Semestrálna práca v metrológii na tému „Meranie odporu“.

Fragmenty z abstraktu

úvod

Metóda ampérmetrom
Metóda priameho hodnotenia
Meranie veľmi vysokého odporu

Meranie striedavého odporu

Merač impedancie
Meracie vedenie

zistenie

úvod

Elektrický odpor je hlavná elektrická charakteristika vodiča, hodnota, ktorá charakterizuje pôsobenie elektrického obvodu alebo jeho úseku na elektrický prúd. Odpor možno nazvať aj časťou (často sa nazýva rezistor), ktorá poskytuje elektrický odpor prúdu. Elektrický odpor je spôsobený konverziou elektrickej energie na iné formy energie a meria sa v ohmoch.

Odpor (často označený písmenom R) sa v rámci určitých limitov považuje za konštantnú hodnotu pre daný vodič a dá sa definovať ako ...

R je odpor;
U je rozdiel elektrického potenciálu na koncoch vodiča, meraný vo voltoch;
I je prúd tečúci medzi koncami vodiča pod vplyvom rozdielu potenciálu, meraný v ampéroch.

Na praktické merania odporu sa používa veľa rôznych metód, v závislosti od podmienok merania a povahy predmetov, od požadovanej presnosti a rýchlosti meraní. Napríklad rozlišujú medzi metódami merania odporu pri jednosmernom a striedavom prúde, meraním veľkých odporov, odporov malých a ultra malých, priamych a nepriamych atď.

Cieľom práce je identifikovať hlavné, v praxi najbežnejšie metódy merania odporu.

Meranie jednosmerného odporu

Hlavnými metódami na meranie jednosmerného odporu sú nepriama metóda, metóda priameho vyhodnotenia, ako aj metóda mostov. Výber metódy merania závisí od očakávanej hodnoty meraného odporu a požadovanej presnosti merania. Z nepriamych metód je najuniverzálnejšou metódou metóda ampérmeter-voltmeter.

Metóda ampérmetrom

Táto metóda je založená na zmeraní prúdu tečúceho cez meraný odpor a úbytku napätia naprieč ním. Používajú sa dve schémy merania: meranie vysokých odporov (a) a meranie nízkych odporov (b). Podľa výsledkov merania prúdu a napätia sa stanoví požadovaný odpor.

Pre obvod (a) sa požadovaný odpor a relatívna metodologická chyba môžu určiť pomocou vzorcov: ...

kde Rx je nameraný odpor a Ra je odpor ampéra.

Pre obvod (b) sa požadovaný odpor a relatívna metodologická chyba merania určujú pomocou vzorcov: ...

Z vzorca je zrejmé, že pri výpočte požadovaného odporu približným vzorcom sa vyskytne chyba, pretože pri meraní prúdov a napätí v druhom obvode ampérmeter berie do úvahy aj prúd, ktorý prechádza voltmetrom, a v prvom obvode voltmeter meria napätie okrem odporníka aj na ampéroch. ,

Z určenia relatívnych metodologických chýb vyplýva, že meranie podľa schémy (a) poskytuje menšiu chybu pri meraní veľkých odporov a meranie podľa schémy (b) - pri meraní malých odporov. Chyba merania touto metódou sa vypočíta podľa vzorca: ...

„Váhy používané pri meraní by nemali mať triedu presnosti vyššiu ako 0,2. Voltmeter je pripojený priamo k meranému odporu. Prúd počas merania by mal byť taký, aby sa odčítané hodnoty merali v druhej polovici stupnice. V súlade s tým sa používa skrat, ktorý sa používa na meranie prúdu pomocou zariadenia triedy 0,2. Aby sa predišlo zahrievaniu odporu a následne zníženiu presnosti meraní, prúd v meracom obvode by nemal prekročiť 20% nominálnej hodnoty. ““

Výhodou spôsobu merania ampérom a voltmetrom je to, že ten istý prúd môže prechádzať cez odpor s meraným odporom, ako v stave jeho činnosti, čo je dôležité pri meraní odporov, ktorých hodnoty závisia od prúdu.

Metóda priameho hodnotenia

Metóda priameho hodnotenia zahŕňa meranie odporu jednosmerným prúdom pomocou ohmmetra. Ohmmeter je zariadenie na priame referenčné meranie na určovanie odporov elektrických činných (aktívne odpory sa tiež nazývajú ohmické odpory). Meranie sa zvyčajne vykonáva jednosmerným prúdom, avšak v niektorých elektronických ohmmetroch je možné použiť striedavý prúd. Druhy ohmmetrov: megaohmmetre, teraohmmetre, gigaohmmetre, miliometre, mikroohmmetre, líšiace sa rozsahmi meraných odporov.

Podľa princípu činnosti sa ohmmetre dajú rozdeliť na magnetoelektrické - pomocou magnetoelektrického merača alebo magnetoelektrického logometra (megaohmmetre) a elektronické, ktoré sú analógové alebo digitálne.

„Činnosť magnetoelektrického ohmetra je založená na zmeraní prúdu tečúceho cez meraný odpor pri konštantnom napätí zdroja energie. Na meranie odporov od stoviek ohmov do niekoľkých megaohmov sú merač a meraný odpor rx zapojené do série. V tomto prípade je prúdová sila I v merači a odchýlka pohyblivej časti zariadenia a úmerná: I \u003d U / (r0 + rx), kde U je napätie zdroja energie; r0 je odpor vodomeru. Pri nízkych hodnotách rx (až do niekoľkých ohmov) sa glukometer a rx zapínajú paralelne. “

Pomerový megaohmmeter je založený na logometri, ktorého ramená sú spojené v rôznych kombináciách (v závislosti od meraného limitu) príkladných vnútorných odporov a meraného odporu, odčítanie logometra závisí od pomeru týchto odporov. Ako zdroj vysokého napätia potrebný na takéto merania, takéto zariadenia obvykle používajú mechanický induktor - elektrický generátor s manuálnym pohonom, v niektorých megohmmetroch sa namiesto induktora používa polovodičový menič napätia.

