Semestarski rad iz mjeriteljstva na temu "Mjerenje otpora".

Fragmenti iz sažetka

Uvod

Metoda ampermetra-voltmetra
Metoda direktne procjene
Veoma visoko merenje otpora

Merenje naizmeničnog otpora

Merač imitacije
Mjerna linija

Zaključci

Uvod

Električni otpor je glavna električna karakteristika vodiča, vrijednost koja karakterizira suprotnost električnog kruga ili njegovog odjeljka električnoj struji. Otpor se također može nazvati i dijelom (koji se često naziva i otpornik) koji pruža električni otpor struji. Električni otpor nastaje zbog pretvaranja električne energije u druge oblike energije i mjeri se u Ohma.

Otpor (često označen slovom R) smatra se, u određenim granicama, konstantnom vrijednošću određenog vodiča i može se definirati kao ...

R je otpor;
U je razlika električnog potencijala na krajevima vodiča, mjerena u voltima;
I je struja koja teče između krajeva vodiča pod utjecajem razlike potencijala, mjereno u amperima.

Za praktična mjerenja otpora koriste se različite metode zavisno od uvjeta mjerenja i prirode objekata, o potrebnoj točnosti i brzini mjerenja. Na primjer, razlikuju metode mjerenja otpora na istosmjernoj i izmjeničnoj struji, mjerenje velikih otpora, otpora malih i ultra malih, direktnih i indirektnih itd.

Cilj rada je identificirati glavne, najčešće u praksi, metode mjerenja otpornosti.

DC mjerenje otpora

Glavne metode mjerenja istosmjernog otpora su indirektna metoda, metoda izravne procjene, kao i metoda mosta. Izbor metode mjerenja ovisi o očekivanoj vrijednosti izmjerenog otpora i potrebnoj preciznosti mjerenja. Od indirektnih metoda najviše univerzalna metoda je metoda ampermetar-voltmetar.

Metoda ampermetra-voltmetra

Ova metoda se temelji na mjerenju struje koja teče kroz izmjereni otpor i pada napona preko njega. Koriste se dvije sheme mjerenja: mjerenje visokih otpora (a) i mjerenje malih otpora (b). Prema rezultatima mjerenja struje i napona određuje se željeni otpor.

Za krug (a) željeni otpor i relativna metodološka pogreška mogu se odrediti formulama: ...

gdje je Rx izmjereni otpor, a Ra je otpor ampermetra.

Za krug (b) željeni otpor i relativna metodološka pogreška mjerenja određuju se formulama: ...

Iz formule se vidi da prilikom izračunavanja potrebnog otpora pomoću približne formule dolazi do pogreške, jer prilikom mjerenja struja i napona u drugom krugu, ampermetar uzima u obzir i struju koja prolazi kroz voltmetar, a u prvom krugu voltmetar mjeri napon pored otpornika također i na ampermetru .

Iz određivanja relativnih metodoloških pogrešaka proizlazi da mjerenje prema shemi (a) pruža manju grešku pri mjerenju velikih otpora, a mjerenje prema shemi (b) - pri mjerenju niskih otpora. Pogreška mjerenja ovom metodom izračunava se izrazom: ...

„Instrumenti koji se koriste u mjerenju trebaju imati klasu tačnosti ne veću od 0,2. Na izmjereni otpor priključuje se voltmetar. Struja tijekom mjerenja trebala bi biti takva da se očitanja mjere na drugoj polovici skale. U skladu s tim koristi se i šant, koji se koristi za mjerenje struje s uređajem klase 0,2. Da bi se izbjeglo zagrijavanje otpora i, shodno tome, smanjila točnost mjerenja, struja u mjernom krugu ne smije prelaziti 20% nazivnog. "

Prednost metode mjerenja ampermetrom i voltmetrom je u tome što se kroz otpornik s izmjerenim otporom može prolaziti ista struja, kao u stanju njegovog rada, što je važno kod mjerenja otpora, čije vrijednosti ovise o struji.

Metoda direktne procjene

Metoda izravne procjene uključuje mjerenje otpora istosmjerne struje s ohmmetrom. Ohmmetar je izravan referentni mjerni uređaj za određivanje električnih aktivnih (aktivni otpori se također nazivaju ohmički otpori). Uobičajeno se mjerenje vrši s istosmjernom strujom, no, kod nekih elektronskih ohmmetara moguće je koristiti i izmjeničnu struju. Vrste ohmmetra: megaohmmetri, teraohmetri, gigaohmetri, miliometri, mikrohmmetri, različiti u rasponima izmjerenih otpora.

Prema principu rada ohmmetri se mogu podijeliti na magnetoelektrične - s magnetno-električnim metrom ili magnetoelektričnim lometrom (megaohmmetri) i elektronskim, koji su analogni ili digitalni.

„Djelovanje magnetoelektričnog ohmmetra temelji se na mjerenju struje koja teče kroz izmjereni otpor konstantnim naponom izvora napajanja. Za mjerenje otpora od stotina ohma do nekoliko megaohmi, mjerač i izmjereni otpor rx povezani su serijski. U ovom su slučaju trenutna jačina I u metru i odstupanje pokretnog dijela uređaja a proporcionalni: I \u003d U / (r0 + rx), gdje je U napon izvora napajanja; r0 je otpor brojila. Na niskim vrijednostima rx (do nekoliko ohma) mjerač i rx su uključeni paralelno. "

Meteorohmmetar proporcije temelji se na lokometru, na čija su pleća povezana različita kombinacija (ovisno o granici mjerenja) primjeri unutarnjih otpornika i izmjereni otpor, a očitavanje logometara ovisi o omjeru tih otpora. Kao izvor visokog napona potrebnog za takva mjerenja, takvi uređaji obično koriste mehanički induktor - električni generator s ručnim pogonom, u nekim megohmetrima umjesto induktora koristi se poluvodički pretvarač napona.

