Сопротивление является физической величиной, которая характеризует свойства тела (предмета) препятствовать прохождению электрического тока. В какой-то степени сопротивление аналогично силе трения, возникающей при перемещении тела по некоторой поверхности. Сопротивление измеряется в омах (Ом): 1 Ом = 1 В (вольт, напряжение) / 1 А (ампер, сила тока). Сопротивление измеряют при помощи омметра или цифрового или аналогового мультиметра.
Одним щупом прикоснитесь к одному выводу элемента, а вторым щупом к противоположному выводу элемента. Дождитесь момента, когда цифры на индикаторе перестанут меняться, и запишите отображаемое число, которое является значением сопротивления резистора.
Выключите мультиметр. Закончив измерять сопротивления резисторов, выключите мультиметр и отсоедините щупы.
Выберите элемент, сопротивление которого вы хотите измерить. Для получения точного результата измерьте сопротивление каждого элемента цепи (схемы). Для этого либо извлеките элемент из цепи, либо измерьте сопротивление до подключения элемента к цепи. Измерение сопротивления элемента, подключенного к цепи, может привести к неточным результатам из-за влияния других элементов.
Подключите щупы мультиметра к соответствующим разъемам. Большинство мультиметров имеют два щупа - черный и красный, а также несколько разъемов, которые предназначены для измерения различных величин - сопротивления, напряжения или силы тока. Как правило, разъемы, предназначенные для измерения сопротивления, обозначаются буквами «COM» (англ. «common» - стандартный) и греческой буквой Ω (омега), которая является символом единицы измерения ом.
Включите мультиметр и задайте диапазон пределов измерений. Сопротивление элемента может лежать в диапазоне от нескольких омов (1 Ом) до нескольких мегаомов (1000000 Ом). Для получения точных результатов задайте диапазон значений сопротивления, который соответствует выбранному элементу. В некоторых цифровых мультиметрах такой диапазон задается автоматически, а в других это делается вручную. Если вы знаете, в каком диапазоне лежит сопротивление выбранного элемента, задайте соответствующий диапазон; в противном случае определите диапазон методом проб и ошибок.
Прикоснитесь щупами мультиметра к выводам резистора, сопротивление которого вы хотите измерить. Одним щупом прикоснитесь к одному выводу элемента, а вторым щупом к противоположному выводу элемента. Стрелка начнет движение справа налево - минимальное значение сопротивления (справа) равно нулю, а максимальное значение (слева) равно 2000 Ом (2 кОм). Аналоговый мультиметр снабжен сразу несколькими шкалами, поэтому ищите значение сопротивления на шкале, обозначенной «Ω» (Ом).
Определение сопротивления. Прикоснувшись щупами к выводам резистора, стрелка остановится где-то посередине шкалы. Убедитесь, что вы считываете значение со шкалы, обозначенной «Ω» (Ом); запишите число, на которое указывает стрелка - оно является значением сопротивления резистора.
Задайте максимальный диапазон напряжения. Закончив пользоваться мультиметром, правильно выключите его. Для этого задайте максимальный диапазон напряжения, чтобы не повредить устройство, если в следующий раз вы (или кто-то другой) забудете, что в первую очередь следует установить диапазон. Выключите мультиметр и отсоедините щупы.
Измеряйте сопротивление, когда элементы не подключены к цепи. Если резистор подключен к цепи, то значение его сопротивления будет неточным, так как мультиметр измеряет не только сопротивление нужного вам резистора, но и сопротивления других резисторов, включенных в цепь. Однако, иногда требуется измерить сопротивление резистора, подключенного к цепи.
Измеряйте сопротивление обесточенного элемента. Ток, проходящий через цепь, негативно скажется на точности показаний мультиметра, так как влияет на значение сопротивления резисторов. Кроме того, дополнительное напряжение может привести к повреждению мультиметра (поэтому не рекомендуется измерять сопротивление батарейки или аккумулятора).
При изготовлении, монтаже и эксплуатации электротехнических и радиотехнических устройств и установок необходимо изменять электрическое сопротивление.