Princíp činnosti elektronických ohmmetrov je založený na prevode meraného odporu na napätie, ktoré je k nemu úmerné pomocou operačného zosilňovača. Nameraný odpor je pripojený k obvodu spätnej väzby (lineárna stupnica) alebo k vstupu zosilňovača. Digitálny ohmmeter je merací mostík s automatickým vyvážením. Vyvažovanie sa vykonáva pomocou digitálneho riadiaceho zariadenia spôsobom výberu presných odporov v ramenách mostíka, po ktorom sa informácie o meraní z riadiaceho zariadenia privádzajú do zobrazovacej jednotky.

„Pri meraní malých odporov sa môže vyskytnúť ďalšia chyba v dôsledku vplyvu prechodného odporu v miestach pripojenia. Aby sa tomu zabránilo, používa sa takzvaná metóda štvorvodičového pripojenia. Podstata metódy spočíva v tom, že sa používajú dva páry drôtov - jeden pár prúdu sa dodáva do meraného objektu prúdom určitej sily, pomocou druhého páru sa na zariadenie z predmetu aplikuje úbytok napätia úmerný intenzite prúdu a odpor objektu. „Vodiče sú spojené so svorkami meraného dvojkoncového zariadenia tak, aby sa každý z prúdových vodičov nedotýkal priamo zodpovedajúceho napäťového drôtu a ukázalo sa, že prechodové odpory v kontaktných bodoch nie sú súčasťou meracieho obvodu.“

DC mosty

Jednotlivé DC mostíky sa široko používajú na meranie jednosmerného odporu. Jednotlivé mosty sa nazývajú mosty so štyrmi ramenami poháňané zdrojom jednosmerného prúdu. Existuje mnoho prevedení týchto zariadení s rôznymi charakteristikami. Chyba mosta závisí od meracích limitov a zvyčajne sa uvádza v pasu mosta.

Konštrukčne sú mosty navrhnuté ako prenosné zariadenia; sú navrhnuté tak, aby pracovali s vlastným alebo externým nulovým indikátorom. Pri meraní malých odporov má odpor kontaktov a spojovacích vodičov, spočítaný s nameraným odporom, významný vplyv na výsledok merania. Na zníženie tohto účinku sa používajú špeciálne spôsoby pripojenia Rx k mostíku, pre ktoré má most štyri svorky:

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

Meracie vedenie

Toto je zariadenie na štúdium distribúcie elektrického poľa pozdĺž mikrovlnného prenosového vedenia. Meracia čiara je segment koaxiálnej čiary alebo vlnovodu s indikátorom pohybujúcim sa pozdĺž nej, označujúcim uzly (antinódy) elektrického poľa. Pomocou meracieho vedenia sa študuje rozdelenie intenzity elektromagnetického poľa, od ktorého sa koeficient stojatej vlny stanoví ako pomer amplitúd vlny v antinode a uzle a fázy koeficientu odrazu posunutím uzla. Po znalosti týchto parametrov môžete zistiť impedanciu z koláčového grafu impedancií. Merania sa vykonávajú s použitím generátora meraní ako zdroja signálu. Na čítanie hodnôt sa spravidla používa galvanometr alebo merač pomeru napätia. Meracie vedenia sa používajú pri frekvenciách od stoviek megahertzov po stovky gigahertzov.

„Linka pozostáva z troch hlavných uzlov: segmentu prenosovej linky s pozdĺžnou úzkou štrbinou, hlavy sondy a vozíka s mechanizmom na pohyb hlavy sondy pozdĺž línie. Hlava sondy je rezonátorom budeným sondou - tenkým drôtom ponoreným cez štrbinu vo vnútornej dutine vlnovodu. Hĺbka ponoru sondy v potrubí je regulovaná špeciálnou skrutkou umiestnenou na hornej časti hlavy sondy. Vo vnútri rezonátora je umiestnený polovodičový detektor pripojený k indikačnému zariadeniu. Pri pohybe sondy pozdĺž čiary, v ktorej sa nachádza elektromagnetické pole, sa v sonde indukuje elektromotorická sila úmerná intenzite poľa v priereze sondy. Toto napr. d. a. excituje rezonátor a vytvára v ňom elektromagnetické oscilácie. Aby sa znížilo skreslenie pôsobenia sondy na elektromagnetické pole v linke a aby sa zvýšila citlivosť vedenia, je rezonátor hlasitosti hlavy sondy naladený na rezonanciu s frekvenciou elektromagnetických kmitov. ““

Na meranie impedancie obvodu sa používa aj zariadenie nazývané merač impedancie. Impedančné merače majú nižšiu citlivosť ako meracie čiary, sú však podstatne menšie, najmä v dolnej časti frekvenčného rozsahu. Koeficient stojatej vlny, ako v meracom vedení, je určený z pomeru odčítania nízkofrekvenčného ukazovateľa pri extrémnych hodnotách signálu. Impedancia skúmaného objektu sa nachádza v koláčovom grafe impedancií na základe hodnôt koeficientu stojatej vlny a fázy koeficientu odrazu.

Meranie ultralehkého odporu

V profesionálnej a amatérskej praxi je potrebné splniť potrebu zmerať ultranízky odpor. Medzi úlohy vyžadujúce meranie odporu až do 1 mOhm s danou presnosťou patria napríklad výrobné skraty (vrátane meracích prístrojov), meranie prechodového odporu kontaktov relé, spínačov atď. Podobný problém nastáva aj v prípade potreby výberu výkonné tranzistory s efektom poľa.

zistenie

Existuje mnoho rôznych metód na meranie odporu. Všetky sa navzájom líšia. A v každom prípade je potrebné zvoliť individuálnu metódu merania. Najbežnejšou metódou merania nepriameho odporu je metóda merania cez ampérmeter a voltmeter. Používa sa v rôznych zariadeniach na meranie odporu voči jednosmernému aj striedavému prúdu. Nie je však vždy možné použiť bežné voltmetre a ampéry na meranie napätia a prúdu, pretože môžu spôsobiť chybu napríklad pri meraní veľmi malých odporov v dôsledku odporu spojovacích vodičov a kontaktov. Preto je pre kompetentné meranie odporu dôležité zvoliť metódu, v ktorej bude chyba merania minimálna.

