Лекция 24.03.2020
Все существующие методы измерений сопротивления можно поделить на непосредственные и косвенные.
Применяются следующие методы измерения сопротивлений:
1. Метод вольтметра – амперметра.
2. Метод моста (Уинстона – одинарный, Томпсона - двойной).
3. Омметром логометрической системы.
Обмотки при измерении сопротивления должны находиться в практически холодном состоянии, и температура различных частей обмоток не должна отличаться более, чем на 3 °С. У неподвижных обмоток измерения проводят на выводах, а у вращающихся – на коллекторе или контактных кольцах.
Метод амперметра-вольтметра. Основан на измерении тока, протекающего через измеряемое сопротивление и падения напряжения на нем.
Рисунок 1
Применяют две схемы измерения: измерение больших сопротивлений (рис. а) и измерение малых сопротивлений (рис. 1б). По результатам измерения тока и напряжения определяют искомое сопротивление. Для схемы рис. а искомое сопротивление и относительная методическая погрешность измерения определяются
где Rx - измеряемое сопротивление; Rа - сопротивление амперметра.
Для схемы (рис. 1б) искомое сопротивление и относительная методическая погрешность измерения определяются:
где Rв -сопротивление вольтметра.
Схемы измерения сопротивления обмоток трёхфазных электродвигателей при соединении обмоток в звезду и в треугольник представлены на рисунке 2.
Рисунок 2
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. Во избежание нагрева сопротивления и, соответственно, снижения точности измерений, ток в схеме измерения не должен превышать 20% номинального.
Рекомендуется проводить 3-5 измерений при различных значениях тока. За результат, в данном случае, принимается среднее значение измеренных сопротивлений.
Сопротивление провода зависит от температуры. Пересчет сопротивления на рабочую температуру:
R20 – сопротивление провода при 20°С, α=0,004 для меди, α=0,0042 для алюминия.
Если сопротивление вольтметра отличается от измеряемого более, чем в 100 раз, то необходимо учесть внутреннее сопротивление прибора.
При измерении важно правильно выбрать значение постоянного тока. Оно выбирается таким образом, чтобы адиабатическое повышение температуры проверяемой обмотки за время измерения не возросло более, чем на 1 °С. Это составляет примерно 15 – 20 % от номинального тока при времени измерения 1 мин.
Адиабатическим называется изменение температуры, происходящее без изменения количества тепла, содержащегося в данной массе воздуха. Адиабатическое изменение температуры зависит от содержания водяного пара в поднимающемся воздухе.
Результаты измерения одного и того же сопротивления не должны отличаться от среднего значения более, чем на 0,5%.
Обычно сопротивление задаётся в чертежах с допуском 5% от номинального.
Причины припуска:
- Сечение провода по длине колеблется в пределах допуска;
- Провод при намотке вытягивается на 5 – 8%.
- Погрешность числа витков при намотке.
Метод моста. Измерительный мост - это обычно четырехплечая электрическая цепь, составленная из резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, предназначенная для определения отношения параметров этих компонентов. К одной паре противоположных полюсов цепи подключается источник питания, а к другой - нуль-детектор. Измерительные мосты применяются только в тех случаях, когда требуется наивысшая точность измерения.
Наилучшие трансформаторные измерительные мосты переменного тока характеризуются погрешностью (измерения отношения) порядка 0,0000001%. Простейший мост для измерения сопротивления носит имя своего изобретателя Ч.Уитстона. (одинарный)
Одинарный мост
Рисунок 3 – Мост Уинстона
Для измерения сопротивлений в диапазоне от 1 Ом до 1 МОм применяют одинарные мосты постоянного тока типа ММВ, Р333, МО-62 и др.
Погрешность измерений данными мостами достигает 15% (мост ММВ).
Плечи одинарных мостов выполняют из магазинов сопротивлений.
Двойной мост
Рисунок 2 – Мост Томпсона
В двойных мостах сопротивления соединительных проводов при измерениях неучитываются, что представляет возможность измерять сопротивления до 10-6 Ом.
Измерения омметром
Метод непосредственной оценки. Предполагает измерение сопротивления постоянному току с помощью омметра.
Измерения омметром дают существенные неточности. По этой причине данный метод используют для приближенных предварительных измерений сопротивлений и для проверки цепей коммутации.
На практике применяют омметры типа М57Д, М4125, Ф410 и др. Диапазон измеряемых сопротивлений данных приборов лежит в пределах от 0,1 Ом до 1000 кОм.