В практике для измерения сопротивлений применяют различные методы в зависимости от характера объектов и условий измерения (например твердые и жидкие проводники, заземлители, электроизоляция); от требований к точности и быстроте изменения; от величины измеряемых сопротивлений.
Методы измерения малых сопротивлений существенно отличайся от методов измерения больших сопротивлений, так как в первом случае надо принимать меры для исключения влияния на результаты измерений сопротивления соединительных проводов, переходных контактов.
Измерительные механизмы омметров. Для прямого измерения сопротивлений применяют магнитоэлектрические измерительные механизмы одно- и двухрамочные.
Однорамочный механизм, можно использовать для измерения сопротивлений. С этой целью в прибор вводят добавочный резистор с постоянным сопротивлением R д и снабжают его источником питания (например, батареей сухих элементов). Измеряемое сопротивление R x включается с измерителем последовательно (рис. 6.16) или параллельно.
При последовательном соединении ток в измерителе I=U/(R и +R д +R x) где R и - сопротивление измерителя; U - напряжение источника питания.
Учитывая формулу (6.2), находим, что угол отклонения стрелки прибора при U = const зависит только от величины измеряемого сопротивления R x:
Если шкалу отградуировать по этому выражению в единицах сопротивления, то прибор будет омметром. Напряжение сухих элементов со временем уменьшается, поэтому в измерения вносится ошибка, тем большая, чем больше действительное напряжение отличается от того напряжения, при котором была градуирована шкала.
Ошибка от непостоянства напряжения питающего источника не возникает, если измерительный механизм имеет две обмотки, расположенные на общей оси под некоторым углом друг к другу (рис. 6.17).
В двухрамочном измерительном механизме, который называют логометром, нет противодействующих пружин, вращающий и противодействующий моменты создаются электромагнитными силами. Поэтому при отсутствии тока в обмотках хорошо уравновешенная подвижная часть прибора находится в безразличном равновесии (стрелка останавливается у любого деления шкалы)- Когда в катушках есть ток, на подвижную часть действуют два электромагнитных момента, направленные в противоположные стороны.
Магнитная цепь измерительного механизма устроена так, что магнитная индукция вдоль воздушного зазора распределена неравномерно, но с таким расчетом, что при повороте подвижной части в любую сторону вращающий момент уменьшается, а противодействующий момент увеличивается (в зависимости от направления поворота роль моментов меняется).
Подвижная часть останавливается при M 1 Bp = M 2 ap или N 1 SB 1 I 1к =N 2 SB 2к I 2к. Отсюда следует, что положение стрелки на шкале зависит от отношения токов в обмотках, т.е. α=f (I 1 k /I 2 k), но не зависит от напряжения питающего источника.
На схеме рис. 6.17 видно, что измеряемое сопротивление R x входит в цепь одной из катушек логометра, поэтому ток в ней, а также отклонение стрелки прибора однозначно зависит от значения R x .
Используя эту зависимость, шкалу градуируют в единицах сопротивления и тогда прибор, является омметром. Омметры для измерения сопротивления изоляции снабжают источником питания с напряжением до 1000 В, чтобы измерение проводить при напряжении, примерно равном рабочему напряжению установки. Таким источником может быть встроенный магнитоэлектрический генератор с ручным приводом или трансформатор с выпрямителем, включаемый в сеть переменного тока.
Омметры, рассчитанные на измерения больших сопротивлений (больше 1 МОм), называют мегомметрами.
Косвенные методы измерения сопротивлений. Сопротивление резистора или другого элемента электрической цепи можно определить по показаниям вольтметра и амперметра (при постоянном токе), применяя закон Ома: R X =U/I (схемы рис. 6.18, а, б). По схеме на рис. 6.19 определяют сопротивление R x по показаниям одного вольтметра. В положении 1 переключателя П вольтметр измеряет напряжение сети U, а в положении 2 - напряжение на зажимах вольтметра U в. В последнем случае U B /R B = U x /R x . Отсюда
Косвенные методы применяют для измерения средних сопротивлений, а одним вольтметром измеряют также большие сопротивления. Точность этих методов значительно зависит от соотношения величин измеряемого сопротивления R x и внутренних сопротивлений амперметра (R a) и вольтметра (R B). Результаты измерения можно считать удовлетворительными по точности, если выполняются условия: R x ≥100R а (см. схему рис. 6.18, а); R x ≤R в /100 (см. схему рис. 6.18, 6); R X ≤ R B (см. схему рис. 6.19).
