, ktorého stupnica je odstupňovaná v príslušných jednotkách.

Po druhé veľká skupina metódy elektrických meraní sú zjednotené pod všeobecným názvom porovnávacie metódy. Patria sem všetky tie metódy elektrických meraní, pri ktorých sa nameraná hodnota porovnáva s hodnotou reprodukovanou meraním. teda charakteristický znak porovnávacích metód je priama účasť opatrení v procese merania.

Porovnávacie metódy sa delia na: nulové, diferenciálne, substitučné a koincidenčné.

Nulová metóda je metóda porovnávania nameranej hodnoty s mierou, pri ktorej je výsledný efekt vplyvu hodnôt na ukazovateľ vynulovaný. Keď sa teda dosiahne rovnováha, pozoruje sa zmiznutie určitého javu, napríklad prúdu v časti obvodu alebo napätia na ňom, ktoré je možné zaznamenať pomocou zariadení, ktoré slúžia na tento účel - nulové indikátory. Vďaka vysokej citlivosti nulových indikátorov a tiež tomu, že merania možno vykonávať s veľkou presnosťou, sa dosiahne väčšia presnosť merania.

Príkladom aplikácie nulovej metódy by bolo meranie elektrického odporu mosta s jeho úplným vyvážením.

O diferenciálna metóda ako aj s nulou sa meraná veličina priamo alebo nepriamo porovnáva s mierou a hodnota meranej veličiny ako výsledok porovnania sa posudzuje podľa rozdielu účinkov súčasne vyvolaných týmito veličinami a podľa reprodukovanej známej hodnoty. opatrením. Pri diferenciálnej metóde teda dochádza k neúplnému vyrovnaniu nameranej hodnoty a to je rozdiel medzi diferenciálnou metódou a nulovou metódou.

Diferenciálna metóda spája niektoré vlastnosti priamej metódy hodnotenia a niektoré vlastnosti nulovej metódy. Vie celkom dať presný výsledok merania, ak sa len meraná veličina a miera od seba málo líšia.

Napríklad, ak je rozdiel medzi týmito dvoma veličinami 1% a meria sa s chybou do 1%, potom sa chyba merania požadovanej veličiny zníži na 0,01%, ak sa nezohľadní chyba merania. . Príkladom aplikácie diferenciálnej metódy je meranie rozdielu dvoch napätí voltmetrom, z ktorých jedno je známe s veľkou presnosťou a druhé je požadovaná hodnota.

Substitučná metóda spočíva v striedavom meraní požadovanej veličiny prístrojom a meraní tým istým prístrojom miery, ktorá reprodukuje homogénnu veličinu s meranou veličinou. Na základe výsledkov dvoch meraní je možné vypočítať požadovanú hodnotu. Vzhľadom na to, že obe merania sú vykonávané tým istým prístrojom za rovnakých vonkajších podmienok a požadovaná hodnota je určená pomerom hodnôt prístroja, je chyba výsledku merania výrazne znížená. Keďže chyba prístroja zvyčajne nie je rovnaká v rôznych bodoch stupnice, najväčšia presnosť merania sa dosiahne pri rovnakých údajoch prístroja.

Príkladom aplikácie substitučnej metódy by bolo meranie relatívne veľkého striedavým meraním prúdu tečúceho cez riadený odpor a referenčný odpor. Obvod počas meraní musí byť napájaný z rovnakého zdroja prúdu. Odpor zdroja prúdu a zariadenia merajúceho prúd musí byť veľmi malý v porovnaní s premenlivým a referenčným odporom.

Metóda zápasu- ide o metódu, pri ktorej sa rozdiel medzi nameranou hodnotou a hodnotou reprodukovanou mierou meria pomocou zhody značiek stupnice alebo periodických signálov. Táto metóda je široko používaná v praxi neelektrických meraní.

Príkladom je meranie dĺžky. V elektrických meraniach je príkladom meranie rýchlosti otáčania telesa pomocou stroboskopického svetla.

Naznačme tiež klasifikácia meraní na základe zmien v čase meranej hodnoty. Podľa toho, či sa meraná veličina v priebehu času mení alebo zostáva nezmenená, sa rozlišujú statické a dynamické merania. Statické merania sú merania konštantných alebo ustálených hodnôt. Patria sem merania efektívnych a amplitúdových hodnôt veličín, ale v ustálenom stave.

Ak sa merajú okamžité hodnoty časovo premenných veličín, potom sa merania nazývajú dynamické. Ak pri dynamických meraniach umožňujú meracie prístroje priebežne sledovať hodnoty meranej veličiny, nazývame takéto merania kontinuálne.

Veličinu je možné merať meraním jej hodnôt v určitých časoch t1, t2 atď. V dôsledku toho nebudú známe všetky hodnoty meranej veličiny, ale iba hodnoty vo vybraných časoch. Takéto merania sa nazývajú diskrétne.

Plán

Úvod

Aktuálne merače

Meranie napätia

Kombinované zariadenia magnetoelektrického systému

Univerzálne elektronické meracie prístroje

Meracie skraty

Prístroje na meranie odporu

Stanovenie zemného odporu

Magnetický tok

Indukcia

Referencie

Úvod

Meranie je proces zisťovania hodnoty fyzikálnej veličiny experimentálne, pomocou špeciálnych technické prostriedky- meracie prístroje.