MERANIE ELEKTRICKEJ ODOLNOSTI

Všeobecné informácie

Elektrický odpor jednosmerným prúdom je hlavným parametrom odporov. Slúži tiež ako dôležitý ukazovateľ použiteľnosti a kvality pôsobenia mnohých ďalších prvkov rádiových obvodov - spojovacích vodičov, spínacích zariadení, rôznych druhov cievok a vinutí, atď. Možné hodnoty odporov, ktorých meranie je potrebné v praxi rádiologického inžinierstva, sú v širokom rozmedzí - od tisícin ohm alebo menej (odpor vodivých segmentov, prechody kontaktov, tienenie, skraty atď.) do tisícok megohmov alebo viac (izolačný odpor a únik kondenzátorov, povrch a objemový odpor elektroizolačných materiálov atď.). Najčastejšie je potrebné merať odpor priemerných hodnôt - od asi 1 ohmu do 1 megaohmu.

Hlavné metódy merania jednosmerného odporu sú: nepriama metóda (pomocou meračov napätia a prúdu); metóda priameho posudzovania pomocou ohmmetrov a megohmmetrov; metóda mostov. Pri vykonávaní meraní striedavého prúdu sa stanoví impedancia elektrických obvodov alebo ich prvkov obsahujúcich aktívne a reaktívne zložky. Ak frekvencia striedavého prúdu nie je veľká (oblasť s nízkou frekvenciou) a odporové prvky prevládajú v testovanom obvode, výsledky merania sa môžu priblížiť výsledkom získaným pri meraní jednosmerným prúdom.

Pri absencii špeciálnych zariadení je možné získať približnú predstavu o poradí elektrického odporu obvodov a prvkov pomocou najjednoduchších indikačných zariadení - elektrických sond.

Ak sa meranie odporov rezistorov (alebo iných parametrov elektrických komponentov) vykonáva priamo pri inštalácii ktoréhokoľvek z nich pri inštalácii musíte najprv skontrolovať, či sú vypnuté zdroje napájania, vybité vysokonapäťové kondenzátory a že ostatné prvky, ktoré môžu ovplyvniť výsledky merania, nie sú zapojené paralelne s kontrolovanou časťou.

Meranie elektrického odporu

Meranie ampérmetrom a voltmetrom. Odpor akejkoľvek elektrickej inštalácie alebo časti elektrického obvodu môže byť stanovený pomocou ampéra a voltmetra podľa Ohmovho zákona. Pri zapnutí zariadenia podľa schémy na obr. 339, a nielen meraný prúd I x prechádza ampérom, ale tiež prúd I V pretekajúci voltmetrom. Preto odpor

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

kde R v - odpor voltmetra.

P pri zapnutí zariadenia podľa schémy na obr. 339, b voltmeter bude merať nielen pokles napätia Ux pri určitom odpore, ale tiež pokles napätia vo vinutí ampérmetra U A \u003d IR A. Preto

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

kde RA - odpor ampéra.

V prípadoch, keď odpory zariadení nie sú známe, a preto ich nemožno brať do úvahy, je potrebné použiť obvod na obr. 339, a, a pri meraní veľkých odporov - obvod z obr. 339, b. V tomto prípade bude chyba merania, určená v prvom obvode prúdom Iv a v druhom, poklesom napätia UA, malá v porovnaní s prúdom Ix a napätím Ux.

Meranie odporu pomocou elektrických mostov. Obvodový mostík (Obr. 340, a) pozostáva zo zdroja energie, citlivého zariadenia (galvanometer G) a štyroch odporov zahrnutých v ramenách mostíka: s neznámym odporom Rx (R4) a známym odporom R1, R2, R3, ktorý sa môže merať. zmeniť. Zariadenie je súčasťou jednej z uhlopriečok mosta (meranie) a zdroja energie v druhom (napájanie).

Odpory R1 R2 a R3 môžu byť vybrané tak, že keď je kontakt B uzavretý, hodnoty zariadenia budú nulové (v

Obr. 339. Schémy merania odporu metódou ampérmeter a voltmeter

v prípade, že je obvyklé povedať, že most je vyrovnaný). V tomto prípade neznámy odpor

Rx \u003d (R1 / R2) R3 (112)

U niektorých mostov je pomer ramien R1 / R2 pevný a rovnováha mostíka sa dosiahne iba výberom odporu R3. Naopak, v iných je odpor R3 konštantný a rovnováha sa dosiahne výberom odporov R1 a R2.

Meranie odporu pomocou DC mostíka je nasledujúce. Na svorky 1 a 2 pripájajú neznámy odpor R x (napríklad vinutie elektrického stroja alebo prístroja), galvanometer na svorky 3 a 4 a zdroj energie (suchý galvanický článok alebo batéria) na svorky 5 a 6. Potom zmenou odporov R1, R2 a R3 (ktoré sa používajú na uloženie odporov prepínaných zodpovedajúcimi kontaktmi) sa dosiahne rovnováha mostíka, ktorá je určená nulovou hodnotou galvanometra (so zatvoreným kontaktom B).

Existujú rôzne konštrukcie jednosmerných mostíkov, ktorých použitie nevyžaduje výpočty, pretože neznámy odpor Rx sa počíta na stupnici zariadenia. V nich namontované odporové dielne vám umožňujú merať odpor od 10 do 100 000 ohmov.