Методы и приборы сравнения. Для измерения малых и средних сопротивлений применяют метод сравнения измеряемого сопротивления R x с образцовым R o . Эти два сопротивления на схеме рис. 6.20 соединены последовательно, поэтому ток в них один и тот же. Величину его регулируют с помощью резистора R p , так, чтобы она не превышала допустимого тока для сопротивлений Rх и Ro U x /R x =Uo/Ro- Отсюда R X = R O U X /U 0 . Неизвестные падения напряжения U x и Uo измеряют вольтметром или потенциометром. Результаты измерения получаются более точными, если сопротивления R x и Ro одного порядка, а сопротивление вольтметра достаточно велико, так что присоединение его не влияет на режим основной цепи.
При измерении малых сопротивлений этим методом вольтметр подключают с помощью потенциальных зажимов, которые позволяют исключить сопротивления контактов основной цепи из результатов измерения.
Средние и большие сопротивления можно измерить методом замещения (рис. 6.21). Амперметром А измеряют ток, устанавливая переключатель П в положение 1, а затем 2. Напряжение на входных зажимах схемы одинаково, поэтому U - I x R x = IoRo. Отсюда R x = R o I o /I x
При измерении больших сопротивлений амперметр заменяют гальванометром с шунтом, чем значительно повышают точность измерения.
Наиболее точные результаты при измерении сопротивлений дают мостовые схемы, которые в практике применяют в различных вариантах в зависимости от величин измеряемых сопротивлений и требуемой точности измерения.
Чаще других можно встретить прибор, построенный по схеме (рис. 6.22), который в практике называют «одинарным мостом». В данном случае в мостовую схему входят сопротивления R 1 ;R 2 ;R;R x , которые образуют замкнутый контур. А, Б, В, Г из четырех ветвей (их называют «плечами моста»).
В одну диагональ схемы включен источник постоянного тока, в другую - гальванометр с двусторонней шкалой (нуль в середине шкалы).
Предположим, что при некотором сопротивлении R x другие сопротивления подобраны так, что ток в измерительной диагонали I г = 0, т. е. потенциалы V Б и V r одинаковы при замкнутых выключателях K 1 и К 2 . В этом случае I 1 =I 2 ;I x =I;I 1 R 1 =I x R x ;I 2 R 2 =IR.
Используя эти равенства, нетрудно получить выражение для измеряемого сопротивления R X = RR 1 /R 2 . Если сопротивления R 1 и R 2 одинаковые по величине, то R X = R. В приборе промышленного изготовления R - это набор резисторов (магазин сопротивлений), составленный по декадному принципу. На верхней крышке расположены переключатели, с помощью которых можно набрать в известных пределах любую величину сопротивления с точностью, которая определяется самой малой ступенью изменения сопротивления.
Для расширения пределов измерения величины R 1 и R 2 подбирают так, чтобы их отношение можно было изменить тоже по десятичной системе (например, R/R 2 = 100; 10; 1; 0,1; 0,01; 0,001; 0,0001).
Одинарные мосты применяют в основном для измерения средних сопротивлений. При измерении малых сопротивлений измеряемый элемент включают по особой схеме или применяют специальные мосты, предназначенные для этой цели.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Общие сведения
Электрические машины, действия которых основаны на электромагнитных явлениях и которые служат для преобразования механической энергии и электрическую, называют электромашинными генераторами, а преобразующие электрическую энергию в механическую - электродвигателями. Применяют также электрические машины для преобразования электрической энергии одних параметров в другие, которые называют преобразователями. Преобразовываться могут: род тока, частота, напряжение, число фаз и другие параметры электроэнергии.