Princip rada elektronskih ohmetra temelji se na pretvaranju izmjerenog otpora u napon proporcionalan njemu pomoću operativnog pojačala. Izmjereni otpornik je spojen na povratni krug (linearna skala) ili na ulaz pojačala. Digitalni ohmmetar je mjerni most s automatskim balansiranjem. Balansiranje izvodi digitalni upravljački uređaj metodom odabira preciznih otpornika na ramenima mosta, nakon čega se informacije o mjerenju s upravljačkog uređaja prebacuju na prikazivačku jedinicu.

„Kod mjerenja malih otpora, može doći do dodatne pogreške zbog utjecaja prijelaznog otpora na priključnim mjestima. Da bi se to izbjeglo, koristi se takozvana metoda četverožične veze. Suština metode je da se koriste dva para žica - na jedan par struje se napaja mjereni objekt strujom određene sile, a uz pomoć drugog para na uređaj se spušta pad napona koji je proporcionalan jakosti struje i otporu objekta. "Žice su spojene na stezaljke izmjerenog dvokanalnog uređaja, tako da svaka strujna žica ne dodiruje izravno naponsku žicu koja joj odgovara, a ispada da prolazni otpori na kontaktnim točkama nisu uključeni u mjerni krug."

DC mostovi

Pojedini jednosmerni mostovi se široko koriste za mjerenje jednosmerne otpornosti. Jednostruki mostovi nazivaju se četveroručni mostovi pogonjeni izvorom istosmjerne struje. Postoji nekoliko dizajna ovih uređaja s različitim karakteristikama. Pogreška mosta ovisi o granicama mjerenja i obično se navodi u putovnici mosta.

Strukturno su mostovi dizajnirani kao prijenosni uređaji; osmišljeni su za rad sa vlastitim ili vanjskim nultim indikatorom. Kod mjerenja malih otpora, otpor kontakata i priključnih žica, zbrajen s izmjerenim otporom, ima značajan utjecaj na rezultat mjerenja. Da bi se smanjio ovaj efekat, koriste se posebne metode povezivanja Rx s mostom, za koje most ima četiri stezaljke:

................................

Mjerna linija

Ovo je uređaj za proučavanje distribucije električnog polja duž mikrovalnog dalekovoda. Mjerna linija je segment koaksijalne linije ili valovoda s indikatorom koji se kreće duž njega, a označava čvorove (antinode) električnog polja. Pomoću mjerne linije proučava se raspodjela intenziteta elektromagnetskog polja, iz kojeg se koeficijent stajaćeg vala određuje kao odnos amplituda talasa u antinodi i čvoru i faze koeficijenta refleksije prema pomicanju čvora. Znajući za ove parametre, impedanciju možete pronaći iz dijagrama pita impedancije. Mjerenja se obavljaju pomoću mjernog generatora kao izvora signala. Za očitanje očitanja se u pravilu koristi galvanometar ili mjerač napona. Mjerne linije koriste se na frekvencijama od stotina megaherca do stotina gigaherca.

„Linija se sastoji od tri glavna čvora: segment dalekovoda sa uzdužnim uskim prorezom, sonda glava i nosač s mehanizmom za pomicanje glave sonde duž linije. Glava sonde je rezonator uzbuđen sondom - tanka žica uronjena kroz prorez u unutrašnju šupljinu valovoda. Dubina uranjanja sonde u liniju reguliše se posebnim vijkom koji se nalazi na vrhu glave sonde. U rezonatoru se nalazi poluvodički detektor spojen na indikatorsku napravu. Prilikom pomicanja sonde duž linije unutar koje se nalazi elektromagnetsko polje, u sondi se indukuje elektromotorna sila proporcionalna jačini polja u poprečnom presjeku sonde. Ovaj e. d.s pobuđuje rezonator stvarajući u njemu elektromagnetske oscilacije. Kako bi se smanjilo deformacijsko djelovanje sonde na elektromagnetsko polje u liniji i povećala osjetljivost linije, volumni rezonator glave sonde podešen je na rezonancu s frekvencijom elektromagnetskih oscilacija. "

Uređaj koji se naziva impedancijski mjerač koristi se i za mjerenje impedance kruga. Brojila impedancije imaju nižu osjetljivost od mjernih linija, ali značajno su manja, posebno u donjem dijelu frekvencijskog područja. Koeficijent stajaćeg vala, kao i u mjernim linijama, određuje se iz odnosa očitanja indikatora niske frekvencije na ekstremnim vrijednostima signala. Impedancija objekta koji se proučava nalazi se u grafikonu impedancija na osnovu vrijednosti koeficijenta stajaćeg vala i faze koeficijenta refleksije.

Mjerenje ultralakog otpora

U profesionalnoj i amaterskoj praksi mora se zadovoljiti potreba za mjerom ultra malog otpora. Među zadacima koji zahtijevaju mjerenje otpora do 1 mOhm sa zadanom točnošću su, na primjer, izrada šantova (uključujući za mjerne instrumente), mjerenje prolaznog otpora relejnih kontakata, sklopki itd. Sličan problem se javlja i ako je potreban odabir snažni tranzisteri s efektom polja.

Zaključci

Postoji mnogo različitih metoda za mjerenje otpora. Svi se međusobno razlikuju. I u svakom je slučaju potrebno odabrati pojedinačnu metodu za mjerenje. Najčešća metoda indirektnog mjerenja otpora je metoda mjerenja putem ampermetra i voltmetra. Koristi se u raznim uređajima za mjerenje otpornosti i na istosmjernu i naizmjeničnu struju. Međutim, nije uvijek moguće koristiti obične voltmetre i ampermetre za mjerenje napona i struje, jer mogu pogriješiti, na primjer, pri mjerenju vrlo malih otpora zbog otpora spojnih žica i kontakata. Zato je za kompetentno mjerenje otpora važno odabrati metodu u kojoj će pogreška mjerenja biti minimalna.

