10.3. Измерение сопротивлений
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:
(10.13)
При измерении сопротивления этим методом приборы могут быть включены двумя способами (рис. 10.10), причем и в том, и в другом случае результаты не будут точными, если не ввести соответствующие поправки.
Когда на схеме рис. 10.10 переключатель находится в положении 1, ошибка в определении сопротивления rx обусловливается тем, что вольтметр измеряет не только напряжение на сопротивлении, но и потерю напряжения в сопротивлении амперметра rA. Когда измеряемое сопротивление значительно больше сопротивления амперметра (rx >> rA), тогда падением напряжения в сопротивлении rA можно пренебречь и вычислять искомое сопротивление непосредственно по показаниям приборов по формуле (10.13). Если же сопротивления rx и rA соизмеримы по значению, то для получения более точного результата необходимо пользоваться формулой
(10.14)
Когда на схеме рис. 10.10 переключатель находится в положении 2, ошибка в определении сопротивления rx обусловливается тем, что амперметр показывает сумму двух токов, один из которых (Ix) проходит через неизвестное сопротивление rx, другой (IU) проходит через вольтметр: I = Ix + IU. Если при этом измеряемое сопротивление значительно меньше сопротивления вольтметра (rx 3 / 5 345> Следующая >>>
Источник
31. Измерение электрического сопротивления цепи
Электрическое сопротивление проводов является одним из основных параметров цепи, так как его величина определяет значение передаваемого сигнала, а следовательно, и качество связи. Для измерений используется мост постоянного тока.
Измерение электрического сопротивления цепи из проводов одинакового диаметра и материала выполняют по схеме, приведенной на рисунке 3.1
После замыкания ключа Кл 1 необходимо уравновесить мост переменным сопротивлением RМ так, чтобы в диагонали моста ток не протекал, при этом стрелка гальванометра отклоняться не должна. При отсутствии тока в диагонали моста выполняется условие R1Rx=R2RМ, откуда
,
где Rx – сопротивление измеряемой цепи плюс сопротивление измерительных проводов, Ом;
n = R2/R1 – отношение сопротивлений постоянных плеч мостов;
RМ – сопротивление переменного плеча моста, отсчитываемое по показаниям курбеля измерительного прибора. Сопротивление измерительных проводов определяется заранее и вычитается из величины Rx.
Методика проведения измерений такова. Сначала включается ключ Кл2, затем ключ Кл1 для предотвращения влияния емкости измеряемой цепи на гальванометр. Выключение производят в обратном порядке. Измеренная величина приводится к t = 20 °С:
,
где R20 – сопротивление цепи постоянному току, приведенное к 20 °С, Ом;
Rt – измеренная величина при температуре t, Ом;
α – температурный коэффициент сопротивления материалов проводов: для меди 0,0039, для алюминия 0,004, для стали 0,0046, для биметалла 0,0041;
tср – средняя температура почвы на глубине прокладки кабеля или температура воздуха для ВЛС; 
, здесь tA и tБ – соответственно температуры на ст. А и ст. Б.
32. Измерение рабочей емкости цепи
Цепи кабельных линий связи имеют значительную электрическую емкость, которая определяет такие важные параметры цепи, как затухание, волновое сопротивление, фазовая характеристика, взаимное влияние между цепями. Для уменьшения взаимного влияния между цепями в кабелях подключают симметрирующие емкости.
Рабочая емкость за висит от емкости между проводами Саб и от частичных емкостей проводов относительно земли (металлической оболочки) Саз, Сбз. Таким образом, общая рабочая емкость цепи определится выражением
Для кабелей разного типа емкость Ср может составлять от 20 до 50 нФ/км. При выполнении измерений рабочей емкости на КЛС все жилы, кроме измеряемой, должны быть соединены между собой и с металлической оболочкой кабеля, а жилы измеряемой цепи на противоположном конце разомкнуты.
Рабочая емкость может быть измерена методами баллистического гальванометра и сравнения. Схема измерений первым методом приведена на рисунке 3.3, а. Для подключения измеряемой цепи к прибору нажимают кнопку К и потенциометром Rп устанавливают номинальное напряжение. Затем кнопку размыкают и измеряемую цепь подключают к зажимам Л1 и 3. Когда ключ Кл находится в положении 1, заряжается измеряемая цепь. Затем ключ быстро переводят в положение 2, и цепь разряжается через гальванометр Г. Величину измеряемой рабочей емкости цепи С отсчитывают по максимальному отклонению стрелки гальванометра, шкала которого при номинальном напряжении батареи заранее отградуирована в величинах емкости.
Измерение методом сравнения производят по схеме, приведенной на рисунке 3.3, б. Для определения емкости необходимо выполнить два измерения. При первом ключи К и Кл устанавливают в положение 1 и регистрируют положение стрелки гальванометра A1 при коэффициенте шунтирования N1. В данном случае определяется количество электричества, протекающего через гальванометр Г при заряде образцового конденсатора Собр. Затем ключ Кл переводят в положение 2 и регистрируют соответственно величины А2 и N2. Таким образом, при втором измерении устанавливают количество электричества, протекающего через гальванометр при заряде измеряемой цепи. Для определения рабочей емкости необходимо выполнить сравнение величин, полученных при первом и втором измерениях:
,
где А1, A2 – углы отклонения стрелки гальванометра при первом и втором измерениях;
N1, N2 – коэффициенты шунтирования при первом и втором измерениях.
После каждого измерения линию и образцовый конденсатор необходимо зарядить нажатием кнопки Кр при выключенном ключе К.