Pri meraní malých odporov konvenčnými mostami odpory spojovacích vodičov a kontaktných spojov spôsobujú veľké chyby vo výsledkoch merania. Na ich elimináciu sa používajú dvojité mostíky na jednosmerný prúd (Obr. 340, b). V týchto mostoch sú drôty spájajúce odpor s meraným odporom Rx a niektoré modelové rezistory s odporom R0 s inými mostíkovými odpormi a ich kontaktné spojenia sú zapojené do série s odpormi zodpovedajúcich ramien, ktorých odpor je nastavený na najmenej 10 ohmov. Preto prakticky neovplyvňujú výsledky merania. Vodiče spájajúce odpory s odpormi Rx a R0 vstupujú do silového obvodu a neovplyvňujú rovnovážne podmienky mosta. Preto je presnosť merania nízkych odporov pomerne vysoká. Mostík je vyrobený tak, že pri jeho nastavení sú splnené nasledujúce podmienky: R1 \u003d R2 a R3 \u003d R4. V tomto prípade

Rx \u003d R0R1 / R4 (113)

Duálne mostíky umožňujú merať odpor od 10 do 0,000001 Ohmov.

Pokiaľ nie je most vyrovnaný, šípka v galvanometri sa bude líšiť od nulovej polohy, pretože prúd meracej diagonály pri konštantných hodnotách odporov R1, R2, R3 a e. d. a. aktuálny zdroj bude závisieť iba od zmeny odporu R x. To vám umožňuje kalibrovať stupnici galvanometra v jednotkách odporu R x alebo v akýchkoľvek iných jednotkách (teplota, tlak atď.), Od ktorých tento odpor závisí. Preto je nevyvážený jednosmerný mostík široko používaný v rôznych zariadeniach na meranie neelektrických veličín elektrickými metódami.

Používajú sa aj rôzne striedavé mostíky, ktoré umožňujú merať indukčnosť a kapacitu s vysokou presnosťou.

Meranie pomocou ohmmetra. Ohmmeter je miliameter 1 s magnetoelektrickým meracím mechanizmom a je zapojený v sérii s meraným odporom Rx (obr. 341) a prídavným odporom RD do DC obvodu. S nezmenenou e. d. a. zdroj a odpor rezistora R D prúd v obvode závisí iba od odporu Rx. To vám umožní kalibrovať mierku priamo v ohmoch. Ak sú výstupné svorky zariadenia 2 a 3 skratované (pozri prerušovanú čiaru), potom je prúd I v obvode maximálny a šípka zariadenia sa odchyľuje doprava o najväčší uhol; na stupnici to zodpovedá odporu nula. Ak je obvod zariadenia otvorený, potom I \u003d 0 a šípka je na začiatku stupnice; táto poloha zodpovedá odporu rovnajúcemu sa nekonečnu.

Zariadenie je napájané suchým galvanickým článkom 4, ktorý je nainštalovaný v zariadení. Zariadenie poskytne správne hodnoty iba vtedy, ak má aktuálny zdroj konštantu e. d. a. (rovnaké ako pri kalibrovaní váh prístroja). Niektoré ohmmetre majú dva alebo viac meracích rozsahov, napríklad od 0 do 100 ohmov a od 0 do 10 000 ohmov. Podľa toho je rezistor s meraným odporom Rx pripojený k rôznym svorkám.

Meranie veľkých odporov megohmmetrov.Na meranie izolačného odporu sa najčastejšie používajú megaohmmetre magnetoelektrického systému. Ako merací mechanizmus používali logometer 2 (obr. 342), ktorého hodnoty boli odčítanécerned

Nezávisle od napätia zdroja prúdu napájajúceho meracie obvody. Cievky 1 a 3 zariadenia sú umiestnené v magnetickom poli permanentného magnetu a sú spojené so spoločným zdrojom energie 4.

V sérii s jednou cievkou je zahrnutý ďalší odpor Rd a do obvodu druhej cievky je zapojený odpor s odporom Rx.

Ako zdroj prúdu sa zvyčajne používa malý jednosmerný generátor 4, ktorý sa nazýva induktor; kotva generátora sa otáča rukoväťou pripojenou k nemu cez prevodovku. Induktory majú významné napätie od 250 do 2500 V, takže veľké odpory je možné merať pomocou megohmmetra.

Keď prúdy I1 a I2 pretekajúce cievkami interagujú s magnetickým poľom permanentného magnetu, vytvárajú sa dva proti sebe smerované momenty M1 a M2, pod vplyvom ktorých pohyblivá časť zariadenia a šípka zaberajú určitú polohu. Ako je uvedené v § 100, poloha hnuteľného majetku

časti logometra závisia od pomeru I1 / I2. Preto, keď sa R \u200b\u200bx zmení, zmení sa uhol? vychyľovacie šípky. Stupnica megaohmmetra je odstupňovaná priamo v kilomoch alebo megaohmoch (Obr. 343, a).

Na meranie izolačného odporu medzi vodičmi je potrebné ich odpojiť od zdroja prúdu (zo siete) a jeden vodič pripojiť na svorku L (vedenie) (obr. 343, b) a druhý na svorku 3 (uzemnenie). Potom otáčaním rukoväte induktora 1 megohmmeter stanovte izolačný odpor na stupnici logometra 2. Spínač 3 obsiahnutý v zariadení umožňuje zmenu meracích limitov. Napätie induktora, a teda aj rýchlosť jeho rukoväte, teoreticky neovplyvňuje výsledky merania, ale prakticky sa odporúča otáčať ho viac-menej rovnomerne.

Pri meraní izolačného odporu medzi vinutiami elektrického stroja sa tieto navzájom od seba odpojia a jedno z nich sa spojí so svorkou A a druhé so svorkou 3, po ktorom sa otáčaním rukoväte induktora stanoví izolačný odpor. Pri meraní izolačného odporu vinutia vzhľadom na puzdro je pripojený na svorku 3 a na vinutie na svorku L.