Meranie je teda informačný proces, ktorým sa experimentálne získava číselný vzťah medzi danou fyzikálnou veličinou a niektorými jej hodnotami, branými ako jednotka porovnania.

Výsledkom merania je pomenované číslo zistené meraním fyzikálnej veličiny. Jednou z hlavných úloh merania je posúdiť mieru aproximácie alebo rozdielu medzi skutočnými a skutočnými hodnotami meranej fyzikálnej veličiny - chyba merania.

Hlavné parametre elektrických obvodov sú: prúd, napätie, odpor, prúdový výkon. Na meranie týchto parametrov sa používajú elektrické meracie prístroje.

Meranie parametrov elektrických obvodov sa vykonáva dvoma spôsobmi: prvým je priama metóda merania, druhým je nepriama metóda merania.

Metóda priameho merania zahŕňa získanie výsledku priamo zo skúseností. Nepriame meranie je meranie, pri ktorom sa požadovaná veličina zisťuje na základe známeho vzťahu medzi touto veličinou a veličinou získanou ako výsledok priameho merania.

Elektrické meracie prístroje sú triedou zariadení používaných na meranie rôznych elektrických veličín. Do skupiny elektrických meradiel patria okrem samotných meradiel aj ďalšie meracie prístroje - meradlá, prevodníky, komplexné inštalácie.

Elektrické meracie prístroje sú klasifikované nasledovne: podľa meraných a reprodukovateľných fyzikálne množstvo(ampérmeter, voltmeter, ohmmeter, merač frekvencie atď.); podľa účelu (meracie prístroje, miery, meracie prevodníky, meracie inštalácie a systémy, pomocné zariadenia); spôsobom poskytovania výsledkov meraní (zobrazovanie a zaznamenávanie); metódou merania (zariadenia na priame hodnotenie a porovnávacie zariadenia); podľa spôsobu aplikácie a dizajnu (panelové, prenosné a stacionárne); podľa princípu činnosti (elektromechanický - magnetoelektrický, elektromagnetický, elektrodynamický, elektrostatický, ferodynamický, indukčný, magnetodynamický; elektronický; termoelektrický; elektrochemický).

V tejto eseji sa pokúsim hovoriť o zariadení, princípe činnosti, opísať a stručný popis elektrické meracie prístroje elektromechanickej triedy.

Meranie prúdu

Ampérmeter je zariadenie na meranie prúdu v ampéroch (obr. 1). Stupnica ampérmetrov je kalibrovaná v mikroampéroch, miliampéroch, ampéroch alebo kiloampéroch v súlade s meracími limitmi zariadenia. Ampérmeter je zapojený do elektrického obvodu v sérii s touto sekciou elektrický obvod(obr. 2), v ktorom sa meria sila prúdu; na zvýšenie limitu merania - bočníkom alebo cez transformátor.

Najbežnejšie sú ampérmetre, v ktorých sa pohyblivá časť zariadenia s ukazovateľom otáča o uhol úmerný veľkosti meraného prúdu.

Ampérmetre sú magnetoelektrické, elektromagnetické, elektrodynamické, tepelné, indukčné, detektorové, termoelektrické a fotoelektrické.

Magnetoelektrické ampérmetre merajú jednosmerný prúd; indukcia a detektor - striedavý prúd; ampérmetre iných systémov merajú silu akéhokoľvek prúdu. Najpresnejšie a najcitlivejšie sú magnetoelektrické a elektrodynamické ampérmetre.

Princíp činnosti magnetoelektrického zariadenia je založený na vytváraní krútiaceho momentu v dôsledku interakcie medzi poľom permanentný magnet a prúd, ktorý prechádza vinutím rámu. K rámu je pripojená šípka, ktorá sa pohybuje pozdĺž stupnice. Uhol natočenia šípky je úmerný sile prúdu.

Elektrodynamické ampérmetre pozostávajú z pevných a pohyblivých cievok zapojených paralelne alebo sériovo. Interakcia medzi prúdmi, ktoré prechádzajú cievkami, spôsobuje vychýlenie pohybujúcej sa cievky a šípky s ňou spojenej. V elektrickom obvode je ampérmeter zapojený do série so záťažou a pri vysokých napätiach alebo vysokých prúdoch - cez transformátor.

Technické údaje niektorých typov domácich ampérmetrov, miliampérmetrov, mikroampérmetrov, magnetoelektrických, elektromagnetických, elektrodynamických a tepelných systémov sú uvedené v tabuľke 1.

Tabuľka 1. Ampérmetre, miliampérmetre, mikroampérmetre

Prístrojový systém	Typ zariadenia	Trieda presnosti	Limity merania
Magnetoelektrické	M109	0,5	1; 2; 5; 10 A
	M109/1	0,5	1,5-3 A
	М45 М	1,0	75 mV
			75-0-75mV
	M1-9	0,5	10-1000 uA
	M109	0,5	2; 10; 50 mA
	200 mA
	М45 М	1,0	1,5-150 mA
Elektromagnetické	E514/3	0,5	5-10 A
	E514/2	0,5	2,5-5 A
	E514/1	0,5	1-2 A
	E316	1,0	1-2 A
	3316	1,0	2,5-5 A
	E513/4	1,0	0,25-0,5-1 A
	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
Elektrodynamické	D510/1	0,5	0,1-0,2-0,5-1-2-5 A
Termálne	E15	1,0	30;50;100;300 mA

Meranie napätia

Voltmeter - merací prístroj s priamym čítaním na určenie napätia alebo EMF v elektrických obvodoch (obr. 3). Zapojené paralelne k záťaži alebo zdroju elektrickej energie (obr. 4).

