Измерение сопротивления в цепях постоянного тока

Измерение сопротивления в цепях постоянного тока

Измерение электрического сопротивления производится в электротехнике очень часто. Контролировать сопротивление цепи необходимо при использовании всех электротехнических машин, аппаратов, приборов, средств автоматизации. Изготовление отдельных элементов электротехнических устройств, и прежде всего резисторов, также требует измерения сопротивления.

Сопротивление контролируется и измеряется при проверке безопасности работы устройств и электротехнических помещений.

Самый простой способ измерения сопротивления связан с законом Ома. Действительно, если измерить ток и напряжение в цепи, то сопротивление можно вычислить по закону Ома:

Для этого нужно иметь два прибора: вольтметр и амперметр. Мы знаем, что амперметр нужно включать в цепь последовательно, а вольтметр — параллельно. Включим их так, как показано на рис. 15.19, а.

Неожиданно оказывается, что если мы просто разделим показания вольтметра и амперметра, то получим только приближенное значение сопротивления

Погрешность связана с тем, что амперметр измеряет не только ток в измеряемом резисторе, но и сумму токов резистора и тока, потребляемого вольтметром.

Рис. 15.19. Измерение сопротивлений методом амперметра и вольтметра. Схему рис. 15.19, а применяют для измерения малых сопротивлений, схему рис. 15.19, б — для больших

Поэтому точное значение сопротивления нужно определять по такой формуле:

Здесь — ток и сопротивление цепи вольтметра. Если сопротивление цепи вольтметра не известно, то, пользуясь первой, приближенной формулой, мы получим погрешность. Эта погрешность будет тем меньше, чем меньший ток ответвляется в цепь вольтметра по сравнению с общим током в цепи. Так как токи в параллельных цепях распределяются обратно пропорционально сопротивлениям, то схема на рис. 15.19, а выгодна для измерения малых сопротивлений — значительно меньших, чем сопротивление вольтметра.

Пример 1. При измерении по схеме на рис. 15.19, а вольтметр показал а амперметр . Собственное сопротивление вольтметра .

Приближенное значение сопротивления цепи

Точное значение сопротивления равно

В этом примере мы измеряли очень маленькое сопротивление, поэтому погрешность, возникающая от использования приближенной формулы, составляет всего 0,04 %.

Заметим, что здесь речь идет только о погрешности самого метода измерения сопротивления, т. е. о методической погрешности. В действительности погрешность будет значительно выше из-за ошибок измерения тока и напряжения. Однако сейчас мы этим вопросом не интересуемся и считаем показания вольтметра и амперметра абсолютно точными. Только поэтому мы имеем право определить сопротивление цепи с четырьмя значащими цифрами после запятой.

Пример 2. Попробуем теперь по этому же методу измерить большое сопротивление.

Пусть, например, ток в цепи равен , а вольтметр показывает 2,5 В. Сопротивление вольтметра .

Приближенное значение сопротивления цепи

Точное значение сопротивления (с учетом ошибки метода измерения)

Мы получили совершенно не схожие между собой числа. Погрешность достигает огромного значения (100 %), и пользоваться этой схемой невозможно,

Попробуем включить приборы иначе — так, как показано на рис. 15.19, б. Однако теперь вольтметр измеряет падение напряжения не только на измеряемом сопротивлении, но и на амперметре.

Точное значение сопротвления равно

Здесь — сопротивление амперметра.

Если измеряемое сопротивление значительно больше сопротивления амперметра то вполне можно пользоваться приближенной формулой

Пример 3. Приборы, включенные по схеме на рис. 15.19, б, дали следующие показания: . Сопротивление амперметра .

Приближенное значение сопротивления цепи

Точное значение получим, если вычтем из этой величины сопротивление амперметра:

Погрешность, возникающая от использования приближенной формулы, составляет 2 %.

Таким образом, мы пришли к выводу, что обе схемы на рис. 15.19 имеют методическую ошибку и требуют учета сопротивления вольтметра или амперметра. При этом схему на рис. 15.19, а выгодно применять для измерения малых сопротивлений, а схему на рис. 15.19, б — больших.

Для измерения сопротивлений широко применяют мостовые схемы (рис. 15.20).

Простейший мост состоит из четырех резисторов — плеч, одно из которых представляет собой резистор с измеряемым сопротивлением.

Рис. 15.20. Мостовая схема для измерения сопротивлений

Рис. 15.21. Проволочный измерительный мост

В диагональ моста, так, как показано на рис. 15.20, включен чувствительный измерительный прибор — гальванометр

При отсутствии тока в цепи гальванометра напряжения Говорят, что мостовая схема находится в равновесии. В этом случае

Разделив первое уравнение на второе, получим условие равновесия моста:

Если все сопротивления, кроме измеряемого, известны, то

Мостовые схемы осуществляют нулевой метод измерения, при котором измерительный прибор используют не для оценки измеряемой величины, а только для установления того факта, что ток в диагонали равен нулю. Его часто так и называют: нуль-индикатор.