Электрические генераторы приводятся во вращение паровыми и водяными турбинами, двигателями внутреннего сгорания и др. Электродвигатели служат для приведения в действие станков, различных машин, транспортного оборудования и др.
К электрическим машинам относят трансформаторы - статические аппараты, не имеющие движущихся частей, но по своему устройству и принципу действия, имеющие много общего с электрическими машинами.
Электрические машины обладают свойством обратимости, т. е. могут работать генератором. Если их вращать каким-либо двигателем или подводить к ним электроэнергию, они могут использоваться как электродвигатели. Однако при проектировании электромашин учитывают требования, предъявляемые особенностями их работы генератором или электродвигателем.
Электрические машины подразделяются на машины переменного и постоянного тока.
Электрические машины переменного тока разделяют на синхронные, асинхронные, коллекторные.
Наибольшее применение имеют синхронные генераторы переменного трехфазного тока и трехфазные асинхронные электродвигатели. Коллекторные электродвигатели переменного тока имеют ограниченное применение вследствие сложности устройства, обслуживания и более высокой стоимости. Основным их преимуществом является возможность регулирования скорости вращения в широких пределах, что затруднительно в асинхронных двигателях.
Электрические машины постоянного тока представляют собой сочетание машин переменного тока с механическим выпрямителем-коллектором, являющимся неотъемлемой частью этих машин. С помощью коллектора переменный ток преобразуется в постоянный.
Электрические машины постоянного тока имеют ограниченную область применения вследствие более высокой стоимости этих машин и сложности их эксплуатации, по сравнению с машинами переменного тока.
Трансформаторы
Трансформатором называется устройство, предназначенное для преобразования напряжения переменного тока одной величины в напряжение переменного тока другой величины.
Простейший трансформатор (рис. 2.1) состоит из замкнутого сердечника, набранного из отдельных, изолированных друг от друга листов трансформаторной стали. На сердечнике размещаются обмотки. Обмотка, которая подключается к источнику переменного тока, называется первичной. Обмотка, к которой присоединяют нагрузку, называется вторичной.
Переменный ток, протекая по первичной обмотке, создает магнитный поток Ф. Он пронизывает все обмотки одновременно и в каждой из них индуктирует перемеренную ЭДС, величина которой пропорциональна числу витков в обмотке. Чем больше витков, тем больше ЭДС:
где Е { - ЭДС первичной обмотки (ЭДС самоиндукции); Е 2 - ЭДС вторичной обмотки (ЭДС взаимоиндукции); 1 , и 2 - число витков в первичной и вторичной обмотках.
руемые ЭДС в обмотках равны напряжениям, действующим на первичной и вторичной обмотках:Следовательно, напряжение на вторичной обмотке тем больше, чем больше она имеет число витков. Отношение напряжения
на зажимах первичной обмотки к напряжению на вторичной обмотке называется коэффициентом трансформации К:
Трансформатор называется понижающим, если напряжение на вторичной обмотке меньше, чем напряжение на первичной обмотке (К>1).
Трансформатор называется повышающим, если напряжение на вторичной обмотке больше, чем напряжение на первичной обмотке (К<1).
При подключении потребителя по вторичной обмотке потечет ток I 2 , который создаст магнитный поток, направленный навстречу магнитному потоку первичной обмотки. Поток первичной обмотки уменьшится, это вызовет уменьшение в ней ЭДС самоиндукции Е 1 в результате чего в первичной обмотке увеличится ток I 1 . Это будет происходить до тех пор, пока магнитный поток первичной обмотки трансформатора не станет прежним.
Таким образом, с увеличением силы тока вторичной обмотки растет сила тока первичной обмотки, а при уменьшении силы тока во вторичной обмотке сила тока первичной обмотки уменьшается.
Если не учитывать потери в обмотках трансформатора, то можно считать мощности первичной и вторичной обмоток одинаковыми:
следовательно,
Это означает, что в повышающем трансформаторе увеличение напряжения во вторичной обмотке происходит за счет уменьшения силы тока в ней, а в понижающем трансформаторе уменьшение напряжения происходит за счет увеличения силы тока вторичной обмотки.