Источник
Измерение токов, напряжений и сопротивлений
Измерение тока, потребляемого электрическими цепями, производится амперметрами — электроизмерительными приборами, включенными последовательно в цепь, в которой измеряется ток. Обмотку амперметра выполняют из небольшого числа витков толстого провода, поэтому она характеризуется оченьмалым сопротивлением.Малое сопротивление необходимо для того, чтобы сопротивление цепи, в которой производится измерение тока, при включении амперметра практически не изменялось. При этом мощность, потребляемая прибором, также оказывается небольшой.
Включенные таким образом амперметры используются как приборы непосредственной оценки — они показывают непосредственно числовое значение измеряемого тока.
В цепях постоянного тока в основном используются амперметры магнитоэлектрической, реже — электромагнитной систем. Обмотка амперметра может допускать ограниченное значение измеренного тока. Для расширения предела измерения амперметра в электрических цепях постоянного тока используют шунты — специальные тарированные резисторы, включаемые параллельно с амперметром (рис. 4, а).
Сопротивление шунта Rш, как следует из схемы (рис. 4,а), включено параллельно сопротивлениюRаобмотки амперметра, поэтому токIэлектрической цепи распределяется по соответствующим параллельным ее ветвям обратно пропорционально сопротивлениям:
где Iш— ток в цепи шунта;Iа— ток в цепи амперметра (показание амперметра).
Для схемы (см. рис. 4, а) справедливо следующее соотношение между токами :
С учетом этого измеряемый ток в электрической цепи можно определить по показаниям амперметра и известным значениям сопротивлений обмотки амперметра и шунта:
Из уравнения видно, что для расширения предела измерения амперметра в 2 раза сопротивление шунта должно быть таким же маленьким, как и сопротивление амперметра Rш= Rа. Для увеличения предела измерений вNраз сопротивление шунта должно быть меньше сопротивления амперметра в (N – 1) раз:
В ряде случаев шкала амперметра градуируется с учетом наличия шунта, при этом измеряемый ток в электрической цепи отсчитывается непосредственно по шкале прибора.
Измерение напряженияв электрических цепях осуществляется с помощью вольтметров — электроизмерительных приборов, включенных параллельно участку цепи, на котором измеряется напряжение. Обмотку вольтметра выполняют из большого числа витков тонкого провода, поэтому она характеризуется оченьбольшим сопротивлением.Большое сопротивление необходимо для того, чтобы сопротивление участка цепи, на котором производится измерение напряжения, при включении вольтметра практически не изменялось. При этом мощность, потребляемая прибором, оказывается небольшой.
Включенные таким образом вольтметры используются как приборы непосредственной оценки — они показывают непосредственно числовое значение измеряемого напряжения.
В цепях постоянного тока обычно используются вольтметры магнитоэлектрической и электромагнитной систем. С целью расширения предела измерения вольтметров последовательно с обмоткой включают тарированные добавочные резисторы, помещаемые внутри прибора или отдельно от него (см. рис. 4, б).
При наличии добавочного сопротивления Rдоб, включенного последовательно с обмоткой вольтметра, имеющей сопротивлениеRв, подлежащее измерению напряжениеUраспределяется пропорционально этим сопротивлениям:
где Uв— напряжение на зажимах вольтметра (показания вольтметра);Uдоб— напряжение, приложенное к добавочному сопротивлению.
Измеряемое напряжение U = Uв+ Uдоб. С учетом этого измеряемое напряжение определяют по показаниям вольтметраUви известным сопротивлениям обмотки вольтметра и добавочного сопротивления:
Для расширения пределов измерения значений напряжения в Nраз сопротивление добавочного сопротивления должно быть больше большого внутреннего сопротивления вольтметра в (N ‑ 1)раз.
Во многих случаях шкала вольтметра градуируется с учетом включенного последовательно с его обмоткой добавочного сопротивления, при этом измеряемое напряжение, действующее на зажимах электрической цепи, отсчитывается непосредственно по шкале прибора.
Измерение электрических сопротивленийосуществляется разными методами. Широко используется метод амперметра и вольтметра, основанный на применении закона Ома к участку электрической цепи, который содержит измеряемое сопротивление. По падению напряжения на участке цепи и току представляется возможным определить его сопротивлениеRx:
где U— напряжение, подводимое к измеряемому сопротивлению;I — ток в цепи измеряемого сопротивления.
Измерение больших электрических сопротивленийметодом амперметра и вольтметра осуществляется по схеме (рис. 5,а) и используется в тех случаях, когда измеряемое сопротивление значительно больше сопротивления обмотки амперметра, последовательно с которой оно включено. При этом пренебрегают падением напряжения на сопротивлении обмотки амперметра, считая, что подводимое напряжение полностью приложено к измеряемому сопротивлению. При точном определении измеряемого сопротивления с учетом ошибки, вносимой амперметром, его значение рассчитывается по формуле
где Rа— сопротивление обмотки амперметра.
Измерение малых электрических сопротивленийметодом амперметра и вольтметра осуществляется по схеме (рис. 5,б), которая позволяет исключить влияние сопротивления обмотки амперметра на точность определения измеряемого сопротивления и используется в тех случаях, когда сопротивление обмотки амперметра соизмеримо с измеряемым сопротивлением. При этом пренебрегают током через большое сопротивление обмотки вольтметраRв. Для точного определения сопротивления с учетом погрешности, вносимой вольтметром, его значение рассчитывается так:
Источник