Измерение добротности катушек.

НАЗНАЧЕНИЕ

Измеритель добротности Е9-5А (рис.П2.1) предназначен для измерения с непосредственным отсчетом эффективной добротности катушек индуктивности. Прибор также находит широкое применение для измерения величины емкости и тан­генса угла потерь конденсаторов, индуктивности катушек.

Рисунок П2.1 – передняя панель измерителя добротности E9-5A

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

2.1. Диапазон измерения добротности от 5 до 1200. Прибор имеет две основные шкалы отсчета добротности:

а) Q =0—100 единиц;

б) Q=0—400 единиц.

Для измерения добротности свыше 400 единиц пользуются множителями 1,5; 2; 3 вольтметра уровня.

2.2. Погрешность измерения добротности в нормальных условиях:

а) на частотах 15-100 Мгц — ± 10%;

б) на частотах 100-250 Мгц не нормируется.

2.3. Диапазон частот прибора 15—250 Мгц. Последний разбит на 5 поддиапазонов:

а) 15- 26 Мгц;

б) 26- 45 Мгц;

в) 45- 75 Мгц;

г) 75-130 Мгц;

д) 130-250 Мгц.

Перекрытие по частоте поддиапазонов генератора 2—4%. 3.4. Погрешность градуировки генератора по частоте ± 2%. 3.5. Пределы изменения емкости конденсатора измерительного блока от 10 до 100 пф.

2.4. Погрешность низкочастотной градуировки конденсато­ра измерительного блока ± 1 пф.

2.5. Индуктивность конденсатора измерительного блока не превышает 12,5 см при емкости конденсатора 100 пф.

2.6. Определение частотной погрешности конденсатора из­мерительного блока производится по формуле:

                                   (П2.12.1)

где: C — частота, при которой производится измерение;

С — емкость конденсатора в рабочей точке;

L — собственная индуктивность конденсатора при рабо­чем значении емкости С.

Емкость конденсатора на измеряемой частоте определяется по формуле:

                                    (П2.12.2)

2.7. Нормальные условия эксплуатации прибора:

- температура окружающей среды — + 20 ±5°С;

- относительная влажность — 65±15% при температуре воздуха +20±5°С;

- атмосферное давление — 750 ±30 мм рт ст.

2.8. Рабочие условия эксплуатации прибора:

- температура окружающей среды от + 10°С до + 35°С;

- относительная влажность — до 80% при температуре окружающей среды + 20°С.

2.9. Дополнительная погрешность прибора от изменения температуры на каждые 10°С изменения температуры не превышает:

- по добротности— ± 5%;

- по частоте — ± 1 %;

- по емкости — ± 0,5 пф.

2.10. Габаритные размеры прибора 450Х250Х330мм,

3. 11. Вес прибора не более 13 кг.

2.12. Питание прибора осуществляется от сети 220 в + 10%

с частотой 50 гц ± 1%. Мощность, потребляемая прибором от сети, не более 130 ва.

2.13. Среднее время безотказной работы (Тср.) равно 1400 часов.

КОНСТРУКЦИЯ

Конструктивно прибор выполнен в виде четырехблоков:

генераторного, измерительного, усилительного и блока питания, которые крепятся к передней панели прибора.

В левой части прибора расположен генераторный блок, в правой - измерительный и усилительный, в центре - блок питания. Генераторный блок смонтирован в отдельном корпусе, в котором крепится кинематический механизм переключения диапазонов, конденсатор переменной емкости, контурные катушки индуктивности, лампа Л1 - (6НЗП).

Вращение ротора конденсатора переменной емкости и шкалы, проградуированной в Мгц, осуществляется ручкой „ЧАСТОТА, MHz" через верньерное устройство.

Измерительный блок собран на отдельном основании и включает в себя:

- измерительный конденсатор;

- индуктивный делитель;

- клеммное устройство.

Для уменьшения потерь в конденсаторе используются высокочастотные материалы: фторопласт и высокочастотная керамика.

Усилительный блок смонтирован на отдельном шасси, на котором крепятся лампы Л4(6Н2П-ЕВ) и Л5(СПП), а также потенциометры R21, R29, R30, R31, R33.

Блок питания смонтирован на отдельном шасси, на котором установлен феррорезонансный трансформатор, полупроводниковые диоды на мостике, электролитические конденсаторы.

На передней стенке прибора установлены колодка питания для подключения прибора к сети и держатель предохранителя.

 

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

 

Блок-схема прибора приведена на рис. П2.2.

Рисунок П2.2 – Блок схема прибора

Измерительный контур представляет собой последова­тельный колебательный контур, состоящий из катушки ин­дуктивности L и конденсатора С (рис. П2.3).

В контур вводится напряжение, снимаемое с генератора. Катушку индуктивности можно рассматривать как контур, состоящий из L, г и Со, где, Со—собственная емкость ка­тушки.

Катушка может быть представлена в виде эквивалентных параметров rэфф. и L эфф. (рис. П2.4).

 

Рисунок П2.3 - Измерительный контур

 

Рисунок П2.4 - Эквивалентная схема

Измерения на приборе позволяют определить эффектив­ную добротность катушки индуктивности.

                                   (П2.12.3)

или отношение

,                                   (П2.12.4)

где е — напряжение генератора, вводимое в контур, измеряется вольтметром уровня (VI);

Е — напряжение на реактивном элементе контура при резо­нансе. Измеряется Q — вольтметром (V2).