Для уравновешивания моста необходимо изменять величину известных сопротивлений или их соотношения. Второй способ используют в проволочном мосте, изображенном на рис. 15.21.

В этой схеме R представляет собой сопротивление образцового резистора, выполненного с высокой точностью. Сопротивления образованы тонкой калиброванной проволокой, по которой скользит движок.

Поскольку сечение проволоки по всей длине строго одинаково,

Перемещение движка по проволоке меняет отношение и позволяет уравновесить мост.

Как измерить электрическое сопротивление переменному току

Измерение электрического сопротивления переменному току может быть произведено методом амперметра — вольтметра по схемам рис.1.

Если необходимо определить составляющие полного сопротивления, используют метод трех приборов амперметра — вольтметра — ваттметра. Большие сопротивления измеряют по схеме рис. 1, в, малые сопротивления — по схеме на рис. 1, б. Значения полного сопротивления определяют по формулам

где P, U, I — показания ваттметра, вольтметра и амперметра соответственно.

Точность указанных методов невелика. К ним прибегают при определении параметров нелинейных элементов, когда измерение производится в рабочих условиях.

Для измерения полного сопротивления и его составляющих можно использовать метод сравнения неизвестного сопротивления Zх с известным активным сопротивлением R0.

Рис. 1. Схемы измерения сопротивлений по методу сравнения: a — последовательное соединение сравниваемых сопротивлений; б — параллельное

При последовательном соединении Zx и R0 (рис. 1, а) полное сопротивление и его составляющие определяют по формулам

При параллельном соединении Zх и R0 (рис. 1, б)

Для измерения полного сопротивления, а также его активной и реактивной составляющих широко применяют разнообразные мосты переменного тока. Питание мостов осуществляют током той частоты, на которой требуется произвести измерения. Обычно активная и реактивная составляющие измеряемого сопротивления определяются отдельно по значениям регулируемых элементов.

Измерение сопротивления (реферат)

Измерение сопротивления при постоянном токе…………………..…….3

Мосты для измерения сопротивления на постоянном токе………………. 6

Измерение очень больших сопротивлений……………………………………9

Измерение сопротивления при переменном токе………………….…. 10

Измерение ультрамалых сопротивлений…………………………..…………13

Электрическое сопротивление — основная электрическая характеристика проводника, величина, характеризующая противодействие электрической цепи или ее участка электрическому току. Также сопротивлением могут называть деталь (её чаще называют резистором) оказывающую электрическое сопротивление току. Электрическое сопротивление обусловлено преобразованием электрической энергии в другие виды энергии и измеряется в Омах.

Сопротивление (часто обозначается буквой R) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника и её можно определить как

U — разность электрических потенциалов на концах проводника, измеряется в вольтах;

I — ток, протекающий между концами проводника под действием разности потенциалов, измеряется в амперах.

Для практического измерения сопротивлений применяют множество различных методов, в зависимости от условий измерения и характера объектов, от требуемой точности и быстроты измерений. Например различают методы для измерения сопротивления при постоянном токе и при переменном, измерение больших сопротивлений, сопротивлений малых и ультрамалых, прямые и косвенные и т.д.

Целью работы является выявление основных, наиболее часто встречающихся в практике, методов измерения сопротивлений.

Измерение сопротивления при постоянном токе

Основными методами измерения сопротивления постоянному току являются косвенный метод, метод непосредственной оценки, а также мостовой метод. Выбор метода измерений зависит от ожидаемого значения измеряемого сопротивления и требуемой точности измерений. Из косвенных методов наиболее универсальным является метод амперметра-вольтметра.

Данный метод основан на измерении тока, протекающего через измеряемое сопротивление и падения напряжения на нем. Применяют две схемы измерения: измерение больших сопротивлений (а) и измерение малых сопротивлений (б). По результатам измерения тока и напряжения определяют искомое сопротивление.

Для схемы (а) искомое сопротивление и относительную методическую погрешность можно определить по формулам:

где Rx — измеряемое сопротивление, а Rа — сопротивление амперметра.

Для схемы (б) искомое сопротивление и относительная методическая погрешность измерения определяются по формулам:

Смотрите так же:  Заземление пзру-1д

Из формулы видно, что при подсчете искомого сопротивления по приближенной формуле возникает погрешность, оттого, что при измерении токов и напряжений во второй схеме амперметр учитывает и тот ток, который проходит через вольтметр, а в первой схеме вольтметр измеряет напряжение помимо резистора еще и на амперметре.