Коэффициент полезного действия трансформатора велик и находится в пределах 80-99 %. Иногда вместо трансформаторов применяются автотрансформаторы. Автотрансформатором называется такой трансформатор, у которого источник переменного тока и потребитель подключаются к разным точкам одной обмотки (рис. 2.1,б). Работает автотрансформатор так же, как и обычный трансформатор.
В условиях строительства трансформаторы применяются: для передачи электроэнергии; сварочных работ; питания электроинструментов; электропрогрева бетона и грунта; измерительных
Электрическое сопротивление постоянному току является основным параметром резисторов. Оно также служит важным показателем исправности и качества действия многих других элементов электрорадиоцепей - соединительных проводов, коммутирующих устройств, различного рода катушек и обмоток и т. д. Возможные значения сопротивлений, необходимость измерения которых возникает в радиотехнической практике, лежат в широких пределах - от тысячных долей ома и менее (сопротивления отрезков проводников, контактных переходов, экранировки, шунтов и т. п.) до тысяч мегом и более (сопротивления изоляции и утечки конденсаторов, поверхностное и объёмное сопротивления электроизоляционных материалов и т. п.). Наиболее часто приходится измерять сопротивления средних значений - примерно от 1 Ом до 1 МОм.
В зависимости от пределов измеряемых сопротивлений измерители сопротивлений подразделяются на миллиомметры (с нижним пределом в десятые доли миллиом); омметры (с нижним пределом в единицы Ом); килоомметры (с верхним пределом около 1 МОм); мегаомметры (с верхним пределом до 1000 МОм); тераомметры (с верхним пределом больше 106 МОм).
Целью данного курсового проекта является проектирование Омметра, измеряющего сопротивления на пределах 200 Ом и 2 Мом.
Рис.1.
Принцип работы:
В исходном положении переключатель находится в положение «0», конденсатор заряжен до напряжения U0, выходной сигнал сравнивающего устройства(СУ) имеет нулевой уровень. Сигнал начала измерения (момент времени t1) переводит переключатель в положение «1», при этом напряжение на не инвертирующем входе СУ в первый момент времени превышает напряжение, действующее на инвертирующем входе, и выходной сигнал СУ принимает единичный уровень. В процессе разряда конденсатора напряжение на не инвертирующем входе непрерывно падает и в момент времени, когда оно окажется ниже,(t2) выходной сигнал СУ возвращается к исходному нулевому уровню.
В результате на выходе СУ появится сигнал с длительностью, прямо пропорциональной величине измеряемого сопротивления.
Уравнение преобразования:
Преимущества:
Выходной величиной является время- удобная для квантования величина;
Достаточно высокая точность;
Широкий диапазон измерения;
Не требуются высокоомные образцовые резисторы;
Недостатки:
Может быть использован только для измерений практически безреактивных сопротивлений;
Невозможность измерения сопротивлений, зависящих от напряжения (непроволочных резисторов, диэлектриков);
Громоздкость.
Рис.3.Структурная схема преобразования сопротивления в ток
Принцип работы:
Схема содержит источник образцового напряжения, в цепь которого включено измеряемое сопротивление. Напряжение, приложенное к измеряемому сопротивлению, вызывает в цепи ток Ix, обратно пропорциональный измеряемому сопротивлению.
Уравнение преобразования:
Преимущества:
Простота;
Высокая точность дальнейшего измерения тока;
Не требуется образцовый высокоомный резистор
Недостатки:
Обратная зависимость тока в цепи от измеряемого сопротивления.
Рис.3.
Принцип работы:
Источник высокого напряжения создает в цепи ток: в цепи с добавочным сопротивлением R0 ток I0, а в цепи с измеряемым сопротивлением Rx- Ix; Отношение этих токов пропорционально измеряемому сопротивлению.
Уравнение преобразования:
Преимущества:
Простота;
Недостатки:
Нелинейная шкала;
Потребность в генераторе высокого напряжения;
Ограниченная точность.