MJERENJE ELEKTRIČNOG OTPORA

Opće informacije

Električni otpor istosmjernoj struji glavni je parametar otpornika. Služi i kao važan pokazatelj upotrebljivosti i kvalitete djelovanja mnogih drugih elemenata radijskih krugova - povezivanje žica, sklopnih uređaja, raznih vrsta zavojnica i namotaja itd. Moguće vrijednosti otpora, čija se potreba za mjerenjima pojavljuje u radiotehničkoj praksi, leže u širokom rasponu - od tisućitih Ohm ili manji (otpor segmenata provodnika, kontaktni prijelazi, okloni, štitnici itd.) do tisuće megoma ili više (otpor izolacije i curenje kondenzatora, površinski i volumenski otpor električnih izolacijskih materijala itd.). Najčešće je potrebno izmjeriti otpor prosječnih vrijednosti - od oko 1 ohma do 1 megohma.

Glavne metode mjerenja istosmjernog otpora su: indirektna metoda (pomoću mjerača napona i struje); metoda direktne procjene pomoću ohmmetara i megohmetra; metoda mosta. Prilikom provođenja mjerenja na izmjeničnu struju utvrdit će se impedancija električnih krugova ili njihovih elemenata koji sadrže aktivne i reaktivne komponente. Ako frekvencija izmjenične struje nije velika (područje niske frekvencije) i elementi otpornosti prevladavaju u ispitivanom krugu, tada rezultati mjerenja mogu biti bliski onima dobivenim pri mjerenju s direktnom strujom.

U nedostatku posebnih uređaja, pomoću najjednostavnijih indikatorskih uređaja - električnih sondi, može se dobiti približna ideja redoslijeda električnog otpora krugova i elemenata.

Ako se mjerenje otpora otpornika (ili drugih parametara električnih komponenti) provodi izravno u postavljanju bilo kojeg instalacije, prvo morate biti sigurni da su izvori napajanja isključeni, visokonaponski kondenzatori ispražnjeni, a ostali elementi koji mogu utjecati na rezultate mjerenja nisu povezani paralelno s dijelom koji se provjerava.

Mjerenje električnog otpora

Merenje ampermetrom i voltmetrom. Otpor bilo koje električne instalacije ili dijela električnog kruga može se odrediti ampermetrom i voltmetrom, koristeći Ohmov zakon. Pri uključivanju uređaja prema šemi Sl. 339, ne samo da izmjerena struja I x prolazi kroz ampermetar, već i struja I v koja teče kroz voltmetar. Stoga otpor

R x \u003d U / (I - U / R) v) (110)

gde R v - otpor voltmetra.

Str pri uključivanju uređaja prema šemi Sl. 339, b voltmetar mjeri ne samo pad napona Ux pri određenom otporu, već i pad napona u namotu ampermetra U A \u003d IR A. Stoga

R x \u003d U / I - R A (111)

gde R A - otpor ampermetra.

U onim slučajevima kada su otpori uređaja nepoznati i, prema tome, ne mogu se uzeti u obzir, potrebno je upotrijebiti krug na sl. 339, a, a pri mjerenju velikih otpora - krug Sl. 339, b. U ovom slučaju će pogreška mjerenja, koja se u prvom krugu utvrđuje strujom I v, a u drugom padom napona UA, biti mala u odnosu na trenutni I x i napon U x.

Mjerenje otpora električnim mostovima. Krug mosta (Sl. 340, a) sastoji se od izvora napajanja, osjetljivog uređaja (galvanometar G) i četiri otpornika uključenih u ramena mosta: s nepoznatim otporom R x (R4) i poznatim otporom R1, R2, R3, koji se mogu mjeriti da se promeni. Uređaj je uključen u jednoj dijagonali mosta (mjerni), a izvor napajanja u drugoj (snaga).

Otpori R1 R2 i R3 mogu se odabrati tako da kad je kontakt B zatvoren, očitanja uređaja će biti nula (u

Sl. 339. Sheme za mjerenje otpora metodom ampermetra i voltmetra

u slučaju je uobičajeno reći da je most uravnotežen). U ovom slučaju nepoznati otpor

R x \u003d (R 1 / R 2) R 3 (112)

U nekim je mostovima omjer ramena R1 / R2 fiksiran, a ravnoteža mosta postiže se samo izborom otpora R3. U drugima, naprotiv, otpor R3 je konstantan, a ravnoteža se postiže odabirom otpora R1 i R2.

Mjerenje otpora jednosmernim mostom je kako slijedi. Za terminale 1 i 2 na priključke 5 i 6 pričvršćuju nepoznati otpor R x (na primjer, namatanje električnog stroja ili uređaja), galvanometar na stezaljke 3 i 4, te izvor napajanja (suva galvanska ćelija ili baterija). Zatim, promjenom otpora R1, R2 i R3 (koji se koriste skladišta otpora koji se prebacuju na odgovarajuće kontakte), postižu se ravnoteža mosta, koja se određuje nultim očitavanjem galvanometra (s kontaktom B zatvorenim).

Postoje razni dizajni istosmjernih mostova, čija upotreba ne zahtijeva proračune, s obzirom da se nepoznati otpor R x računa na skali uređaja. Trgovine otpora ugrađene u njima omogućuju vam mjerenje otpora od 10 do 100.000 oma.