Hlavné metódy merania jednosmerného odporu sú:

nepriama metóda;
metóda priameho posudzovania;
metóda mostov.

Obr. 1.7. Otestujte spínací obvod transformátora na meranie tgδ.
1 - istič; 2 - nastavenie autotransformátora; 3 - voltmeter; Testovací transformátor so 4 pólmi polarity 5.

Obr. 1.8. Usporiadanie zariadení počas merania.
OI - predmet merania; C - referenčný kondenzátor; T - testovací transformátor; M - mostík; Autotransformátor s reguláciou PAT; 0 - prenosný plot.

Výber spôsobu merania závisí od očakávanej hodnoty meraného odporu a požadovanej presnosti.
Najuniverzálnejšou nepriamou metódou je metóda ampérmového voltmetra.
Metóda ampérmeter-voltmeter. Je založená na zmeraní prúdu tečúceho cez meraný odpor a úbytku napätia naprieč. Používajú sa dve schémy merania: meranie vysokých odporov (obr. 1.9, a) a meranie nízkych odporov (obr. 1.9, b). Podľa výsledkov merania prúdu a napätia sa stanoví požadovaný odpor.
Pre obvod z obr. 1,9 a stanoví sa požadovaný odpor a relatívna metodická chyba merania

kde RX je nameraný odpor; Odpor Ra - ampérmeter.

Pre obvod z obr. 1.9.6 sa stanoví požadovaný odpor a relatívna metodologická chyba merania

kde Rv je odpor voltmetra.

Z definície relatívnych metodologických chýb vyplýva, že meranie podľa schémy na obr. 1.9, a poskytuje menšiu chybu pri meraní veľkých odporov a pri meraní podľa schémy na obr. 1.9.6 - pri meraní nízkych odporov.
Chyba merania touto metódou sa vypočíta pomocou výrazu

kde γв, γа sú triedy presnosti voltmetra a ampéra; U ', I limity merania voltmetra a ampéra.

Váhy používané pri meraní by nemali mať triedu presnosti vyššiu ako 0,2. Voltmeter je pripojený priamo k meranému odporu. Prúd počas merania by mal byť taký, aby sa odčítané hodnoty merali v druhej polovici stupnice. V súlade s tým sa používa skrat, ktorý sa používa na meranie prúdu pomocou zariadenia triedy 0,2. Aby sa predišlo zahrievaniu odporu a následne zníženiu presnosti meraní, prúd v meracom obvode by nemal prekročiť 20% nominálnej hodnoty.

Obr. 1.9. Schéma na meranie veľkých odporov (a) a malých (b) odporov pomocou metódy ampérmeter-voltmeter.

Pri meraní odporu v obvodoch s vysokou indukčnosťou by mal byť voltmeter pripojený po zistení prúdu v obvode a odpojený pred prerušením prúdového obvodu. Toto sa musí urobiť, aby sa vylúčila možnosť poškodenia voltmetra z EMF samoindukcie meracieho obvodu.

Metóda priameho hodnotenia. Zahŕňa to meranie odporu jednosmerným prúdom pomocou ohmmetra. Merania pomocou ohmetra dávajú významné nepresnosti. Z tohto dôvodu sa táto metóda používa na približné predbežné meranie odporov a na testovanie spínacích obvodov. V praxi sa používajú ohmmetre typu M57D, M4125, F410 a ďalšie. Rozsah meraných odporov týchto zariadení leží v rozsahu od 0,1 Ohmu do 1000 kOhm.

Na meranie malých odporov, napríklad odporu pomerov kotvových vinutí strojov na jednosmerný prúd, sa používajú mikroohmmetre typu M246. Ide o pomerové prístroje s optickým ukazovátkom vybavené špeciálnymi samočistiacimi sondami.

Na meranie malých odporov, napríklad prechodných odporov kontaktov spínačov, sa tiež použili merače kontaktov. Kontaktné merače Mosenergo majú meracie limity 0 - 50 000 μOhm s chybou menšou ako 1,5%. Stýkače KMS-68, KMS-63 umožňujú merania v rozsahu 500 - 2500 μOhm s chybou menšou ako 5%.

Na meranie odporu vinutí výkonových transformátorov sa používajú generátory s pomerne vysokou presnosťou, jednosmerné potenciometre typu PP-63, KP-59. Tieto zariadenia používajú princíp kompenzačného merania, t.j. pokles napätia na meranom odpore je vyvážený známym poklesom napätia.

Bridge metóda. Používajú sa dve schémy merania - schéma jednoduchého mostíka a schéma dvojitého mosta. Zodpovedajúce schémy merania sú uvedené na obr. 1.10.

Na meranie odporov v rozsahu od 1 ohmu do 1 megaohmu sa používajú jednosmerné mostíky typu ММВ, Р333, МО-62 atď. Chyba merania pri týchto mostoch dosahuje 15% (most MMV). V prípade jednotlivých mostov výsledok merania zohľadňuje odpor spojovacích vodičov medzi mostíkom a nameraný odpor. Preto odpory menšie ako 1 Ohm nemôžu byť merané s takýmito mostíkmi kvôli významnej chybe. Výnimkou je most P333, pomocou ktorého je možné merať vysoké odpory pomocou obvodu s dvojitou svorkou a nízke odpory (až do 5 10 Ohmov) pomocou štvor svorky. V posledne menovanom prípade je vplyv odporu spojovacích drôtov takmer eliminovaný, pretože dva z nich sú zapojené do obvodu galvanometra a ďalšie dva sú v odporovom obvode mostíkových ramien, ktoré majú relatívne veľké odpory.

Obr. 1.10. Schémy merania mostov.
a - jeden most; b - dvojitý most.