Podľa princípu činnosti sa voltmetre delia na: elektromechanické - magnetoelektrické, elektromagnetické, elektrodynamické, elektrostatické, usmerňovacie, termoelektrické; elektronické - analógové a digitálne. Podľa účelu: jednosmerný prúd; AC; pulz; fázovo citlivé; selektívne; univerzálny. Podľa dizajnu a spôsobu aplikácie: panel; prenosné; stacionárne. Technické údaje niektorých domácich voltmetrov, milivoltmetrov magnetoelektrických, elektrodynamických, elektromagnetických a tepelných systémov sú uvedené v tabuľke 2.

Tabuľka 2 Voltmetre a milivoltmetre

Prístrojový systém	Typ zariadenia	Trieda presnosti	Limity merania
Elektrodynamické	D121	0,5	150-250 V
D567	0,5	15-600 V
Magnetoelektrické	M109	0,5	3-600 V
M250	0,5	3; 50; 200; 400 V
М45 М	1,0	75 mV;
75-0-75 mV
75-15-750-1500 mV
M109	0,5	10-3000 mV
Elektrostatický	C50/1	1,0	30 V
C50/5	1,0	600 V
C50/8	1,0	3 kV
S96	1,5	7,5-15-30 kV
Elektromagnetické	E515/3	0,5	75-600 V
E515/2	0,5	7,5-60 V
E512/1	0,5	1,5-15 V
S elektronickým prevodníkom	F534	0,5	0,3-300 V
Termálne	E16	1,5	0,75-50 V

Na meranie v jednosmerných obvodoch sa používajú kombinované prístroje magnetoelektrického systému, ampérvoltmetre. Technické údaje o niektorých typoch zariadení sú uvedené v tabuľke 3.

Tabuľka 3. Kombinované zariadenia magnetoelektrického systému.

Meno	Typ	Trieda presnosti	Limity merania
Milivolt-miliampérmeter	M82	0,5	15-3000 mV; 0,15-60 mA
Voltametr	M128	0,5	75mV-600V; 5; 10; 20 A
Ampér-voltmeter	M231	1,5	75-0-75 mV; 100-0-100 V;0,005-0-0,005 A; 10-0-10 A
Voltametr	M253	0,5	15mV-600V; 0,75 mA-3 A
Milivolt-miliampérmeter	M254	0,5	0,15-60 mA; 15-3000 mV
Mikroamperevoltmeter	M1201	0,5	3-750 V; 0,3-750 uA
Voltametr	M1107	0,2	45mV-600V; 0,075 mA - 30 A
Miliampérový voltmeter	М45 М	1	7,5-150 V; 1,5 mA
Volt-ohmmeter	M491	2,5	3-30-300-600 V;
Ampér-voltmeter	M493	2,5	3-300 mA; 3-600 V; 3-300 kOhm
Ampér-voltmeter	M351	1	75mV-1500V;15uA-3000mA;200Ohm-200Mohm

Technické údaje o kombinovaných prístrojoch - ampérvoltmetre a ampérvoltmetre na meranie napätia a prúdu, ako aj výkonu v obvodoch striedavého prúdu.

Kombinované prenosné prístroje na meranie jednosmerných a striedavých obvodov poskytujú meranie jednosmerných a striedavých prúdov a odporov a niektoré poskytujú aj kapacitu prvkov vo veľmi širokom rozsahu, sú kompaktné a majú autonómne napájanie, ktorá ich poskytuje široké uplatnenie. Trieda presnosti tohto typu jednosmerného zariadenia je 2,5; na premennej – 4.0.

Univerzálne elektronické meracie prístroje

Odpor, kapacita a indukčnosť sú hlavné parametre elektrických obvodov, s meraním ktorých sa v praxi často stretávame. Existuje mnoho známych metód na ich meranie a prístrojový priemysel vyrába na tento účel širokú škálu meracích prístrojov. Výber konkrétnej metódy merania a meracieho zariadenia závisí od typu meraného parametra, jeho hodnoty, požadovanej presnosti merania, vlastností meraného objektu atď. Napríklad meranie odporu pevných vodičov sa zvyčajne vykonáva pomocou priameho prúdu, keďže zariadenie na meranie v V tomto prípade je konštrukčne jednoduchšie a lacnejšie ako podobné zariadenie na meranie striedavého prúdu. Avšak meranie v prostrediach s vysoká vlhkosť, alebo uzemňovací odpor sa vykonáva iba na striedavý prúd, pretože výsledok merania na jednosmerný prúd bude obsahovať veľké chyby v dôsledku vplyvu elektrochemických procesov.

Základné metódy a prostriedky merania odporu elektrického obvodu proti jednosmernému prúdu

Rozsah meraných odporov v praxi je široký (od 10 8 do 10 ohmov) a bežne sa delí podľa hodnôt odporu na malé (menej ako 10 ohmov), stredné (od 10 do 106 ohmov) a veľké ( nad 10 6 ohmov), z ktorých každý má svoje vlastné charakteristiky na meranie odporu.