а) с использованием идеального генератора тока
Рис.4.Структурная схема преобразования сопротивления в напряжение
Принцип работы:
Схема содержит источник образцового тока с очень большим входным сопротивлением, в цепь которого включается измеряемое сопротивление. Напряжение на резисторе прямопропорционально измеряемому сопротивлению.
Уравнение преобразования:
Недостатки:
Потребность в источнике тока с очень большим выходным током;
Потребность в усилителе с очень большим сопротивлением при последующем преобразовании напряжения.
Преимущества:
Большая чувствительность;
Простота.
б) с использованием реального источника тока
Рис.5.
Принцип работы:
Ток I0 создается источником напряжения U0 и равен U0 /R0, при входном сопротивлении усилителя много большем измеряемого он практически весь протекает через Rх, а напряжение на выходе усилителя будет пропорционально измеряемому сопротивлению.
Уравнение преобразования:
Недостатки:
Потребность усилителя с очень большим входным сопротивлением;
Низкая чувствительность;
Преимущества:
Прямая зависимость выходного напряжения от измеряемого сопротивления;
Простота.
в) метод делителя(напряжение снимается с Rх)
Рис.6.
Принцип работы:
На вход делителя, образованного измеряемым сопротивлением Rх и образцовым сопротивлением R0 >> Rх, подается стабилизированное постоянное напряжение U0; с резистора Rх снимается напряжение пропорциональное измеряемому сопротивлению.
Уравнение преобразования:
Преимущества:
Простота
Недостатки:
Потребность в высокоомном сопротивлении большей величины чем измеряемое;
Потребность в усилителе с очень большим входным сопротивлением при дальнейшем преобразовании напряжения.
г) метод делителя (напряжение снимается с R0)
Рис.7.
Принцип работы:
Аналогичен (в), с тем различием, что напряжение, пропорциональное измеряемому сопротивлению, снимается с образцового сопротивления R0 << Rх.
Уравнение преобразования:
Преимущества:
Нет потребности в высокоомном образцовом сопротивлении;
Простота
Недостатки:
Малая точность дальнейшего измерения напряжения;
Обратная зависимость напряжения от измеряемого сопротивления
Принцип работы:
Путем изменения соотношения R1/R2 и сопротивления R3 добиваются равновесия, определяемого отсутствием тока в цепи нуль-индикатора. При этом результат измерения определяют по значениям R1/R2 и сопротивления R3.
сопротивление напряжение усилитель погрешность
Рис.8.Структурная схема
Условие равновесия:
Преимущества:
Большая точность;
Высокая чувствительность;
Недостатки:
Потребность в высокоомных образцовых мерах;
При измерении сопротивлений в зависимости от их значений и необходимой точности измерения применяются различные способы.
Измерение сопротивлений методом амперметра – вольтметра. Метод определения сопротивлений с помощью амперметра и вольтметра является косвенным, так как в этом случае по показаниям приборов I и U , пользуясь законом Ома, находят искомое сопротивление:
 | (1) |
При измерении сопротивления этим методом приборы могут быть включены двумя способами (рис. 1), причем и в том, и в другом случае результаты не будут точными, если не ввести соответствующие поправки.
Рисунок 1 Схема измерения сопротивления с помощью амперметра и вольтметра.
Когда на схеме рис. 1 переключатель находится в положении 1, ошибка в определении сопротивления r X обусловливается тем, что вольтметр измеряет не только напряжение на сопротивлении, но и потерю напряжения в сопротивлении амперметра r A . Когда измеряемое сопротивление значительно больше сопротивления амперметра (r X »r A) , тогда падением напряжения в сопротивлении r A можно пренебречь и вычислять искомое сопротивление непосредственно по показаниям приборов по формуле (1). Если же сопротивления (r X ≈r A) , соизмеримы по значению, то для получения более точного результата необходимо пользоваться формулой:
 | (2) |
Когда на схеме (рис. 1) переключатель находится в положении 2, ошибка в определении сопротивления r X обусловливается тем, что амперметр показывает сумму двух токов, один из которых (I X) проходит через неизвестное сопротивление r X , другой (I U) проходит через вольтметр: I=I X +I U . Если при этом измеряемое сопротивление значительно меньше сопротивления вольтметра (r X «r U) , то током I U , проходящим через вольтметр, можно пренебречь и искомое сопротивление можно вычислить непосредственно по показаниям приборов, воспользовавшись формулой (1). Если же эти сопротивления соизмеримы по значению, то для получения более точного значения r X пользуются формулой:
 | (3) |
Рассмотренный косвенный метод измерения сопротивлений не всегда удобен, так как требует затрат времени на дополнительные вычисления. Кроме того, он отличается невысокой точностью из-за влияния внутренних сопротивлений приборов.