Из определения относительных методических погрешностей следует, что измерение по схеме (а) обеспечивает меньшую погрешность при измерении больших сопротивлений, а измерение по схеме (б) — при измерении малых сопротивлений. Погрешность измерения по данному методу рассчитывается по выражению:

«Используемые при измерении приборы должны иметь класс точности не более 0,2. Вольтметр подключают непосредственно к измеряемому сопротивлению. Ток при измерении должен быть таким, чтобы показания отсчитывались по второй половине шкалы. В соответствии с этим выбирается и шунт, применяемый для возможности измерения тока прибором класса 0,2. Во избежание нагрева сопротивления и, соответственно, снижения точности измерений, ток в схеме измерения не должен превышать 20% номинального».[4]

Достоинство схем метода измерение амперметром и вольтметром заключается в том, что по резистору с измеряемым сопротивлением можно пропускать тот же ток, как и в условии его работы, что является важным при измерении сопротивлений, значения которых зависят от тока.

Метод непосредственной оценки.

Метод непосредственной оценки предполагает измерение сопротивления постоянному току с помощью омметра. Омметром называют измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения электрических активных (активные сопротивлений также называют омическими сопротивлениями) сопротивлений. Обычно измерение производится по постоянному току, однако, в некоторых электронных омметрах возможно использование переменного тока. Разновидности омметров: мегаомметры, тераомметры, гигаомметры, миллиомметры, микроомметры, различающиеся диапазонами измеряемых сопротивлений.

По принципу действия омметры можно разделить на магнитоэлектрические — с магнитоэлектрическим измерителем или магнитоэлектрическим логометром (мегаомметры) и электронные, которые бывают аналоговые или цифровые.

«Действие магнитоэлектрического омметра основано на измерении силы тока, протекающего через измеряемое сопротивление при постоянном напряжении источника питания. Для измерения сопротивлений от сотен Ом до нескольких мегаом измеритель и измеряемое сопротивление rx включают последовательно. В этом случае сила тока I в измерителе и отклонение подвижной части прибора a пропорциональны: I = U/(r0 + rx), где U — напряжение источника питания; r0 — сопротивление измерителя. При малых значениях rx (до нескольких ом) измеритель и rx включают параллельно».[5]

За основу логометрических мегаомметров берется логометр, к плечам которого подключаются в разных комбинациях (в зависимости от предела измерения) образцовые внутренние резисторы и измеряемое сопротивление, показание логометра зависит от соотношения этих сопротивлений. В качестве источника высокого напряжения, необходимого для проведения таких измерений, в подобных приборах обычно используют механический индуктор — электрогенератор с ручным приводом, в некоторых мегаомметрах вместо индуктора применяется полупроводниковый преобразователь напряжения.

Принцип действия электронных омметров основан на преобразовании измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение с помощью операционного усилителя. Измеряемый резистор включается в цепь обратной связи (линейная шкала) или на вход усилителя. Цифровой омметр представляет собой измерительный мост с автоматическим уравновешиванием. Уравновешивание производится цифровым управляющим устройством методом подбора прецизионных резисторов в плечах моста, после чего измерительная информация с управляющего устройства подаётся на блок индикации.

«При измерении малых сопротивлений может возникать дополнительная погрешность из-за влияния переходного сопротивления в точках подключения. Чтобы избежать этого применяют так называемый метод четырехпроводного подключения. Сущность метода состоит в том, что используются две пары проводов — по одной паре на измеряемый объект подается ток определенной силы, с помощью другой пары с объекта на прибор подаётся падение напряжения пропорциональное силе тока и сопротивлению объекта. Провода подсоединяются к выводам измеряемого двухполюсника таким образом, чтобы каждый из токовых проводов не касался непосредственно соответствующего ему провода напряжения, при этом получается, что переходные сопротивления в местах контактов не включаются в измерительную цепь».[5]

Мосты для измерения сопротивления на постоянном токе

Для измерения сопротивления на постоянном токе широко используются одинарные мосты. Одинарными мостами называют четырехплечие мосты с питанием от источника постоянного тока. Существует ряд конструкций этих приборов с различными характеристиками. Погрешность моста зависит от пределов измерения и указывается обычно в паспорте моста.