Kod mjerenja malih otpora s uobičajenim mostovima, otpori priključnih žica i kontaktnih spojeva uvode velike pogreške u rezultate mjerenja. Za njihovo uklanjanje koriste se dvostruki DC mostovi (Sl. 340, b). U tim su mostovima žice koje povezuju otpor s izmjerenim otporom R x i neki modelni otpornici s otporom R0 s drugim mostnim otpornicima, a njihovi kontaktni spojevi su serijski povezani s otpornicima odgovarajućih krakova, čiji je otpor postavljen na najmanje 10 Ohma. Zbog toga praktički ne utječu na rezultate mjerenja. Žice koje povezuju otpornike s otporima R x i R0 ulaze u strujni krug i ne utječu na ravnotežne uvjete mosta. Stoga je tačnost mjerenja malih otpora prilično visoka. Most je napravljen tako da prilikom njegovog prilagođavanja ispunjavaju se sljedeći uvjeti: R1 \u003d R2 i R3 \u003d R4. U ovom slučaju

R x \u003d R 0 R 1 / R 4 (113)

Dvostruki mostovi omogućuju vam mjerenje otpora od 10 do 0,000001 Ohma.

Ako most nije uravnotežen, strelica u galvanometru će odstupiti od nulte pozicije, jer struja mjerne dijagonale u konstantnim vrijednostima otpora R1, R2, R3 i e. d.s trenutni izvor ovisit će samo o promjeni otpora R x. To vam omogućuje da kalibrirate ljestvicu galvanometra u jedinicama otpora R x ili bilo kojim drugim jedinicama (temperaturi, tlaku itd.) O kojima ovisi ovaj otpor. Stoga se neuravnoteženi jednosmerni most široko koristi u raznim uređajima za mjerenje neelektričnih veličina električnim metodama.

Koriste se i razni AC mostovi koji omogućuju mjerenje induktivnosti i kapacitivnosti s velikom preciznošću.

Merenje ohmmetrom. Ohmmetar je miliampermetar 1 s magnetoelektričnim mjernim mehanizmom i serijski je povezan s izmjerenim otporom R x (sl. 341) i dodatnim otpornikom R D u istosmjerni krug. Sa nepromijenjenim e. d.s izvor i otpor otpornika R D struja u krugu zavisi samo od otpora R x. Ovo vam omogućuje kalibraciju skale izravno u ohima. Ako su izlazni terminali uređaja 2 i 3 kratki spoj (vidi isprekidana linija), tada je struja I u krugu maksimalna i strelica uređaja odstupa udesno za najveći kut; na skali to odgovara otporu nula. Ako je krug uređaja otvoren, tada je I \u003d 0, a strelica je na početku skale; ovaj položaj odgovara otporu jednakom beskonačnosti.

Uređaj se napaja suvom galvanskom ćelijom 4 koja je ugrađena u uređaj. Uređaj će dati ispravna očitanja samo ako trenutni izvor ima konstantnu e. d.s (isto kao kod kalibracije skale instrumenta). Neki ohmmetri imaju dva ili više raspona mjerenja, na primjer od 0 do 100 ohma i od 0 do 10 000 ohma. Ovisno o tome, na različite terminale priključuje se otpornik s izmjerenim otporom R x.

Mjerenje velikih otpora megohmetrima.Za mjerenje otpornosti na izolaciju najčešće se koriste megaohmetri magnetoelektričnog sistema. Kao mjerni mehanizam koristili su lokometar 2 (sl. 342), čiji su očitanjarog

Neovisno o naponu izvora struje koji napaja mjerne krugove. Zavojnice 1 i 3 uređaja nalaze se u magnetskom polju stalnog magneta i spajaju se na zajednički izvor napajanja 4.

U seriji s jednom zavojnicom uključen je dodatni otpornik R d, a otpornik otpor R x uključen je u krug druge zavojnice.

Mali istosmjerni generator 4, nazvan induktor, obično se koristi kao izvor struje; armatura generatora zakreće se ručicom koja je na nju spojena preko prijenosnika. Induktori imaju značajne napone od 250 do 2500 V, tako da se veliki otpori mogu mjeriti megohmetrom.

Kada struje I1 i I2 koje teku kroz zavojnice međusobno djeluju s magnetskim poljem trajnog magneta, stvaraju se dva nasuprotna usmjerena momenta M1 i M2, pod utjecajem kojih će pokretni dio uređaja i strelica zauzeti određeni položaj. Kao što je prikazano u § 100, položaj pokretnog

dijelovi logometra ovise o omjeru I1 / I2. Prema tome, kada se R x promeni, hoće li se ugao? strelice za odstupanje. Ljestvica megaohmetara mjeri se izravno u kilogramima ili megaohmima (Sl. 343, a).

Za mjerenje izolacijskog otpora između žica potrebno ih je odspojiti od trenutnog izvora (iz mreže) i jednu žicu spojiti na terminal L (linija) (sl. 343, b), a drugu na terminal 3 (uzemljenje). Zatim, rotirajući ručicu megohmetra induktora 1, odredite otpor izolacije na skali mjernog metra 2. Prekidač 3 koji se nalazi u uređaju omogućava promjenu mjernih granica. Napon induktora, a samim tim i brzina njegovog rukovanja, teoretski ne utječe na rezultate mjerenja, ali praktično se preporučuje rotirati ga manje ili više ravnomjerno.

Prilikom mjerenja izolacijskog otpora između namotaja električne mašine oni se međusobno odvajaju, a jedan od njih spaja se stezaljkom A, a drugi s stezanjem 3, nakon čega se rotiranjem drške induktora utvrđuje otpor izolacije. Kod mjerenja izolacijske otpornosti namotaja u odnosu na kućište, on je spojen na terminal 3, a namota na terminal L.

Glavne metode mjerenja istosmjernog otpora su:

indirektna metoda;
metoda direktne procjene;
metoda mosta.