Odpor je parameter, ktorý sa objaví iba pri prechode obvodom elektrický prúd, takže merania sa vykonávajú pri bežiacom zariadení alebo sa používa meracie zariadenie s vlastným zdrojom prúdu. Je potrebné dbať na to, aby výsledná elektrická hodnota správne odrážala len meraný odpor a neobsahovala zbytočné informácie, ktoré sú vnímané ako chyba merania. Uvažujme z tohto hľadiska o vlastnostiach merania malých a veľkých odporov.

Pri meraní malých odporov, ako sú vinutia transformátora alebo krátke vodiče, prúd prechádza cez odpor a meria sa pokles napätia na odpore. Na obr. 10.1 je znázornená schéma zapojenia na meranie odporu K x krátky vodič. Ten je pripojený k zdroju prúdu ja cez dva spojovacie vodiče s vlastným odporom Ja p. Na prechode týchto vodičov s nameraným odporom sú prechodové prechodové odpory /? j Ja a závisí od materiálu pripojovacieho vodiča, jeho dĺžky a prierezu, hodnota /? k - na ploche kontaktných častí, ich čistote a sile stlačenia. Takže číselné hodnoty Ja a a závisia od mnohých dôvodov a je ťažké ich vopred určiť, ale je možné ich približne odhadnúť. Ak sú spojovacie vodiče skratované medený drôt s prierezom niekoľkých štvorcových milimetrov

Ryža. 10.1.

vodič

metrov a prechodové odpory majú čistý a dobre stlačený povrch, potom pre približné odhady môžeme vziať 2 (Ja a + ja k)* 0,01 Ohm

Ako namerané napätie v obvode na obr. 10.1 je možné použiť 11 p, ja 22 alebo?/ 33 . Ak je vybratá II p, potom výsledok merania odráža celkový odpor obvodu medzi svorkami 1-G:

Yats = ?/,//= Poison+ 2 (L I + L K).

Tu druhý výraz predstavuje chybu, relatívna hodnota pričom 5 v percentách sa rovná:

5 = ja ~ No 100 = 2 KP + Jak 100.

k x*x

Pri meraní malých odporov môže byť táto chyba veľká. Napríklad, ak vezmeme 2 (Ja a + ja k)* 0,01 Ohm, a I x = 0,1 Ohm, potom 5 * 10%. Chyba 5 sa zníži, ak vyberiete A 22:

ja mam 22 = a 22/1 = Ix + 2A K.

Tu je odpor napájacích vodičov vylúčený z výsledku merania, ale vplyv Lc zostáva.

Výsledok merania bude úplne neovplyvnený Ja p A som na ak zvolíte?/ 33 ako namerané napätie.

Schéma zapojenia ja v tomto prípade sa nazýva štvorsvorka: prvý pár 2-2" svoriek je určený na napájanie prúdu a nazýva sa prúdové svorky, druhý pár svoriek 3-3" slúži na odstránenie napätia z meraného odporu a je tzv. potenciálne svorky.

Použitie prúdových a potenciálových svoriek pri meraní malých odporov je hlavnou technikou na elimináciu vplyvu spojovacích vodičov a prechodových odporov na výsledok merania.

Pri meraní veľkých odporov, napríklad odporu izolátorov, robia toto: na objekt sa privedie napätie a zmeria sa výsledný prúd a z neho sa posúdi hodnota nameraného odporu.

Pri skúšaní dielektrík treba mať na pamäti, že ich elektrický odpor závisí od mnohých podmienok – okolitej teploty, vlhkosti, úniku na znečistenom povrchu, hodnoty skúšobného napätia, dĺžky jeho pôsobenia atď.

V praxi sa meranie odporu elektrického obvodu proti jednosmernému prúdu najčastejšie uskutočňuje metódou ampérmetra a voltmetra, pomerovou alebo mostíkovou metódou.

Metóda ampérmetra a voltmetra. Táto metóda je založená na samostatnom meraní prúdu ja v obvode meraného odporu K x a napätie A na jeho svorkách a následný výpočet hodnoty na základe odčítania meracích prístrojov:

I x = u/i.

Zvyčajne sa prúd / meria pomocou ampérmetra a napätia a - voltmeter, to vysvetľuje názov metódy. Pri meraní vysokoodporových odporov, ako je izolačný odpor, je prúd / malý a meria sa miliampérmetrom, mikroampérmetrom alebo galvanometrom. Pri meraní nízkych odporových odporov, napríklad kúska drôtu, sa hodnota ukáže ako malá A a na jej meranie sa používajú milivoltmetre, mikrovoltmetre alebo galvanometre. Vo všetkých týchto prípadoch si však metóda merania zachováva svoj názov - ampérmeter a voltmeter. Možné obvody na pripojenie zariadení sú znázornené na obr. 10.2, a, b.

Ryža. 10.2. Obvody na meranie malých (A) a veľké (b) odpor

metóda ampérmetra a voltmetra

Výhoda metódy spočíva v jednoduchosti jej realizácie, nevýhodou je relatívne nízka presnosť výsledku merania, ktorá je limitovaná triedou presnosti použitých meracích prístrojov a metodickou chybou. Ten je spôsobený vplyvom energie spotrebovanej meracími prístrojmi počas procesu merania, inými slovami - konečná hodnota vlastný odpor ampérmetra ja som A a voltmetrom ja som ty.

Metodologickú chybu vyjadrime cez parametre obvodu.