Конструктивно мосты оформляются в виде переносных приборов; они рассчитаны на работу с собственным или наружным нуль-индикатором. При измерении малых сопротивлений на результат измерения существенное влияние оказывают сопротивления контактов и соединительных проводов, суммируемые с измеряемым сопротивлением. Для уменьшения этого влияния используют специальные способы присоединения Rx к мосту, для чего мост имеет четыре зажима:

При измерении сопротивлений от 10 до 1000000 Ом зажимы 1 и 2, а также 3 и 4 замыкаются перемычками и резистор с измеряемым сопротивлением подключается к зажимам 2 и 3. Сопротивление Rx измеряется вместе с сопротивлением проводов и контактов, при помощи которых оно подключается к зажимам 2 и 3. При измерении малых сопротивлений (тех, которые меньше 10 Ом) погрешность, вносимая соединительными проводами и контактами, может оказаться большой. Уменьшить её можно, подключив измеряемый резистор к 4 зажимам – 1 и 2 , 3 и 4. При этом перемычки между точками 1 и 2, 3 и 4 снимаются, а точки А и 4, Б и 1 соединяются между собой.

В этом случае сопротивление провода от Rx к зажиму 2 входит в плечо сопротивлением R, а сопротивление провода от Rx к зажиму 3 — в плечо сопротивлением R1. Сопротивления R и R1 значительно больше сопротивлений проводов.

При измерении весьма малых сопротивлений рассматриваемый мост имеет большие погрешности из-за низкой чувствительности. Повышение чувствительности увеличением тока питания ограничивается допустимой мощностью, рассеиваемой в плечах моста. Этого недостатка лишены двойные мосты.

Наиболее распространенной схемой, в которой влияние проводов и контактов сведено к минимуму, является схема двойного моста:

Сопротивления плеч моста обозначены через R с соответствующими индексами, а сопротивления соединительных проводов и контактов через R’1, R’2 и т.д.

Если принять сопротивления соединительных проводов и контактов входящими в значения сопротивлений, обозначенных буквами с соответствующими индексами. При равновесии моста выполняются следующие условия:

Решив эти уравнения относительно Rx найдем:

Из данного уравнения следует, что если выполнить условие R1/R2 = R3/R4, то второй член этого уравнения будет равен нулю и измеряемое сопротивление Rx можно определить из равенства:

«Двойные мосты выполняются с постоянным или переменным отношением плеч. Гальванометр в момент равновесия может быть замкнут на небольшое сопротивление, поэтому при выборе гальванометра следует предпочесть приборы с малым внешним критическим сопротивлением и возможно большей чувствительностью по напряжению. C целью расширения пределов измерения в промышленных приборах двойные мосты совмещаются с одинарными, обеспечивая широкие пределы измерений».[2]

Измерение очень больших сопротивлений

Существует несколько методов измерения больших сопротивлений. Один из них – метод непосредственного отклонения, в котором ток, протекающий через измеряемое сопротивление под воздействием известного напряжения, непосредственно определяется по чувствительному гальванометру, включенному последовательно с сопротивлением. Напряжение на сопротивлении определяется по показанию включенного параллельно сопротивлению вольтметра. Величина искомого сопротивления находится на основании закона Ома делением напряжения на величину протекающего через него тока. Отличие этого метода от метода амперметра-вольтметра заключается лишь в замене амперметра на гальванометр.

Этот же самый метод лежит в основе выпускаемых промышленностью мегаомметров с непосредственным отсчетом. Измерительный механизм в них, как правило, магнитоэлектрического типа (из за его точности, малого собственного потребления и равномерности шкалы). Для определенного рабочего напряжения прибор градуируется непосредственно в единицах сопротивления. Ввиду ограниченной чувствительности мегаомметров, рабочее напряжение мегаоммеров велико (до 2500 в).

Очень распространено измерение больших сопротивлений при помощи потенциометрических схем. Пределы измерений при этом могут быть значительно больше, а аппаратура надежнее и прочнее, чем при способе непосредственного отклонения. В большинстве промышленных мегомметров и тераомметров используется потенциометрический способ. Измеряемое Rx и образцовое Ro сопротивления образуют делитель, питаемый от стабильного источника постоянного напряжения U. Падение напряжения на образцовом сопротивлении измеряют вольтметром V с высоким входным сопротивлением. При определенном значении напряжения U каждому показанию u вольтметра соответствует вполне определенное значение измеряемого сопротивления:

и вольтметр отградуирован в единицах сопротивления.

При осуществлении потенциометрического способа измерения возникают две проблемы: изготовления стабильного образцового сопротивления и выбора высокоомного и чувствительного вольтметра. На больших пределах измерения сопротивления Ro могут быть только непроволочными. Потенциометрические схемы различаются лишь по способу измерения напряжения на образцовом сопротивлении.

Измерение сопротивления при переменном токе

Смотрите так же:  Бытовые деревообрабатывающие станки на 220 вольт

Измерителем иммитанса (или измерителем RLC) называют радиоизмерительный прибор, предназначенный для определения параметров полного сопротивления или полной проводимости электрической цепи. RLC в названии «измеритель RLC» составлено из широко распространённых схемных названий элементов, параметры которых может измерять данный прибор: R — Сопротивление, С — Ёмкость, L — Индуктивность.