Sl. 1.7. Ispitajte komutacijski krug transformatora za mjerenje tgδ.
1 - prekidač sklopa; 2 - podešavanje autotransformatora; 3 - voltmetar; 4-polni testni transformator za polaritet 5.

Sl. 1.8. Raspored uređaja za vrijeme mjerenja.
OI - objekt mjerenja; C - referentni kondenzator; T - ispitni transformator; M - most; Autotransformator PAT regulacije; 0 - prenosiva ograda.

Izbor metode mjerenja ovisi o očekivanoj vrijednosti izmjerenog otpora i traženoj tačnosti.
Najviše univerzalna od indirektnih metoda je metoda voltmetra ampermetra.
Ampermetar-voltmetar metoda. Temelji se na mjerenju struje koja teče kroz izmjereni otpor i pada napona preko njega. Koriste se dvije sheme mjerenja: mjerenje visokih otpora (slika 1.9, a) i mjerenje malih otpora (slika 1.9, b). Prema rezultatima mjerenja struje i napona određuje se željeni otpor.
Za sklop sa Sl. 1.9, te se određuje željeni otpor i relativna metodološka pogreška mjerenja

gdje je RX izmjereni otpor; Ra - ampermetrski otpor.

Za sklop sa Sl. 1.9.6 određuje se željeni otpor i relativna metodološka pogreška mjerenja

gdje je Rv otpor voltmetra.

Iz definicije relativnih metodoloških grešaka proizlazi da je mjerenje prema shemi na Sl. 1.9, a pruža manju grešku u mjerenju velikih otpora, a mjerenje prema shemi na Sl. 1.9.6 - kod mjerenja malih otpora.
Pogreška mjerenja ovom metodom izračunava se izrazom

gdje su γv, γa klase točnosti voltmetra i ampermetra; U „, I granice mjerenja voltmetra i ampermetra.

Instrumenti koji se koriste u mjerenju trebaju imati klasu tačnosti ne veću od 0,2. Na izmjereni otpor priključuje se voltmetar. Struja tijekom mjerenja trebala bi biti takva da se očitanja mjere na drugoj polovici skale. U skladu s tim koristi se i šant, koji se koristi za mjerenje struje s uređajem klase 0,2. Da bi se izbjeglo zagrijavanje otpora i, sukladno tome, smanjila točnost mjerenja, struja u mjernom krugu ne smije prelaziti 20% nazivnog.

Sl. 1.9. Shema za mjerenje velikih (a) i malih (b) otpora pomoću metode ampermetar-voltmetar.

Kod mjerenja otpora u krugovima s velikom induktivnošću, voltmetar treba spojiti nakon uspostavljanja struje u krugu i isključiti ga prije nego što se strujni krug prekine. To se mora učiniti kako bi se isključila mogućnost oštećenja voltmetra iz EMF-a samoindukcije mjernog kruga.

Metoda direktne procjene. To uključuje mjerenje otpora istosmjernoj struji s ohmmetrom. Mjerenja ohmmetrom daju značajne netočnosti. Zbog toga se ova metoda koristi za približna preliminarna mjerenja otpora i za ispitivanje sklopnih krugova. U praksi se koriste ohmmetri tipa M57D, M4125, F410 i dr. Raspon izmjerenih otpora ovih uređaja nalazi se u rasponu od 0,1 Ohm do 1000 kOhm.

Za mjerenje malih otpora, na primjer, otpor omjera sidrenih namotaja istosmjernih strojeva, koriste se mikrohmmetri tipa M246. Riječ je o ratiometričkim instrumentima s optičkim pokazivačem, opremljenim posebnim sobama za samočišćenje.

Takođe, za mjerenje malih otpora, na primjer, korišteni su prolazni otpori kontakata sklopki, kontaktnih brojila. Mosenergo kontaktni brojila imaju granice mjerenja od 0 - 50 000 µOhm s pogreškom manjom od 1,5%. Kontaktori KMS-68, KMS-63 omogućavaju mjerenja u rasponu od 500-2500 µOhm s pogreškom manjom od 5%.

Za mjerenje otpora namotaja energetskih transformatora koriste se generatori s prilično velikom preciznošću, DC potenciometri tipa PP-63, KP-59. Ti uređaji koriste princip kompenzacijskog mjerenja, tj. Pad napona preko izmjerenog otpora uravnotežuje se s poznatim padom napona.

Metoda mosta. Koriste se dvije sheme mjerenja - shema jednog mosta i dvostruka shema mosta. Odgovarajuće sheme mjerenja prikazane su na Sl. 1.10.

Za mjerenje otpora u opsegu od 1 ohm do 1 megohm koriste se pojedinačni jednosmerni mostovi tipa MM, R333, MO-62, itd. Pogreška mjerenja s tim mostovima doseže 15% (MMV most). Kod jednostrukih mostova rezultat mjerenja uzima u obzir otpor vezivnih žica između mosta i izmjereni otpor. Stoga se otpori manji od 1 Ohm ne mogu mjeriti s takvim mostovima zbog značajne pogreške. Izuzetak je most P333, s kojim je moguće izmjeriti visoke otpore dvokružnim krugom i niske otpornosti (do 5 10 Ohma) koristeći četverostezni krug. U potonjem se gotovo eliminira utjecaj otpora spojnih žica, jer su dvije uključene u krug galvanometra, a ostale dvije u krug otpora krakova mosta koji imaju relativno velike otpore.

Sl. 1.10. Sheme mjerenja mostova.
a - jedan most; b - dvostruki most.