V diagrame na obr. 10.2, A voltmeter ukazuje hodnotu napätia na svorkách ja, a ampérmeter je súčet prúdov 1 U +/. Preto výsledok merania ja, vypočítané z údajov prístroja sa budú líšiť od ja:

l_ a a ja*

I + 1 Y a/I x + a ja 1 + ja x/ja y "

Relatívna chyba merania v percentách

• 1 + ja x/ja y

Tu platí približná rovnosť, odkedy správna organizácia experiment predpokladá splnenie podmienky I y » I x.

V diagrame na obr. 10.2, 6 Ampérmeter ukazuje aktuálnu hodnotu v obvode s ja, a voltmeter je súčet poklesov napätia o Ja x a a ampérmeter a A. Vzhľadom na to je možné vypočítať výsledok merania z údajov prístroja:

+ ja som A.

C + Cl

Relatívna chyba merania v percentách sa v tomto prípade rovná:

Zo získaných výrazov pre relatívne chyby je zrejmé, že v diagrame na obr. 10.2, A metodická chyba výsledku merania je ovplyvnená len odporom mám; na zníženie tejto chyby je potrebné zabezpečiť stav Ja x « Ja y. V diagrame na obr. 10.2, b metodickú chybu výsledku merania ovplyvňuje len ja som A; zníženie tejto chyby sa dosiahne splnením podmienky I x » Ja A. Teda kedy praktické využitie Túto metódu možno odporučiť spravidla: malé odpory by sa mali merať podľa schémy na obr. 10.2, A pri meraní veľkých odporov treba uprednostniť obvod na obr. 10.2, b.

Metodická chyba výsledku merania sa dá odstrániť zavedením vhodných opráv, na to však musíte poznať hodnoty ja som A A ja som ty. Ak sú známe, tak z výsledku merania podľa schémy na obr. 10.2, b hodnotu treba odpočítať ja som A; v diagrame na obr. 10.2, A výsledok merania odráža paralelné zapojenie odporov ja A som teda zmysel ja vypočítané podľa vzorca

Ak pri túto metódu Ak používate zdroj s vopred známym napätím, nie je potrebné merať napätie voltmetrom a stupnicu ampérmetra je možné okamžite kalibrovať na hodnoty nameraného odporu. Na tomto princípe je založená prevádzka mnohých modelov priamo vyhodnocovacích ohmmetrov vyrábaných v priemysle. Zjednodušená schéma zapojenia takéhoto ohmmetra je znázornená na obr. 10.3. Diagram obsahuje zdroj emf?, prídavný odpor ja a ampérmeter (zvyčajne mikroampérmeter) A. Pri pripájaní nameraného odporu na svorky obvodu ja v obvode sa vyskytuje prúd ja, pod vplyvom ktorého sa pohyblivá časť ampérmetra otáča o uhol a a jeho ukazovateľ sa odchyľuje o A delenie stupnice:

S/ ja som a + ja som A + ja

Kde S, - cena delenia (konštanta) ampérmetra; ja A - odpor ampérmetra.

Ryža. 10.3. Schematický diagram ohmmeter so sériovým zapojením

nameraný odpor

Ako je zrejmé z tohto vzorca, stupnica ohmmetra je nelineárna a stabilita kalibračnej charakteristiky vyžaduje zabezpečenie stability všetkých veličín zahrnutých v rovnici. Medzitým je zdroj energie v tomto druhu zariadení zvyčajne implementovaný vo forme suchého galvanického článku, ktorého emf pri vybíjaní klesá. Korekcia na zmenu?, ako je zrejmé z rovnice, sa môže vykonať vhodnou úpravou S" alebo som. V niektorých ohmmetroch S, regulované zmenou indukcie v medzere magnetického systému ampérmetra pomocou magnetického bočníka.

V tomto prípade je zachovaná stálosť vzťahu ё/С, a kalibračná charakteristika prístroja si zachováva svoju hodnotu bez ohľadu na hodnotu e.Úprava S, sa vykonáva nasledovne: svorky zariadenia, ku ktorému je pripojený K x, skratovaný (I x = 0) a nastavením polohy magnetického bočníka dosiahnite nastavenie ukazovateľa ampérmetra na značku nulovej stupnice; druhý sa nachádza v extréme správny bod váhy. Tým je nastavenie dokončené a zariadenie je pripravené na meranie odporu.

V kombinovaných zariadeniach nastavenie ampér-voltmetrov S, je neprijateľné, pretože to povedie k narušeniu kalibrácie prístroja v režimoch merania prúdu a napätia. Preto v takýchto zariadeniach korekcia na zmeny EMF e sa zavádza nastavením odporu premenného prídavného odporu Postup nastavenia je rovnaký ako pri zariadeniach s magnetickou indukciou v pracovnej medzere riadenej magnetickým bočníkom. V tomto prípade sa mení kalibračná charakteristika zariadenia, čo vedie k ďalším metodickým chybám. Parametre obvodu sú však zvolené tak, aby indikovaná chyba bola malá.

Je možný aj iný spôsob zapojenia meraného odporu – nie sériovo s ampérmetrom, ale paralelne s ním (obr. 10.4). Závislosť medzi ja a uhol vychýlenia pohyblivej časti je v tomto prípade tiež nelineárny nulová známka na stupnici sa nachádza vľavo a nie vpravo, ako je tomu v predchádzajúcej verzii. Tento spôsob pripojenia meraného odporu sa používa pri meraní malých odporov, pretože umožňuje obmedziť odber prúdu.