Среди основных методов измерения параметров электрических цепей можно назвать мостовые методы и метод, связанный с использованием соотношений закона Ома на переменном токе.

Принцип действия мостовых измерителей иммитанса основан на использовании измерительного моста, для уравновешивания которого в приборе содержатся наборы образцовых активных и реактивных сопротивлений. Такие приборы могут работать только на фиксированных частотах. Реализация цифровых приборов для измерения параметров электрических цепей на основе мостовых методов сопровождается заметным усложнением их схемотехники и автоматизации процессов уравновешивания.

«Приборы, в основу которых положено использование соотношений закона Ома, проще с точки зрения схемотехнической реализации и автоматизированного получения результата измерения. Принцип измерения таких измерителей иммитанса основан на анализе прохождения тестового сигнала (обычно синусоидального) с заданной частотой через измеряемую цепь, обладающую комплексным сопротивлением. Напряжение рабочей частоты с внутреннего генератора подается на измеряемый объект. На выделенном участке цепи измеряется напряжение, ток и фазовый сдвиг между ними. Измеренные величины используются для расчёта параметров цепей».[6]

Это устройство для исследования распределения электрического поля вдоль СВЧ-линии передачи. Измерительная линия представляет собой отрезок коаксиальной линии или волновода с перемещающимся вдоль него индикатором, отмечающим узлы (пучности) электрического поля. С помощью измерительной линии исследуется распределение напряженности электромагнитного поля, из которого определяются коэффициент стоячей волны как отношение амплитуд волны в пучности и узле и фаза коэффициента отражения по смещению узла. Зная эти параметры, по круговой диаграмме полных сопротивлений можно найти полное сопротивление. Измерения производятся с использованием измерительного генератора в качестве источника сигнала. Для отсчета показаний используются, как правило, гальванометр или измеритель отношений напряжений. Измерительные линии применяются на частотах от сотен мегагерц до сотен гигагерц.

«Линия состоит из трех основных узлов: отрезка передающей линии с продольной узкой щелью, зондовой головки и каретки с механизмом для перемещения зондовой головки вдоль линии. Зондовая головка представляет собой резонатор, возбуждаемый зондом — тонкой проволокой, погруженной через щель во внутреннюю полость волновода. Глубину погружения зонда в линии регулируют специальным винтом, расположенным сверху зондовой головки. Внутри резонатора помещен полупроводниковый детектор, связанный с индикаторным прибором. При перемещении зонда вдоль линии, внутри которой имеется электромагнитное поле, в зонде наводится электродвижущая сила, пропорциональная напряженности поля в сечении расположения зонда. Эта э. д. с. возбуждает резонатор, создавая в нем электромагнитные колебания. Для уменьшения искажающего действия зонда на электромагнитное поле в линии и повышения чувствительности линии объемный резонатор зондовой головки настраивают в резонанс с частотой электромагнитных колебаний»[7].

Для измерения полного сопротивления цепи также используется устройство, называемое измерителем полных сопротивлений. Измерители полного сопротивления имеют меньшую чувствительность, чем измерительные линии, однако они имеют существенно меньшие размеры, особенно в нижней части диапазона частот. Коэффициент стоячей волны , как и в измерительных линиях, определяется из отношения показаний низкочастотного индикатора при экстремальных значениях сигнала. Импеданс исследуемого объекта находят по круговой диаграмме полных сопротивлений исходя из значений коэффициента стоячей волны и фазы коэффициента отражения.

Измерение ультрамалых сопротивлений

В профессиональной и радиолюбительской практике приходится встречаться с необходимостью измерения ультрамалого сопротивления. К числу задач, требующих измерения сопротивлений вплоть до 1 мОм с заданной точностью, относятся, например, изготовление шунтов (в том числе и для измерительных приборов), измерение переходного сопротивления контактов реле, переключателей и т. п. Аналогичная задача возникает и при необходимости отбора мощных полевых транзисторов.

В широко распространенных методах измерения последовательно с измеряемым сопротивлением Rx неизбежно включено паразитное сопротивление Rn, образованное соединительными проводами, переходным сопротивлением входных клемм или гнезд, контактных переключателей и т. п. Ввиду того что сопротивление Rn включено последовательно с Rx, омметр измеряет их суммарное значение. Конечно, для больших значений сопротивления эта ошибка невелика и ее не учитывают. Иначе обстоит дело при измерении малых значений. Несложно заметить, что для значений RX) соизмеримых с сопротивлением Rn, измерение в принципе еще возможно, хотя о точности говорить уже не приходится. Это действительно так для обычных, применяемых в аналоговых и цифровых омметрах, методов измерения сопротивления Тем не менее эта задача давно успешно решена в более сложных приборах для измерения малых значений сопротивления методом амперметра и милливольтметра.