Ramená jednoduchých mostov sú vyrobené z odporových zásobníkov av niektorých prípadoch (napríklad MMV most) môžu byť ramená R2, R3 vyrobené z kalibrovaného drôtu (retard), pozdĺž ktorého sa pohybuje motor spojený s galvanometrom. Rovnovážny stav mostíka je určený výrazom Rx \u003d R3 (R1 / R2). Použitím R1 sa stanoví pomer R1 / R2, zvyčajne násobok 10, a použitím R3 je most vyrovnaný. V mostoch s rechordom sa vyváženie dosiahne hladkou zmenou pomeru R3 / R2 pri stálych hodnotách R1.

U dvojitých mostov sa odpory spojovacích vodičov pri meraniach nezohľadňujú, čo umožňuje merať odpory do 10 až 6 Ohmov. V praxi sa používajú dvojité mostíky typu P329, P3009, MOD-61 a ďalšie s meracím rozsahom od 10 do 8 Ohmov do 104 MΩ s chybou merania 0,01 - 2%.

V týchto mostoch je rovnováha dosiahnutá zmenou odporov R1, R2, R3 a R4. V tomto prípade sa dosiahnu rovnice R1 \u003d R3 a R2 \u003d R4. Rovnovážny stav mostíka je určený výrazom Rx \u003d RN (R1 / R2). Tu je odpor RN modelový odpor, súčasť mostíka. K meranému odporu Rx sú pripojené štyri vodiče: drôt 2 - pokračovanie výkonového obvodu mosta, jeho odpor nemá vplyv na presnosť merania; vodiče 3 a 4 sú zapojené do série s odpormi R1 a R2 väčšími ako 10 ohmov, takže ich vplyv je obmedzený; drôt 1 je neoddeliteľnou súčasťou mostíka a mal by byť zvolený čo najkratší a najhrubší.

Pri meraní odporu v obvodoch s vysokou indukčnosťou, aby sa predišlo chybám a aby sa zabránilo poškodeniu galvanometra, je potrebné vykonať merania pri konštantnom prúde a odpojiť pred prerušením prúdového obvodu.

Bez ohľadu na metódu merania sa meranie jednosmerného odporu vykonáva za ustálených tepelných podmienok, pri ktorých sa teplota okolia nelíši od teploty meraného objektu o viac ako ± 3 ° C. Na prenos nameraného odporu na inú teplotu (napríklad na porovnanie do 15 ° C) sa používajú konverzné vzorce.

Meranie odporu

Pri výrobe, inštalácii a prevádzke elektrických a rádiových zariadení a inštalácií je potrebné zmerať elektrický odpor.

V praxi sa používajú rôzne metódy na meranie odporov v závislosti od povahy objektov a podmienok merania (napríklad pevné a kvapalinové vodiče, uzemňovacie vodiče, elektrická izolácia); z požiadaviek na presnosť a rýchlosť merania; z hodnoty nameraných odporov.

Metódy na meranie nízkych odporov sa výrazne líšia od metód na meranie vysokých odporov, pretože v prvom prípade sa musia prijať opatrenia na vylúčenie vplyvu meracích odporov spojovacích vodičov, prechodových kontaktov.

Meracie mechanizmy ohmmetrov. Na priame meranie odporov sa používajú jedno- a dvojrámové magnetoelektrické meracie mechanizmy.

Na meranie odporov je možné použiť jednorámový mechanizmus. Na tento účel sa do zariadenia zavedie ďalší rezistor s konštantným odporom, ktorý sa dodáva so zdrojom energie (napríklad batériou suchých článkov). Nameraný odpor je spojený s meračom v sérii (obr. 1) alebo paralelne.

Pri sériovom pripojení je prúd v glukomere kde je odpor vodomeru; - napájacie napätie.

Vzhľadom k tomu, kde - citlivosť zariadenia na prúd (konštantná hodnota), zistíme, že uhol odchýlky šípky zariadenia na závisí iba od hodnoty nameraného odporu:

Ak je stupnica kalibrovaná týmto vyjadrením v jednotkách odporu, bude prístrojom ohmmeter. Napätie suchých prvkov s časom klesá, a preto sa do meraní zavádza chyba, čím je skutočné napätie väčšie, tým väčšie je skutočné napätie od napätia, pri ktorom bola stupnica odstupňovaná.

K chybe spôsobenej premenlivosťou napätia zdroja nedochádza, ak merací mechanizmus má dve vinutia umiestnené na spoločnej osi pod určitým uhlom (obrázok 2).

Obr. 1. Obr. 2.

V meracom mechanizme s dvoma snímkami, ktorý sa nazýva logometer, neexistujú žiadne protiľahlé pružiny, otáčavé a protichodné momenty sú vytvárané elektromagnetickými silami. Preto pri neprítomnosti prúdu vo vinutí je dobre vyvážená pohyblivá časť zariadenia v indiferentnej rovnováhe (šípka sa zastaví pri akomkoľvek delení stupnice). Ak je v cievkach prúd, pôsobia na pohyblivú časť dva elektromagnetické momenty v opačných smeroch.

Magnetický obvod meracieho mechanizmu je navrhnutý tak, že magnetická indukcia pozdĺž vzduchovej medzery je rozložená nerovnomerne, ale s očakávaním, že keď sa pohyblivá časť otočí v ľubovoľnom smere, krútiaci moment sa zníži a protichodný moment sa zvýši (úloha momentov sa mení v závislosti od smeru otáčania).

Pohyblivá časť sa zastaví, keď alebo. Z toho vyplýva, že poloha šípky na stupnici závisí od pomeru prúdov vo vinutiach, t.j. , ale nezávisí od napätia zdroja napájania.

V diagrame na obr. 2. je vidieť, že nameraný odpor je zapojený do obvodu jednej zo cievok logometra, preto prúd v ňom, ako aj odchýlka šípky zariadenia jasne závisia od hodnoty .