Elektronický ohmmeter môže byť implementovaný na báze jednosmerného zosilňovača s vysokým ziskom,

Ryža. 10.4.

nameraný odpor

napríklad na operačnom zosilňovači (operačnom zosilňovači). Schéma takéhoto zariadenia je znázornená na obr. 10.5. Jeho hlavnou výhodou je linearita stupnice pre odčítanie výsledkov merania. Operačný zosilňovač je pokrytý negatívnou spätnou väzbou cez meraný odpor ja, stabilizované napájacie napätie?/0 sa privádza na vstup zosilňovača cez pomocný odpor/? a na výstup je pripojený voltmeter RU S veľkým vlastným ziskom operačného zosilňovača, nízkym výstupom a vysokým vstupným odporom je výstupné napätie operačného zosilňovača:

a pre dané hodnoty a 0 a /?, mierka merací prístroj možno kalibrovať v jednotkách odporu na odčítanie hodnoty K x, Navyše bude lineárny v rozsahu zmien napätia od 0 do?/out max - maximálne napätie na výstupe operačného zosilňovača.

Ryža. 10.5. Elektronický ohmmeter

Zo vzorca (10.1) je zrejmé, že maximálna hodnota nameraného odporu je:

", t " =- ",%="? 00,2)

Ak chcete zmeniť limity merania, prepnite hodnoty odporu rezistora /?, alebo napätia?/ 0.

Pri meraní nízkoodporových odporov môžete zameniť merané a pomocné odpory v obvode. Potom bude výstupné napätie nepriamo úmerné hodnote ja:

a wx = - a 0^. (10.3)

Treba poznamenať, že túto metódu zapnutie neumožňuje meranie nízkoodporových odporov menších ako desiatky ohmov, keďže vnútorný odpor zdroja referenčné napätie, ktorý predstavuje zlomky alebo jednotky Ohm, sa ukáže byť zapojený do série s nameraným odporom a predstavuje významnú chybu v meraniach. Okrem toho sa v tomto prípade stráca hlavná výhoda zariadenia - linearita meraného odporu a posun nuly a vstupný prúd zosilňovača môžu spôsobiť významné chyby.

Uvažujme špeciálny obvod na meranie nízkych odporov, zbavený týchto nevýhod (obr. 10.6). Merací odpor ja spolu s odporom ja 3 tvorí napäťový delič na vstupe operačného zosilňovača. Napätie na výstupe obvodu sa v tomto prípade rovná:

Ryža. 10.6.

Ak vyberiete "ja, potom sa výraz zjednoduší a stupnica prístroja bude lineárna vzhľadom na ja:

Elektronický ohmmeter neumožňuje merať reaktanciu, keďže zahrnutie nameranej indukčnosti resp

kapacitancia do obvodu zmení fázové vzťahy v obvode spätnej väzby operačného zosilňovača a vzorce (10.1)-(10.4) sa stanú nesprávnymi. Okrem toho môže operačný zosilňovač stratiť stabilitu a v obvode dôjde ku generovaniu.

Ratiometrická metóda. Táto metóda je založená na meraní pomeru dvoch prúdov /, a /2, z ktorých jeden preteká obvodom s nameraným odporom a druhý obvodom, ktorého odpor je známy. Oba prúdy sú vytvárané jedným zdrojom napätia, takže nestabilita druhého nemá prakticky žiadny vplyv na presnosť výsledku merania. Schematický diagram ohmmetra založeného na pomerovom merači je znázornený na obr. 10.7. Obvod obsahuje merací mechanizmus na báze pomerového merača, magnetoelektrický systém s dvoma rámami, z ktorých jeden vytvára vychyľovací moment pri prúdení prúdu a druhý vytvára vratný moment. Meraný odpor je možné zapojiť do série (obr. 10.7, A) alebo paralelne (obr. 10.7, b) vzhľadom na rám meracieho mechanizmu.

Ryža. 10.7. Ohmmetrové obvody na báze pomerového merača na meranie veľkých (A)

a malé (b) odpor

Sériové zapojenie sa používa pri meraní stredných a vysokých odporov, paralelné zapojenie pri meraní malých odporov. Uvažujme o činnosti ohmmetra pomocou príkladu obvodu na obr. 10.7, A. Ak zanedbáme odpor vinutia rámov pomeromerov, potom uhol natočenia pohyblivej časti a závisí len od pomeru odporu: kde /, a /2 sú prúdy rámami pomeromerov; ja 0 - odpor rámov pomeromerov; /?, - známy odpor; ja - nameraný odpor.

Odpor rezistora /? nastavuje rozsah odporov meraných ohmmetrom. Napájacie napätie pomerového merača ovplyvňuje citlivosť jeho meracieho mechanizmu na zmeny meraného odporu a nemalo by byť nižšie ako určitá úroveň. Napájacie napätie pomerových meračov je spravidla nastavené s určitou rezervou, aby jeho prípadné kolísanie neovplyvňovalo presnosť výsledku merania.

Voľba napájacieho napätia a spôsob jeho získania závisí od účelu ohmmetra a rozsahu meraných odporov: pri meraní malých a stredných odporov sa používajú suché batérie, akumulátory alebo zdroje energie. priemyselná sieť, pri meraní vysokých odporov - špeciálne generátory s napätiami 100, 500, 1000 V a viac.