Через измеряемое сопротивление Rx пропускают ток, регулируемый балластным резистором R6 и контролируемый амперметром РА1 Падение напряжения на Rx измеряют милливольтметром PV1. Обратите внимание — вольтметр подключен непосредственно к Rx, поэтому влияние Rn полностью исключается. При этом, правда, появляется паразитное сопротивление Rnv в цепи вольтметра, образуемое контактным сопротивлением в точках подключения вольтметра (на рисунке показаны стрелками) и сопротивлением соединительных проводов вольтметра. Однако влияние Rnv пренебрежимо мало и его можно не учитывать, поскольку условие Rv > Rnv (где Rv — входное сопротивление вольтметра) выполняется практически всегда. Действительно, минимальное значение входного сопротивления мультиметра у самых простых моделей составляет 1 МОм, а значение Rnv заведомо меньше 1 кОм. Значение Rx измеряемого сопротивления вычисляют по известной простейшей формуле Rx= U/I.

Для измерения сопротивлений существует множество самых разнообразных методов. Все они отличаются друг от друга. И в каждом случае необходимо выбирать индивидуальный метод для измерения. Наиболее распространен метод косвенного измерения сопротивлений — это метод измерений через амперметр и вольтметр. Он применяется во множестве устройств по измерению сопротивления как постоянному, так и переменному току. Тем не менее, не всегда можно использовать обыкновенные вольтметры и амперметры для измерения напряжения и тока, поскольку они могут давать погрешность, например при измерении очень малых сопротивлений ввиду наличия сопротивления соединяющих проводов и контактов. Поэтому для грамотного измерения сопротивления важно выбрать метод, при котором погрешность измерений будет минимальна.

1. Грибанов Ю.И. Измерение слабых токов, зарядов и больших сопротивлений. М. – Л., Госэнергоиздат, 1962

2. Электрические измерения: Учебник для вузов / Байда Л.И., Добротворский Н.С. и др. Под ред. А.В.Фремке и Е.М.Душина. – 5-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергия. Ленинрадское отделение, 1980 г.

Измерение сопротивлений и сопротивления изоляции

Измерение сопротивлений резисторов входит в объем почти всех видов пусконаладочных и эксплуатационных работ. При выполнении этих измерений выявляют целостность токоведущих цепей электрических машин и аппаратов, обнаруживают обрывы катушек, параллельных ветвей, витковые замыкания, проверяют качество сварки, пайки и др.

Рис. 1. Схемы включения приборов для измерения методом амперметра и вольтметра сопротивлений: а — малых, б — больших, в — очень малых, S — переключатель, GB — батарея, RK — реостат, РА — амперметр, Xi — Ха — зажимы.
Для измерения сопротивлений постоянному току используют разнообразные приборы и следующие методы: амперметра — вольтметра, электрического моста, микроомметра.
Метод амперметра и вольтметра применяют во всех случаях, когда не требуется особенно большой точности измерения. Этим методом удобно пользоваться при измерении сопротивлений, находящихся в рабочем режиме. Точность измерения определяется суммой погрешностей амперметра и вольтметра. Для получения достаточно точных результатов необходимо использовать приборы класса точности 0,5 с погрешностью не более 0,5 %. Пределы измерений приборов выбирают так, чтобы отсчеты показаний производились во второй половине их шкалы. Обычно в таких случаях применяют многопредельные вольтметры с пределами измерения напряжения в цепях постоянного тока от 0,045 до 300 В и тока от 0,03 до 30 А. Метод основан на законе Ома, согласно которому измеряемое сопротивление какого-либо проводника R равно напряжению на его зажимах U, деленному на ток, проходящий через проводник: R = Z = U/I.

Таким образом, если пропустить через сопротивление ток и измерить его и напряжение на зажимах сопротивления, можно определить значение сопротивления.
Возможны две схемы включения вольтметра и амперметра для измерения сопротивления, показанные на рис. 1, а, б. При измерении очень малых сопротивлений используют милливольтметр PV, который во избежание погрешности от сопротивления соединительных проводов и переходных контактов подключают к потенциальным зажимам измеряемого сопротивления Xi — /V3 (рис. 1, в).
Метод амперметра и вольтметра дает правильные результаты при соблюдении следующих условий: количество разъемных контактов в схеме измерения должно быть наименьшим; источником постоянного тока должна быть сеть или аккумуляторная батарея достаточной емкости напряжением 4—12 В; отсчеты показаний по обоим приборам должны выполняться одновременно двумя лицами по команде одного из них; сопротивление следует измерять при разных значениях тока;
при измерениях повышенной точности надо выбирать приборы класса не ниже 0,5.