Ramena jednostrukih mostova izrađena su od skladišta otpora, a u nekim slučajevima (na primjer, MMV most), ramena R2, R3 mogu biti izrađena od kalibrirane žice (rechord) duž koje se kreće motor spojen na galvanometar. Ravnotežno stanje mosta određeno je izrazom Rx \u003d R3 (R1 / R2). Koristeći R1, uspostavlja se omjer R1 / R2, obično više od 10, a pomoću R3 most je uravnotežen. U mostovima s rekordom, uravnoteženje se postiže glatkom promjenom odnosa R3 / R2 pri fiksnim vrijednostima R1.

Kod dvostrukih mostova, otpori priključnih žica se ne uzimaju u obzir tijekom mjerenja, što omogućava mjerenje otpora do 10-6 Ohma. U praksi se koriste jedno-dvostruki mostovi tipa P329, P3009, MOD-61 i drugi s rasponom mjerenja od 10-8 Ohma do 104 MΩ s pogreškom mjerenja od 0,01 do 2%.

U tim se mostovima ravnoteža postiže izmjenom otpora R1, R2, R3 i R4. U ovom slučaju se postižu jednakosti R1 \u003d R3 i R2 \u003d R4. Ravnotežno stanje mosta određeno je izrazom Rx \u003d RN (R1 / R2). Ovdje je otpor RN otpor modela, dio mosta. Četiri žice su spojene na izmjereni otpor Rx: žica 2 - nastavak strujnog kruga mosta, njegov otpor ne utječe na tačnost mjerenja; žice 3 i 4 povezane su serijski s otporima R1 i R2 većim od 10 ohma, tako da je njihov utjecaj ograničen; žica 1 sastavni je dio mosta i treba je odabrati što je moguće kraće i deblje.

Prilikom mjerenja otpora u strujnim krugovima s velikom induktivnošću, kako bi se izbjegle pogreške i spriječilo oštećenje galvanometra, potrebno je izvršiti mjerenja u stalnoj struji i isključiti prije prekida strujnog kruga.

Bez obzira na način mjerenja, jednosmerni otpor mjeri se u termičkim uvjetima stabilnog stanja pri kojima se temperatura okoline razlikuje od temperature izmjerenog predmeta za više od ± 3 ° C. Za prijenos izmjerenog otpora na drugu temperaturu (na primjer, za usporedbu, na 15 ° C) koriste se formule za pretvorbu.

Mjerenje otpora

U proizvodnji, ugradnji i radu električnih i radijskih uređaja i instalacija potrebno je izmjeriti električni otpor.

U praksi se koriste različite metode za mjerenje otpora, ovisno o prirodi predmeta i uvjetima mjerenja (na primjer, kruti i tekući vodiči, uzemljivači, električna izolacija); od zahtjeva za tačnost i brzinu mjerenja; od vrijednosti izmjerenih otpora.

Metode mjerenja malih otpora znatno se razlikuju od metoda za mjerenje visokih otpora, jer se u prvom slučaju moraju poduzeti mjere za isključenje utjecaja na rezultate mjerenja otpora spojnih žica, prijelaznih kontakata.

Mjerni mehanizmi ohmmetra. Za direktno mjerenje otpora koriste se magnetoelektrični mjerni mehanizmi sa jednim i dva okvira.

Mehanizam sa jednim okvirom može se koristiti za merenje otpora. U tu svrhu se u uređaj uvodi dodatni otpornik sa stalnim otporom i opskrbljuje ga izvorom napajanja (na primjer, baterijom suvih ćelija). Izmjereni otpor povezan je serijskim brojilom (Sl. 1) ili paralelno.

Kada su spojeni serijski, struja u brojilu gde je otpor brojila; - napon napajanja.

S obzirom na to gdje - osjetljivost uređaja na struju (konstantna vrijednost), nalazimo da je kut odstupanja strelice uređaja na ovisi samo o vrijednosti izmjerenog otpora:

Ako je skala kalibrirana ovim izrazom u jedinicama otpora, uređaj će biti ohmmetar. Napon suhih elemenata opada s vremenom, dakle, u mjerenja se uvodi pogreška, što je veći, to je stvarni napon različit od napona na kojem je mjerilo mjerilo.

Do greške od varijabilnosti napona izvora napajanja ne dolazi ako mjerni mehanizam ima dva namota smještena na zajedničkoj osi pod određenim uglom jedan prema drugom (Sl. 2.).

Sl. 1. Sl. 2

U mjernom mehanizmu s dva okvira, koji se naziva lokometar, nema suprotnih opruga; okretni i suprotni trenuci su stvoreni elektromagnetskim silama. Dakle, u nedostatku struje u namotima, dobro uravnoteženi pokretni dio uređaja je u ravnodušnoj ravnoteži (strelica se zaustavlja u bilo kojoj podjeli razmjera). Kad u zavojnicama postoji struja, na pokretnom dijelu djeluju dva elektromagnetska momenta u suprotnim smjerovima.

Magnetski krug mjernog mehanizma raspoređen je tako da se magnetska indukcija duž zračnog jaza rasporedi neravnomjerno, ali s očekivanjem da se, kada se pomični dio okreće u bilo kojem smjeru, zakretni moment smanjuje i suprotstavljeni moment povećava (uloga momenata se mijenja ovisno o smjeru vrtnje).

Pokretni deo se zaustavlja kada ili. Slijedi da položaj strelice na skali ovisi o omjeru struja u namatenima, tj. , ali ne ovisi o naponu izvora napajanja.

U dijagramu sa Sl. 2. vidi se da je izmereni otpor uključeno je u krug jednog od zavojnica lokometra, pa struja u njemu, kao i odstupanje strelice uređaja jasno ovisi o vrijednosti .