Pomerová metóda sa používa v megaohmmetroch ES0202/1G a ES0202/2G s vnútorným elektromechanickým generátorom napätia. Používajú sa na meranie veľkých (10..10 9 Ohmov) elektrických odporov, na meranie izolačného odporu elektrické drôty, káble, konektory, transformátory, vinutia elektrické stroje a iných prístrojov, ako aj na meranie povrchového a objemového odporu izolačných materiálov.

Pri meraní pomocou odporového megaohmmetra elektrická izolácia Je potrebné brať do úvahy teplotu a vlhkosť okolitého vzduchu, ktorých hodnota určuje prípadné nekontrolované úniky prúdu.

Digitálne ohmmetre sa používajú vo výskumných, testovacích a opravárenských laboratóriách, priemyselné podniky výrobu rezistorov, teda tam, kde sa vyžaduje zvýšená presnosť merania. Tieto ohmmetre poskytujú manuálne, automatické a diaľkové ovládanie rozsahy merania. Zobrazuje informácie o rozsahu merania, číselná hodnota nameraná hodnota sa vytvára v paralelnom binárnom desiatkovom kóde.

Bloková schéma ohmmetra Shch306-2 je znázornená na obr. 10.8. Ohmmeter obsahuje konverzný blok/indikačný blok 10, riadiaca jednotka 9, napájací zdroj, mikropočítač 4 a výstupný blok výsledkov 11.

Ryža. 10.8. Bloková schéma ohmmetra typu Shch306-2

Konverzný blok obsahuje vstupný scaler 2, integrátor 8 a riadiacou jednotkou 3. Meraný odpor 7 je pripojený k spätnoväzbovému obvodu operačného zosilňovača. V závislosti od meracieho cyklu prechádza cez meraný odpor prúd zodpovedajúci meranému rozsahu, vrátane dodatočného prúdu spôsobeného nulovým posunom operačných zosilňovačov. Z výstupu prevodníka stupnice sa napätie privádza na vstup integrátora, vyrobeného podľa princípu viaccyklovej integrácie s meraním vybíjacieho prúdu.

Riadiaci algoritmus zabezpečuje činnosť veľkorozmerného prevodníka a integrátora, ako aj komunikáciu s mikropočítačom.

V riadiacej jednotke sú časové intervaly vyplnené hodinovými impulzmi, ktoré potom prichádzajú na vstupy štyroch počítadiel vysokých a nízkych číslic. Informácie prijaté na výstupoch čítačov sa načítajú do pamäte RAM (random access memory) mikropočítača.

Načítanie informácií z riadiacej jednotky o výsledku merania a prevádzkovom režime ohmmetra, spracovanie a uvedenie údajov do podoby potrebnej na zobrazenie, matematické spracovanie výsledku, výstup údajov do pomocnej RAM riadiacej jednotky, riadenie činnosti ohmmeter a ďalšie funkcie sú priradené mikroprocesoru 5, umiestnený v mikropočítačovej jednotke. V tom istom bloku sú umiestnené stabilizátory 6 na napájanie ohmmetrových zariadení.

Ohmmeter je postavený na mikroobvodoch s vysokým stupňom integrácie.

Špecifikácie

Rozsah merania 10L..10 9 Ohm. Trieda presnosti pre limity merania: 0,01/0,002 pre 100 Ohm; 0,005/0,001 pre 1,10, 100 kOhm; 0,005/0,002 pre 1 MOhm; 0,01/0,005 pre 10 MOhm; 0,2/0,04 pre 100 MOhm; 0,5/0,1 pre 1 GOM (čitateľ zobrazuje hodnoty v režime bez akumulácie dát, menovateľ ukazuje hodnoty s akumuláciou).

číslo desatinné miesta: 4,5 v rozsahoch s horným limitom 100 MOhm, 1 GOhm; 5,5 v ostatných rozsahoch v režime bez súčtu, 6,5 v režime so súčtom.

Prenosné digitálne multimetre, napríklad vyrábaná séria M83 Bludisko/i možno použiť ako ohmmetre triedy presnosti 1.0 alebo 2.5.

5. Údržba líniových stavieb
5.1. Všeobecné ustanovenia
5.2. Kontrola a preventívna údržba konštrukcií káblových vedení
5.3. Kontrola a preventívna údržba nadzemných vedení
5.4. Merania elektrických charakteristík káblových, nadzemných a zmiešaných vedení
5.5. Kontrola nových káblov, vodičov, káblových koncoviek a armatúr uvádzaných do prevádzky
6. Eliminácia poškodenia káblových, nadzemných a zmiešaných vedení
6.1. Organizácia prác pri odstraňovaní nehôd a poškodení vedení
6.2. Metódy zisťovania a odstraňovania poškodenia káblových vedení
6.2.1. Všeobecné pokyny

Pravidlá údržby a opravy komunikačných káblov

5.4. Merania elektrických charakteristík káblových, nadzemných a zmiešaných vedení

5.4.1. Meranie elektrických charakteristík káblových, nadzemných a zmiešaných vedení miestnych komunikačných sietí sa vykonáva s cieľom overiť súlad charakteristík so stanovenými normami a predchádzať núdzovým stavom.

5.4.2. Elektrické merania vedení vykonáva merací tím komunikačnej spoločnosti v súlade s aktuálnymi „Smernicami“ pre elektrické merania vedení GTS a STS.