Смотрите так же:  Сергиев посад 220 вольт

Рис. 2 Схема измерительного моста постоянного тока.
Для измерения сопротивлений (10-8—10+16 Ом) постоянному току с высокой точностью служат электрические мосты.
Измерительный мост, показанный на рис. 2, состоит из трех резисторов R1, R2, Rc, которые вместе с измеряемым сопротивлением резистора Rm образуют четырехугольник АБВГ. В его диагонали включены батареи GB и гальванометр Р (чувствительный магнитоэлектрический прибор).
На рис. 3, а, б показаны общий вид и схема реохордного моста ММВ. Мосты, у которых сопротивления в плечах выполнены в виде калиброванной манганиновой проволоки, называют реохордом. Реохорд разделяется скользящим по нему контактом D на два плеча. Для измерения сопротивления Rк резистора Rx достаточно знать отношение сопротивлений R1/R2, поэтому на шкале скользящего контакта нанесены не значения сопротивлений Ri и Rг, а значения их отношений при различных положениях движка. На шкале переключателя сопротивлений в плече сравнения г3 нанесены значения сопротивлений от 0,1 до 1000 Ом.
Для определения неизвестного сопротивления Rгх его подключают к зажимам 1 и 2, устанавливая вначале в плече сравнения R3 предполагаемое значение неизвестного сопротивления. Затем нажимают на кнопку 5 (S) и вращают ручку реохорда 3 до тех пор, пока стрелка гальванометра не установится на нулевую отметку. Измеряемое, сопротивление равно произведению отсчетов по шкале реохорда 3 и рукоятке переключателя 4 диапазонов измерения.
Мост ММВ относится к индикаторам сопротивления и предназначен для технических измерений сопротивлений. Источником питания индикатора служит батарея 3336. При измерении сопротивлений меньше i Ом учитывают сопротивление соединительных проводников.
Для более точного измерения сопротивлений в практике наладочных работ широко применяют мосты постоянного тока Р 316, УМВ, РЗЗЗ.
Для измерения малых сопротивлений применяют микроомметр, который дает эффект при большом количестве измерений, например: переходных сопротивлений контактов ошиновки, масляных выключателей, сопротивлений между соседними парами коллекторных пластин электрических машин и другого электрооборудования.

Рис. 3. Малогабаритный мост: а — общий вид, б — схема.
При наладочных работах используют микроомметры Ф415, Ф4104.
Сопротивление изоляции электрических цепей, машин и аппаратов — важнейший показатель состояния электроустановки.
Это сопротивление измеряют с помощью мегаомметра, учитывая, что его значение в значительной мере зависит от времени, через которое сделан отсчет. Поэтому за измеренное сопротивление изоляции принимают установившееся значение, которое наступает через 1 мин. после приложения напряжения. Измерения должны производиться в соответствии с действующими правилами техники безопасности лицами с требуемой квалификационной группой.
При оценке состояния сопротивления изоляции пользуются методом абсорбции. При этом сравниваются показания мегаомметра, полученные через 15 и 60 с после приложения напряжения к изоляции. В качестве показателя для сравнения принимают отношение (коэффициент абсорбции) Кза = R60/R15, где R60 и R15 — сопротивления изоляции, отсчитанные через 60 и 15 с после приложения напряжения к изоляции.
Значение коэффициента абсорбции сравнивают с предыдущими измерениями. В процессе наладочных работ измерения этого коэффициента выполняют при положительной температуре (не ниже 10 °С). При 15—30 °С для неувлажненных обмоток он находится в пределах 1,3—2. Увлажненные обмотки имеют коэффициент абсорбции, близкий к единице.
Перед началом измерений во избежание погрешностей необходимо принять следующие меры: удалить пыль, очистить изоляторы, устранить сырость. Измерение производят мегаомметром на 1000 или 2500 В.
При выполнении наладочных работ широко применяют мегаомметры различных типов и напряжений (на 100, 500, 1000 и 2500 В). Схемы мегаомметров приведены на рис. 4. Мегаомметр М4100/1—4 (рис. 4, а) состоит из измерительного механизма Р со шкалой, проградуированной в омах или мегаомах, выпрямителя UD и генератора G постоянного или переменного тока с последующим выпрямлением, резисторов Rl — R4 и конденсаторов Cl, С2. Преобразование переменного тока в постоянный необходимо потому, что при испытаниях показания приборов зависели бы не только от измеряемого сопротивления изоляции, но и от емкостного сопротивления испытываемой цепи, особенно это относится к кабельным и воздушным линиям, имеющим большую емкость.