Pomoću ove ovisnosti mjerilo se mjeri u jedinicama otpora, a zatim je uređaj ohmmetar. Ohmmetri za mjerenje izolacijskog otpora daju izvor napajanja naponom do 1000 V, tako da se mjerenje provodi s naponom koji je približno jednak radnom naponu instalacije. Takav izvor može biti ugrađeni magnetni električni generator s ručnim pogonom ili transformator s ispravljačem, uključenim u izmjeničnu mrežu.

Ohmmetri dizajnirani za mjerenje velikih otpora (više od 1 MΩ) nazivaju se megaohmmetri.

Neizravne metode mjerenja otpora. Otpor otpornika ili drugog elementa električnog kruga može se odrediti očitavanjem voltmetra i ampermetra (pri konstantnoj struji) pomoću Ohmovog zakona: (dijagrami sa slike 3, a, b).Prema šemi na sl. 4 odredite otpor prema očitavanjima jednog voltmetra. U položaju 1 prekidača Str voltmetar mjeri napon mreže i u položaju 2 - napon na stezaljkama voltmetra. U drugom slučaju . Odavde

Neizravne metode se koriste za mjerenje prosječnih otpora, a veliki otpori se mjere i jednim voltmetrom. Točnost ovih metoda značajno ovisi o omjeru izmjerenog otpora i unutrašnjeg otpora ampermetra i voltmetra. Rezultati mjerenja mogu se smatrati zadovoljavajućim u točnosti ako su ispunjeni sljedeći uvjeti: (vidi dijagram sa slike 3, a); (vidi dijagram sa slike 3, b); (vidi dijagram sa slike 4).

Sl. 3 Sl. 4

Metode i uređaji za upoređivanje. Za mjerenje malih i srednjih otpora, metoda uspoređivanja izmjerenog otpora s referentnim . Ova dva otpora u dijagramu sa Sl. 5 su spojeni u nizu, tako da je i struja u njima ista. Njegova vrijednost regulira se pomoću otpornika, tako da ne prelazi dozvoljenu struju za otpor i . Odavde . Nepoznati pad napona i mjeri se voltmetrom ili potenciometrom. Rezultati mjerenja su tačniji ako su otpori istog reda, a otpor voltmetra je dovoljno velik da njegova veza ne utječe na način glavnog kruga.

Kod mjerenja malih otpora ovom metodom voltmetar se povezuje pomoću potencijalnih stezaljki koje omogućavaju isključenje otpora kontakata glavnog kruga iz rezultata mjerenja.

Srednji i veliki otpori se mogu mjeriti zamjenskom metodom (Sl. 6). Ampermetar A izmjerite struju postavljanjem prekidača Str u položaju 1 a onda 2. Stoga je napon na ulaznim priključcima kruga isti . Odavde .

Kod mjerenja velikih otpora, ampermetar se zamjenjuje galvanometrom sa šantom, što značajno povećava tačnost mjerenja.

Na voltmetar

Slika 5. Slika 6.

Najtačniji rezultati pri mjerenju otpora daju se mostni krugovi koji se u praksi koriste na različite načine, ovisno o vrijednostima izmjerenih otpora i potrebnoj preciznosti mjerenja.

Češće od ostalih možete pronaći uređaj izgrađen u skladu sa šemom Sl. 7, koji se u praksi naziva „jedini most“. U ovom slučaju, mostni krug uključuje otpore; ; ; koje tvore zatvorenu petlju A, B, C, D od četiri grane (nazivaju se „ramena mosta“).

Izvor jednosmjerne struje uključen je u jednu dijagonalu kruga, a galvanometar s dvostranom skalom (nula u sredini ljestvice) uključen je u drugu.

Pretpostavimo da su za neki otpor ostali otpori odabrani tako da struja u mjernoj dijagonali, tj. Potencijali su isti kada su prekidači zatvoreni i . U ovom slučaju; /; ;. .

Pomoću tih jednakosti lako je dobiti izraz za izmjereni otpor . Ako otpor i identična po veličini tada. U uređaju industrijske izrade, ovo je skup otpornika (skladišta otpora), sastavljen po desetodnevnom principu. Prekidači se nalaze na gornjem poklopcu uz pomoć kojeg je moguće birati bilo koju vrijednost otpora u određenim granicama s točnošću koja je određena najmanjim stupnjem promjene otpora.

Da biste proširili granice mjerenja, vrijednosti i odabrane su tako da se njihov omjer može mijenjati i pomoću decimalnog sustava (na primjer, ; 10; 1; 0,1; 0,01; 0,001; 0,0001).

Pojedini mostovi uglavnom se koriste za mjerenje prosječnih otpora. Kod mjerenja malih otpora, mjereni element se uključuje prema posebnoj šemi ili se koriste posebni mostovi dizajnirani za tu svrhu.

Sažetak o temi

Merenje otpora

Slični eseji:

Suština i svrha pulsnog voltmetra. Tehničke i metrološke karakteristike nekih vrsta. Blok dijagram analognog elektronskog pulsnog voltmetra, princip njegovog rada. Izračunavanje razdjelnika, mjernih granica i grešaka.

Opća ideja električnih mjernih instrumenata. Upoznavanje učenika sa uređajima magnetoelektričnih i elektromagnetskih sistema. Načini rada s multimetrom. Formiranje pažljivog stava prema električnim mjernim instrumentima.

Redoslijed sklapanja određenog električnog kruga, metoda mjerenja potencijala svih točaka određenog kruga. Određivanje jakosti struje prema Ohmovom zakonu, njegov smjer u krugovima. Izgradnja potencijalnog dijagrama za svaku shemu prema odgovarajućim proračunskim podacima.

Ohmov zakon za odsječke lanaca i Ohmov zakon za cjeloviti lanac. Primjena Kirchhoff-ovih pravila za proračun istosmjernih krugova. Navod o problemu izračunavanja istosmjernog kruga.