5.4.3. Meracia skupina vykonáva nasledujúce typy elektrických meraní vedení:

Plánované (periodické);

Merania na určenie miesta poškodenia;

Kontrolné merania vykonávané po opravách a reštaurátorských prácach;

Merania pri uvádzaní do prevádzky novovybudovaných a rekonštruovaných tratí;

Merania na objasnenie trasy káblového vedenia a hĺbky kábla;

Merania na kontrolu kvality produktov (káble, vodiče, zvodiče, poistky, podstavce, skrinky, spínacie skrinky, izolátory atď.) pochádzajúcich z priemyslu pred ich inštaláciou na linky.

Druhy meraných parametrov a objemy plánovaných, kontrolných a preberacích meraní elektrických charakteristík káblových, nadzemných a zmiešaných vedení miestnych komunikačných sietí sú uvedené v článku 5.4.2. "príručky".

5.4.4. Namerané elektrické charakteristiky káblových, nadzemných a zmiešaných vedení miestnych komunikačných sietí musia zodpovedať normám uvedeným v dodatku 4.

5.4.5. Výsledky plánovaných, kontrolných a havarijných meraní elektrických charakteristík vedení slúžia ako východiskové údaje pri zisťovaní stavu líniových stavieb a ako podklad pre vypracovanie plánov súčasných resp. generálna oprava a projekty rekonštrukcie budov.

Hlavné parametre elektrických obvodov sú: pre obvod jednosmerného prúdu odpor R, pre aktívny odpor AC obvodu , indukčnosť , kapacita , komplexný odpor .

Na meranie týchto parametrov sa najčastejšie používajú tieto metódy: ohmmeter, ampérmeter - voltmeter, mostík. Použitie kompenzátorov na meranie odporu už diskutované v bode 4.1.8. Zvážme ďalšie metódy.

Ohmmetre. Priamo a rýchlo je možné merať odpor prvkov DC obvodu pomocou ohmmetra. V diagramoch uvedených na obr. 16 ONI- magnetoelektrický merací mechanizmus.

Pri konštantnom napájacom napätí
hodnoty meracieho mechanizmu závisia len od hodnoty meraného odporu
. Preto môže byť stupnica odstupňovaná v jednotkách odporu.

Pre sériový obvod spojenia prvku s odporom
(Obr. 4.16, ) uhol vychýlenia ukazovateľa

,

Pre paralelný obvod (obr. 4.16, )

,

Kde - citlivosť magnetoelektrického meracieho mechanizmu; - odpor meracieho mechanizmu;
- odpor prídavného odporu. Pretože hodnoty všetkých veličín na pravej strane vyššie uvedených rovníc, okrem
, potom je uhol odchýlky určený hodnotou
.

Stupnice ohmmetra pre obe schémy pripojenia sú nerovnomerné. V sériovom obvode, na rozdiel od paralelného obvodu, je nula stupnice zarovnaná s maximálnym uhlom natočenia pohyblivej časti. Ohmmetre so sériovým zapojením sú vhodnejšie na meranie vysokých odporov a s paralelný obvod- malý. Ohmmetre sa zvyčajne vyrábajú vo forme prenosných zariadení tried presnosti 1,5 a 2,5. Ako zdroj energie batéria je použitá. Potreba nastaviť nulu pomocou korektora je hlavnou nevýhodou uvažovaných ohmmetrov. Táto nevýhoda chýba pri ohmmetroch s magnetoelektrickým logometrom.

Schéma zapojenia pomerového merača v ohmmetri je znázornená na obr. 4.17. V tejto schéme 1 a 2 - cievky pomerového merača (ich odpor A );
A
- prídavné odpory trvalo zahrnuté v obvode.

,

potom odchýlka strelky logometra

,

t.j. uhol odchýlky je určený hodnotou
a nezávisí od napätia .

Ohmmetre s logometrom majú rôzne prevedenie v závislosti od požadovaného limitu merania, účelu (panel alebo prenosné zariadenie) atď.

Metóda ampérmeter-voltmeter. Táto metóda je nepriama metóda na meranie odporu prvkov obvodov jednosmerného a striedavého prúdu. Ampérmeter a voltmeter merajú prúd a napätie na odpore.
ktorého hodnota sa potom vypočíta pomocou Ohmovho zákona:
. Presnosť určenia odporu touto metódou závisí jednak od presnosti prístrojov a jednak od použitého spínacieho obvodu (obr. 4.18, Obr. A ).

Pri meraní relatívne malých odporov (menej ako 1 ohm) je obvod na obr. 4,18, výhodnejšie, pretože voltmeter je pripojený priamo k meranému odporu
a prúd , merané ampérmetrom, sa rovná súčtu prúdu v nameranom odpore a prúd vo voltmetri , t.j.
. Pretože >>, To
.

Pri meraní relatívne vysokých odporov (viac ako 1 Ohm) je obvod na obr. 4,18, , keďže ampérmeter priamo meria prúd v odpore
, a napätie , nameraná voltmetrom sa rovná súčtu napätí na ampérmetri
a nameraný odpor
, t.j.
. Pretože
>>
, To
.

Schematické schémy zapínania zariadení na meranie impedancie prvkov
Obvody striedavého prúdu využívajúce metódu ampérmeter-voltmeter sú rovnaké ako pri meraní odporu
. V tomto prípade na základe nameraných hodnôt napätia a aktuálne určiť celkový odpor
.

Je zrejmé, že táto metóda nemôže merať argument testovaného odporu. Metóda ampérmetra a voltmetra preto môže merať indukčnosť cievok a kapacitu kondenzátorov, ktorých straty sú pomerne malé. V tomto prípade

;
.