Рис. 4. Схемы мегомметров: а — М4100/1—4, б — М4100/ 5.
Измерительный механизм изготовляют в виде двухрамочного магнитоэлектрического логометра. Измеряемое сопротивление включают между зажимами Л (линия) и 3 (земля) и вращают рукой рукоятку якоря генератора. Ток, генерируемый генератором, проходит по двум параллельным ветвям. Одна часть тока протекает от выпрямителя UD через сопротивления резисторов Rl, R2 и одну из обмоток измерительного механизма. Значение этого тока не зависит от значения измеряемого сопротивления. Другая часть тока протекает через вторую обмотку измерительного механизма, измеряемое сопротивление изоляции и сопротивления резисторов R3, R4. Следовательно, значение тока в этой обмотке зависит от значения измеряемого сопротивления. Таким образом, отклонение стрелки измерительного механизма зависит от соотношения токов в его обмотках. Поэтому при неизменном напряжении, развиваемом генератором, отклонение стрелки измерительного механизма зависит только от значения измеряемого сопротивления, что позволяет нанести на шкалу непосредственно Омы (или мегаомы и килоомы).
Якорь генератора достигает номинальной частоты при вращении рукоятки прибора с частотой 120 об/мин. На валу якоря помещен центробежный регулятор, обеспечивающий постоянство напряжения при увеличении частоты вращения якоря выше номинальной. На рис. 4, 6 показана электрическая схема мегаомметра М4100/5 на 2500 В, который по конструкции отличается от мегаомметра М4100/1— 4 количеством конденсаторов и выпрямителем, собранным по схеме умножения напряжения.

Рис. 5. Схемы измерения сопротивления изоляции мегаомметрами: а — M4100/I—4 на пределе, б — М4100/1 — 4 на пределе «кΩ», в — М4 100/5 на пределе
«МΩ», г — М4100/5 на пределе «кΩ»
Для исключения влияний поверхностных токов утечки, которые могут исказить результаты измерения сопротивления изоляции, в схемах некоторых приборов предусмотрен специальный третий зажим Э (экран), который, присоединен непосредственно к выводу генератора (рис. 4,6). В этом случае токи по поверхности увлажненного изолятора отводятся в землю, минуя обмотки измерительного механизма. Линейный зажим Л защищен охранным изолирующим кольцом. Схемы измерения сопротивлений изоляции мегаомметрами М4100/1—5 приведены на рис. 5, а — г. При измерении на пределе kΩ перемычку на одном из комплектных соединительных проводов подсоединяют к зажимам Л — 3, а измеряемое сопротивление — между зажимами 3 — Э.
Технические характеристики мегаомметров М4100/1—5 приведены в табл. 1.
Перед измерениями необходимо убедиться в исправности мегаомметра. При вращении ручки генератора стрелка индикатора должна устанавливаться на отметку «с» шкалы МОм, а при установке перемычки между выводами Л — 3 — на «0» этой же шкалы. В противном случае прибор считается неисправным.
Таблица 1. Технические характеристики мегаомметров М 4100/1—5.

Похожие статьи:

  • Отличие провода пунп от ввг Чем отличается ВВГ от ПУНП? Чем отличается ВВГ от ПУНП? Вроде сечение одинаковое, изоляция двойная. Можно ли проводку делать ПУНПом, если она заштукатуривается? Сырьём для ПВХ, методикой испытаний. Этот кабель выпускается по ГОСТ, а […]
  • Как соединить провода интернета обжать Как обжать витую пару В сегодняшней статье я расскажу о том, как правильно обжать сетевой кабель “витая пара” и какие инструменты и аксессуары для этого понадобятся. Конечно, до сих пор встречаются умельцы, которые могут это сделать с […]
  • Заземление гру Заземление гру п. 2.2.19 ПБ 12-529-03: 2.2.19. Надземные газопроводы при пересечении высоковольтных линий электропередачи, должны иметь защитные устройства, предотвращающее падение на газопровод электропроводов в случае их обрыва. […]
  • Обрыв телефонного кабеля куда звонить Не работает стационарный телефон Ростелеком, что делать? Городской телефон, хоть давно и пережил себя, но все равно остается на дежурстве у многих абонентов. А вот проблемы, связанные с отсутствием связи или качеством работы городской […]
  • Можно ли подключить узо без заземления Подключение УЗО без заземления Специальные устройства защитного отключения (УЗО) рекомендуют устанавливать там, где существует высокая вероятность поражения током. Задачей устройства является оперативное отключение всего электрического […]
  • Заземление этажного щита Этажный щиток. Заземление. дом 9-ти этажный, 7-ми подъездный, 87 года выпуска (сделан из блок-комнат). 2 ввода. от ТП идет два кабеля 4-х жильного. щитки на этажах на 4-ре квартиры. к этажным щиткам идет 4 кабеля: 3 фазы, ноль. в этижном […]