Použitím tejto závislosti sa stupnica delí na jednotky odporu a potom je prístroj ohmmeter. Ohmmetre na meranie izolačného odporu poskytujú zdroj energie s napätím do 1000 V, takže meranie sa vykonáva pri napätí približne rovnakom ako je prevádzkové napätie zariadenia. Takýto zdroj môže byť zabudovaný magnetoelektrický generátor s ručným pohonom alebo transformátor s usmerňovačom, ktorý je súčasťou AC siete.

Ohmmetre určené na meranie veľkých odporov (viac ako 1 MΩ) sa nazývajú megaohmmetre.

Nepriame metódy merania odporu. Odpor odporu alebo iného prvku elektrického obvodu môže byť stanovený na základe odčítania voltmetra a ampéra (pri konštantnom prúde) pomocou Ohmovho zákona: (diagramy na obr. 3, a, b).Podľa schémy na obr. 4 stanovte odpor podľa údajov z jedného voltmetra. V polohe 1 vypínača P voltmeter meria napätie siete a v polohe 2 - napätie na svorkách voltmetra. V druhom prípade , Odtiaľto

Na meranie priemerných odporov sa používajú nepriame metódy a veľké odpory sa merajú aj jedným voltmetrom. Presnosť týchto metód významne závisí od pomeru nameraného odporu a vnútorného odporu ampérmetra a voltmetra. Výsledky merania sa môžu považovať za uspokojivé z hľadiska presnosti, ak sú splnené tieto podmienky: (pozri schému na obr. 3, a); (pozri schému na obr. 3, b); (pozri schému na obr. 4).

Obr. 3 Obr. 4

Metódy a zariadenia na porovnávanie. Na meranie malých a stredných odporov je metóda porovnania nameraného odporu s referenciou . Tieto dva odpory v diagrame na obr. 5 sú zapojené do série, takže prúd v nich je rovnaký. Jeho hodnota je regulovaná pomocou odporu, takže nepresahuje prípustný prúd pre odpory a . Odtiaľto , Neznáme poklesy napätia a meranie pomocou voltmetra alebo potenciometra. Výsledky merania sú presnejšie, ak sú odpory rovnakého rádu a odpor voltmetra je dostatočne veľký, aby jeho pripojenie neovplyvnilo režim hlavného obvodu.

Pri meraní nízkych odporov touto metódou je voltmetr pripojený pomocou potenciálnych svoriek, ktoré umožňujú vylúčiť odpor kontaktov hlavného obvodu z výsledkov merania.

Stredné a veľké odpory sa môžu merať substitučnou metódou (obr. 6). ampérmeter zmerajte prúd nastavením prepínača P na svojom mieste 1 a potom 2. Napätie na vstupných svorkách obvodu je preto rovnaké . Odtiaľto .

Pri meraní veľkých odporov je ampérmeter nahradený galvanometrom s bočníkom, čo významne zvyšuje presnosť merania.

Na voltmeter

Obr. 5. Obr.

Najpresnejšie výsledky pri meraní odporu sú dané mostíkovými obvodmi, ktoré sa v praxi používajú v rôznych verziách, v závislosti od hodnôt nameraných odporov a požadovanej presnosti merania.

Častejšie ako ostatné nájdete zariadenie postavené podľa schémy na obr. 7, ktorý sa v praxi nazýva „jediný most“. V tomto prípade mostíkový obvod obsahuje odpory; ; ; ktoré tvoria uzavretú slučku A, B, C, D štyroch vetiev (nazývajú sa „ramená mostíka“).

Zdroj jednosmerného prúdu je zahrnutý v jednej diagonále obvodu a v druhom je galvanometer s obojstrannou stupnicou (nula v strede stupnice).

Predpokladajme, že pre určitý odpor sú ostatné odpory vybrané tak, že prúd v meracej diagonále, t. J. Potenciály sú rovnaké, keď sú ističe uzavreté a . V tomto prípade; /; ;. .

Pomocou týchto rovníc je ľahké získať výraz pre meraný odpor , Ak odpor a potom v rovnakom rozsahu. V priemyselne vyrábaných zariadeniach je to sada rezistorov (odporový sklad) zostavená podľa desaťdňového princípu. Spínače sú umiestnené na hornom kryte, pomocou ktorých môžete vytočiť akúkoľvek hodnotu odporu v rámci určitých limitov s presnosťou, ktorá je určená najmenšou úrovňou zmeny odporu.

Ak chcete rozšíriť limity merania, hodnoty a sú vybrané tak, aby sa ich pomer mohol zmeniť aj pomocou desatinného systému (napríklad, ; 10; 1; 0,1; 0,01; 0,001; 0,0001).

Jednotlivé mostíky sa používajú hlavne na meranie priemerných odporov. Pri meraní nízkych odporov sa meraný prvok zapína podľa špeciálnej schémy alebo sa používajú špeciálne mostíky určené na tento účel.

Abstrakt na túto tému

Meranie odporu

Podobné eseje:

Podstata a účel pulzného voltmetra. Technické a metrologické charakteristiky niektorých druhov. Bloková schéma analógového elektronického impulzného voltmetra, princíp jeho činnosti. Výpočet deliča, limity merania a chyby.

Všeobecná myšlienka elektrických meracích prístrojov. Oboznámenie študentov so zariadeniami magnetoelektrických a elektromagnetických systémov. Spôsoby práce s multimetrom. Vytvorenie starostlivého prístupu k elektrickým meracím prístrojom.

Poradie montáže daného elektrického obvodu, metóda merania potenciálov všetkých bodov daného obvodu. Stanovenie prúdovej sily podľa Ohmovho zákona, jeho smer v obvodoch. Konštrukcia potenciálneho diagramu pre každú schému podľa zodpovedajúcich výpočtových údajov.