Измерение сопротивлений омметром. Для непосредственного измерения сопротивлений служат специальные приборы – омметры, которые представляют собой комбинацию магнитоэлектрического миллиамперметра и специальной измерительной схемы (рис. 2).
Рисунок 2. Схема измерения омметра.
Шкалу такого прибора градуируют в омах. На схеме (рис. 2) последовательно с миллиамперметром r A включены резистор с сопротивлением r X , регулируемый добавочный резистор с сопротивлением r Р и источник питания. В этом случае шкала прибора обратная, так как с увеличением измеряемого сопротивления ток в приборе уменьшается:
 | (4) |
где U – рабочее напряжение омметра. При неизменном U показание прибора зависит только от измеряемого сопротивления r X , так как каждому значению r X соответствует определенное значение тока I X . Это позволяет шкалу миллиамперметра отградуировать в омах.
Показания омметров зависят от значения э. д. с. источника питания, которая с течением времени уменьшается, что является существенным недостатком этих приборов. Для того чтобы при изменении э. д. с. источника рабочее напряжение U оставалось постоянным, омметры снабжают специальным добавочным сопротивлением r Р , с помощью которого регулируют прибор перед измерением (регулировка нуля) .
На практике чаще всего применяются омметры, показания которых не зависят от э. д. с. источника питания. В качестве таких омметров используют магнитоэлектрические логометры – приборы, у которых отсутствует механическое устройство для создания противодействующего момента. Магнитоэлектрический логометр состоит из двух катушек, закрепленных на одной оси под углом 90° и жестко связанных друг с другом.
Катушки помещены в поле постоянного магнита (рис. 10.12).
Рисунок 2. Устройство логометра.
Токи к ним подводятся от общего источника питания через гибкие проводники, которые практически не создают противодействующего момента. Последовательно с одной из катушек включен постоянный добавочный резистор с сопротивлением r Д
а в цепь другой катушки – резистор с измеряемым сопротивлением r X
. Катушки с последовательно включенными сопротивлениями образуют две параллельные цепи. При этом токи, протекающие через катушки, соответственно равны 
и 
, где r 1
, и r 2
–
соответственно сопротивления катушек.
Под действием токов, протекающих через катушки, создаются два вращающих момента, направленных встречно друг другу и зависящих от положения катушек в пространстве и
где 
– коэффициенты пропорциональности, зависящие от положения катушек в магнитном поле; α –
угол отклонения плоскости катушки 1
относительно вертикальной оси OO¢.
Под влиянием вращающих моментов подвижная система прибора поворачивается до тех пор, пока не окажется в равновесном состоянии при М 1 =М 2 .Отсюда или
 | (5) |
Из (5) следует, что отклонение подвижной системы прибора определяется только отношением токов. Угол отклонения подвижной системы прибора при неизменных значениях сопротивлений r 1 ,r 2 ,r Д , зависит только от измеряемого сопротивления r X и не зависит от напряжения источника питания. Последнее обстоятельство является существенным при использовании логометров в качестве приборов, предназначенных для измерения неэлектрических величин.
В цепях переменного тока применяют логометры электромагнитной и электродинамической систем. Логометры электромагнитной системы используют для измерения частоты, емкости, индуктивности и других величин. Электродинамические логометры применяют для измерения различных величин в цепях переменного тока. В частности, их широко используют в качестве фазометров.