Mjerenja kao jedan od glavnih načina poznavanja prirode, istorije istraživanja na ovom području i uloge velikih znanstvenika u razvoju elektrotehnike. Osnovni pojmovi, metode mjerenja i pogreške. Vrste pretvarača struje i napona.

Glavne tehničke karakteristike elektromehaničkih IP-ova. Magnetoelektrični mjerni pretvarači. Elektrostatički mjerni instrumenti. Elektrostatički voltmetri i elektrometri i njihovo uključivanje. Vrijednost zaštitnog otpora.

Upoznavanje sa načinom kompenzacije u praksi mjerenja fizičkih veličina. Pogreške prilikom uvođenja ampermetra ili voltmetra u električni krug. Načini kompenzacije i njihova suština. Wheatstone DC Bridge.

Razgranati krug s jednim izvorom električne energije. Određivanje broja jednadžbi potrebnih i dovoljnih za određivanje struja u svim granama kruga prema zakonima Kirchhoffa. Metoda konturne struje. Simbolički proračun sinusoidnog strujnog kruga.

METODE EKSPERIMENTALNOG ODREĐIVANJA OTPORA

Svrha rada:proučiti tri metode mjerenja otpora: metodu ampermetra i voltmetra, primjenom ohmmetra, kompenzacijsku metodu.

Pribor: izmjereni otpornici, izvor struje, voltmetar, ampermetar, prekidač, reostat, otpornici, reoord, galvanometar, ohmmetar, jednosmerni most.

Pitanja potrebna za prijem

Da obavim posao

1. Šta je otpor?

2. Kako se naziva element kruga koji implementira brojač struje?

3. Šta određuje otpor R?

4. Koje metode mjerenja otpornosti znate?

5. Šta mjeri ampermetar? Koji su zahtjevi za ampermetre. Koja su pravila kada ih uključite u lanac?

6. Šta mjeri voltmetar? Koji su uslovi za voltmetre? Koja su pravila kada ih uključite u lanac?

7. Metoda ampermetra i voltmetra.

8. Kako koristiti ohmmetar?

9. Objasnite kako funkcioniše most Wheatstone.

10. Recite nam redoslijed rada.

Uvod

Otpor ( R) naziva se fizikalna veličina koja karakterizira suprotnost protoku struje u električnom krugu. Otpor se vrlo često naziva i elementom lanca koji vrši ovu opoziciju. Za ovaj element koristi se izraz otpornik. Vrijednost otpora otpornika ili cijelog kruga mora biti poznata (izmjerena) kako bi se pravilno izračunala, na primjer, struja u krugu. Otpor otpornika ovisi o materijalu vodiča i njegovoj veličini R= r l/ S .

Različiti vanjski faktori također utječu na vrijednost otpora otpornika: temperatura, osvjetljenje, magnetsko polje, tlak, primijenjeni napon itd. Posebni uređaji koji imaju vrlo izraženu ovisnost otpora od gore navedenih faktora nazivaju se termistori (ili ukratko - termistori), fotoresistori , magnetno-otpornici, mjerači zatezanja, varistori itd. Dakle, promjenom otpora otpornika, moguće je prosuđivati \u200b\u200btakve čisto neelektrične veličine kao što su temperatura, pritisak itd.

Postoji nekoliko načina mjerenja otpora.

1. Metoda ampermetra i voltmetra.

To je najjednostavniji u smislu instrumenata koji se koriste i stoga se široko koriste u praksi.

2. Metoda direktnog mjerenja pomoću ohmmetra.

Ova metoda ne omogućuje visoku točnost mjerenja, ali također ne zahtijeva sastavljanje mjernog kruga.

3. Metode mosta koje omogućavaju vrlo visoku tačnost merenja (Wheatstone, Kohlrausch, Thomson mostovi, itd.).

Gore navedene metode široko se koriste za mjerenje otpora u rasponu od 1 ohma do oko 10 9 ohma. Kada se mjeri otpor manji od 1 Ohm, potrebno je isključiti prijelazni otpor kontakata i otpor priključnih žica. To se vrši u metodi kompenzacije i u postupku dvostrukog mosta. Kod mjerenja vrlo velikih otpora (do 10 15 Ohma) koristi se metoda pražnjenja kondenzatora putem izmjerenog otpora.

Dio 1 Ampermetar i metoda voltmetra

Primjena ove metode zasniva se na upotrebi Ohmovog zakona:

R= U/ Ja (1)

Za izračunavanje nepoznatog otpora otpornika R x je neophodno istovremeno izmjerite struju Japutem ovog otpornika i napona U na njegovim krajevima. No budući da svi električni mjerni uređaji također imaju otpor, njihovo uključivanje u električni krug dovest će do promjene struje i pada napona na ostalim elementima kruga, uključujući proučavani otpornik. Štoviše, ovisno o tome kako su ampermetar i voltmetar spojeni, jedan ili drugi uređaj će proizvesti iskrivljene podatke.

Kada koristite sklop prikazan na Sl. 1, imajte na umu da ampermetar nema struje I xteče kroz otpornik R x, a zbroj struja koje teku kroz otpor i voltmetar: Ja= I x+ I V . Ako je otpor voltmetra R v>>R x zatim struja kroz voltmetar I V možemo zanemariti i pretpostaviti da struja teče kroz otpornik s nepoznatim otporom Ja. Onda

R X \u003d U X/I. (2)

Ako je omjer između R vi R x nije poznato, tada biste prvo trebali utvrditi otpor voltmetra. Otpor voltmetra često se navodi na skali ili na kućištu uređaja. Može se izračunati iz korištenog mjernog područja i nazivne struje. , što se obično naznačuje na skali višestrukih uređaja.

DC mjerenje otpora. DC otpor