Ohmov zákon pre reťazové sekcie a Ohmov zákon pre celú reťaz. Uplatňovanie Kirchhoffových pravidiel na výpočet jednosmerných obvodov. Vyhlásenie problému výpočtu obvodu jednosmerného prúdu.

Merania ako jeden z hlavných spôsobov poznania prírody, história výskumu v tejto oblasti a úloha veľkých vedcov pri rozvoji elektrotechniky. Základné pojmy, metódy merania a chyby. Druhy prevodníkov prúdu a napätia.

Hlavné technické vlastnosti elektromechanického IP. Magnetoelektrické meracie prevodníky. Elektrostatické meracie prístroje. Elektrostatické voltmetre a elektrometre a ich začlenenie. Hodnota ochranného odporu.

Oboznámenie sa s metódou kompenzácie v praxi merania fyzikálnych veličín. Chyby pri zavádzaní ampéra alebo voltmetra do elektrického obvodu. Metódy kompenzácie a ich podstata. Wheatstone DC Bridge.

Rozvetvený obvod s jedným zdrojom elektriny. Stanovenie počtu rovníc potrebných a dostatočných na určenie prúdov vo všetkých vetvách obvodu podľa Kirchhoffovho zákona. Metóda kontúrového prúdu. Symbolický výpočet obvodu sínusového prúdu.

METÓDY EXPERIMENTÁLNEHO STANOVENIA ODOLNOSTI

Účel práce:študovať tri metódy merania odporu: metóda ampérmetra a voltmetra, s použitím ohmmetra, metóda kompenzácie.

príslušenstvo: merané odpory, prúdový zdroj, voltmeter, ampérmeter, spínač, reostat, odporové dielne, reochord, galvanometer, ohmmeter, jednosmerný most.

Otázky potrebné na prijatie

Robiť prácu

1. Čo je odpor?

2. Aký je názov prvku obvodu, ktorý implementuje protiprúd?

3. Čo určuje odpor R?

4. Aké metódy merania odporu poznáte?

5. Čo meria ampérmeter? Aké sú požiadavky na ampérmetre. Aké pravidlá platia pre ich zahrnutie do reťazca?

6. Čo meria voltmeter? Aké sú požiadavky na voltmetre? Aké pravidlá platia pre ich zahrnutie do reťazca?

7. Metóda ampérmetra a voltmetra.

8. Ako používať ohmmeter?

9. Vysvetlite, ako funguje Wheatstone Bridge.

10. Povedzte nám, o aký postup ide.

úvod

Odpor ( R) sa nazýva fyzická veličina charakterizujúca opačnú reakciu na tok prúdu v elektrickom obvode. Odpor sa často nazýva aj prvkom reťazca, ktorý vedie túto opozíciu. Termín rezistor sa používa pre tento prvok. Hodnota odporu odporu alebo celého obvodu musí byť známa (meraná), aby bolo možné správne vypočítať napríklad prúd v obvode. Odpor odporu závisí od materiálu vodiča a jeho veľkosti R= r l/ S .

Hodnotu odporu rezistora ovplyvňujú aj rôzne vonkajšie faktory: teplota, osvetlenie, magnetické pole, tlak, použité napätie atď. , magnetorezistory, tenzometre, varistory atď. To znamená, že zmenou odporu odporu je možné posudzovať také čisto neelektrické veličiny, ako je teplota, tlak atď.

Existuje niekoľko spôsobov, ako merať odpory.

1. Metóda ampérmetra a voltmetra.

Je to najjednoduchšie, pokiaľ ide o použité nástroje, a preto sa v praxi bežne používajú.

2. Metóda priameho merania pomocou ohmmetrov.

Táto metóda nezabezpečuje vysokú presnosť meraní, ale tiež nevyžaduje montáž meracieho obvodu.

3. Mostové metódy poskytujúce veľmi vysokú presnosť merania (Wheatstone, Kohlrausch, Thomsonove mosty atď.).

Vyššie uvedené metódy sa široko používajú na meranie odporov v rozsahu od 1 ohmu do približne 109 ohmov. Pri meraní odporu menšieho ako 1 Ohm je potrebné vylúčiť prechodový odpor kontaktov a odpor spojovacích vodičov. To sa deje v metóde kompenzácie a v metóde dvojitého mosta. Pri meraní veľmi veľkých odporov (až do 10 15 Ohmov) sa prostredníctvom meraného odporu používa metóda vybíjania kondenzátora.

Časť 1 Metóda ampérmetra a voltmetra

Uplatňovanie tejto metódy je založené na použití Ohmovho zákona:

R= U/ ja (1)

Na výpočet neznámeho odporu rezistora R x je potrebné súčasne merať prúd jacez tento odpor a napätie U na jeho konci. Ale pretože všetky elektrické meracie zariadenia majú tiež odpor, ich zahrnutie do elektrického obvodu povedie k zmene prúdu a úbytku napätia na zvyšných prvkoch obvodu vrátane študovaného odporu. Navyše, v závislosti od toho, ako sú ampérmeter a voltmeter pripojené, jedno alebo druhé zariadenie vytvorí skreslené údaje.

Pri použití obvodu znázorneného na obr. 1, uvedomte si, že ampérmeter nemeria žiadny prúd I xtečie cez odpor R xa súčet prúdov pretekajúcich odporom a voltmetrom: ja= I x+ I V , Ak je odpor voltmetra R v>>R x potom prúd cez voltmeter I V môžeme zanedbávať a predpokladať, že prúd preteká odporom s neznámym odporom ja, potom

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

Ak je pomer medzi R va R x nie je známe, potom by ste mali najskôr určiť odpor voltmetra. Odpor voltmetra je často indikovaný na stupnici alebo na kryte zariadenia. Môže sa vypočítať z použitého meracieho rozsahu a menovitého prúdu. , ktoré sa zvyčajne uvádza na stupnici zariadení s viacerými limitmi.

Meranie jednosmerného odporu. Odpor DC