Измерение сопротивлений мостовым методом. Мостовой метод (рис. 3) позволяет наиболее точно измерять сопротивления.
Рисунок 3. Схема мостового измерения сопротивлений.
В одно из плеч моста включают резистор с сопротивлением r X , а в другие три плеча – регулируемые и известные по значению сопротивления r 1 ,r 2 ,r 3 . К точкам моста а и b подключен источник питания постоянного тока, а в диагональ моста между точками c и д включен магнитоэлектрический гальванометр Г. При измерении сопротивления r X значения трех других сопротивлений изменяют таким образом, чтобы наступило равновесие моста, при котором ток в цепи гальванометра становится равным нулю. Равновесие моста наступает при условии, когда разность потенциалов между точками с и д равна нулю. Поэтому при равновесном состоянии моста как через плечи ас и сb проходят одинаковые токи: I 1 =I 2 ; так и через плечи ад и дb: I 3 =I 4 . Исходя из этого, для схемы (рис.3) можно записать:
| (6) |
Наряду с уравновешенными мостами для измерения сопротивлений широко применяются неуравновешенные мосты, позволяющие более быстро производить измерение сопротивлений (но менее точно, так как их показания зависят от стабильности напряжения источника питания). Значение измеряемого сопротивления в этих мостах определяют непосредственно по показаниям прибора. В неуравновешенных мостах часто используют в качестве измерительного прибора магнитоэлектрические логометры, позволяющие повысить точность измерения.
Уравновешивание мостов можно производить вручную или автоматически. Автоматическое уравновешивание применяют в тех случаях, когда необходимо следить за изменением измеряемого сопротивления и управлять его значением.
Измерение сопротивления прямым и косвенным методами.
Подготовка приборов к измерению сопротивления
1.1. В7-26
Переключатель рода работ перевести в положение «r » и проверить нулевое положение указателя при замкнутых накоротко гнездах «r » и «*» (рис.1). Затем разомкнуть гнезда и установить указатель (стрелку) в положение «∞» на шкале ручкой «Устан. “∞”» (для ).
Переключатель рода работ выставить в положение «». Выбрать шкалу прибора. Рис. 1
3. Измерение сопротивлений прямым методом.
2
.1
На магазине сопротивлений установить:
(Ом), (кОм).
2.2. Подключить R X к В7-26 (рис.2) и измерить его величину. Конечное значение шкалы R k = Ом (10 n – множитель шкалы). Записать R изм , R k , K П .
2.3. Подключить R X к Щ4313 (рис.3) и измерить его величину.Записать значения R изм , R k , коэффициентов a и b Рис.2
(
см.
паспорт прибора), вычислить класс
точности K
П
прибора.
Для мультиметра Щ4313
класс точности определяется по формуле:
,
Рис. 3
2.4. С учетом инструментальной погрешности результат измерений прибором В7-26
записать в виде:
,
где R изм – измеренное значение, R K – конечное значение шкалы прибора.
2.5. Результат измерений прибором Щ4313 записать в виде:
2.6. На магазине сопротивлений установить R 2 = (кОм) и выполнить пункты 2.1. - 2.5.
3. Измерение сопротивлений R 1 и R 2 косвенным методом.
3.1. Собрать схему (рис. 4). Установить на источнике питания Е = (В).
,
I
K
– конечное значение шкалы. R
V
= 30 МОм. Записать результаты измерений
тока и напряжения.
,
Рис.
4
.
Записать результат измерения сопротивлений R 1 (R 2 ) с учётом инструментальной погрешности косвенных измерений:
Методическая погрешность
измерений:
, 
.
Поправка П
= -
R
A
.
Окончательный результат измерений:
3.2 Собрать схему (рис. 5). Записать результаты измерений тока и напряжения:
;
.
З
аписать
результат измерения с учётом
инструментальной погрешности
косвенных измерений:
Рис. 5
Методическая погрешность измерений:
; 
.
Поправка на методическую погрешность:
.
Случайная погрешность поправки П :
Результат измерений:
.