При резонансе ток в контуре равен (при условии, что активным сопротивлением конденсатора можно пренебречь)

                                     (П2.12.5)

Напряжение на конденсаторе С:

                                   (П2.12.6)

При резонансе

;                                (П2.12.7)

                     (П2.12.8)

 

Принцип действия измерителя добротности заключается в измерении напряжения, вводимого в контур (е), и напря­жения на реактивном элементе контура при резонансе (Е).

При e=const показания Q—вольтметра, измеряющего напряжение Е, пропорциональны Qэфф, и его шкала может быть проградуирована в единицах добротности.

Величину истинной добротности Q можно получить по формулам:

                              (П2.12.9)

                           (П2.12.10)

где w — частота, на которой производится измерение;

Со — собственная емкость катушки; L — индуктивность;

С1 — емкость конденсатора, при которой измерена Qэфф.

Практически расхождение между Q и Qэфф не превосходит 5—10% при измерениях с минимальной емкостью измерительного конденсатора.

    5. УКАЗАНИЯ ПО РАБОТЕ

Меры безопасности

5.1.1. При работе с прибором обслуживающий персонал должен выполнять общие правила работы с электрическими установками.

5.1.2. Лица, допущенные к работе с прибором, должны иметь соответствующую квалификацию и подготовку.

 5.2 Расположение органов управления.

На левой стороне лицевой панели размещены:

ручка переключателя диапазонов частот «ДИАПАЗОНЫ»;

ручка плавной настройки частоты «ЧАСТОТА, MHz»;

ручка установки нуля при измерениях DQ «НУЛЬ DQ».

Справа помещаются:

ручка измерительного конденсатора «ЕМКОСТЬ, pF»;

переключатель шкал измерения добротности «ШКАЛЫQ»;

ручка установки уровня «УСТАНОВКА К»;

тумблер «СЕТЬ».

В центре под стрелочными приборами находится ручка установки нуля Q — вольтметра «НУЛЬ Q».

Подготовка к измерениям.

 Ручку «УСТАНОВКА К» поставить в крайнее левое положение. Шнур питания присоединить к фишке на задней стенке прибора и включить вилку в сеть. Включить тумблер «СЕТЬ», при этом должна загореться индикаторная лампочка. Прогреть прибор в течение 15 минут. Если прибор находится некоторое время в условиях повышенной влажности, необходимо выдержать его в нормальных условиях (температура 20±5°С, относительная влажность 65 ±15%, давление 750 ±30 мм, pm. cm.) в течение 24 часов и прогреть его перед измерениями в течение 30 минут.

Проведение измерений.

Метод расстройки частоты

Подключить измеряемую катушку к клеммам «Lx». К двум передним клеммам подключить волномер. Настроить контур в резонанс ручкой «ЕМКОСТЬ, pF» и измерить с помощью волномера частоту f₀. Заметив значение добротности Q, добиться показания прибора 0,50 с помощью ручки «ЧАСТОТА, MHz». Волномером измерить частоту f₁, а затем расстроить контур в противоположную сторону и измерить частоту f₂.

Добротность контура определяется по формуле:

                 (П2.12.11)     

Методом расстройки частоты определяется истинное значение добротности контура.

Метод расстройки емкости

Настроить контур в резонанс. Заметить значение емкости и добротности. Затем ручкой „ЕМКОСТЬ, pF" расстроить контур в обе стороны от резонанса до получения показаний вольтметра 0,50 в каждом случае, замечая емкость рас­стройки deltaC1 и deltaС2. Добротность определяется по формуле:

                                              (П2.12.12)

где:

 DC и C в пикофарадах.

Метод расстройки емкости дает эффективноезначение добротности.  

Измерение больших емкостей

 Емкости более 90 пф включаются в контур последовательно со вспомогательной катушкой индуктивности. Все параметры определяются по формулам (П2.12.17—23).

      6. УКАЗАНИЯ ПО ПОВЕРКЕ  

НАЗНАЧЕНИЕ

Измеритель добротности Е9-5А (рис.П2.1) предназначен для измерения с непосредственным отсчетом эффективной добротности катушек индуктивности. Прибор также находит широкое применение для измерения величины емкости и тан­генса угла потерь конденсаторов, индуктивности катушек.

Рисунок П2.1 – передняя панель измерителя добротности E9-5A

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

2.1. Диапазон измерения добротности от 5 до 1200. Прибор имеет две основные шкалы отсчета добротности:

а) Q =0—100 единиц;

б) Q=0—400 единиц.

Для измерения добротности свыше 400 единиц пользуются множителями 1,5; 2; 3 вольтметра уровня.

2.2. Погрешность измерения добротности в нормальных условиях:

а) на частотах 15-100 Мгц — ± 10%;

б) на частотах 100-250 Мгц не нормируется.

2.3. Диапазон частот прибора 15—250 Мгц. Последний разбит на 5 поддиапазонов:

а) 15- 26 Мгц;

б) 26- 45 Мгц;

в) 45- 75 Мгц;

г) 75-130 Мгц;

д) 130-250 Мгц.

Перекрытие по частоте поддиапазонов генератора 2—4%. 3.4. Погрешность градуировки генератора по частоте ± 2%. 3.5. Пределы изменения емкости конденсатора измерительного блока от 10 до 100 пф.

2.4. Погрешность низкочастотной градуировки конденсато­ра измерительного блока ± 1 пф.

2.5. Индуктивность конденсатора измерительного блока не превышает 12,5 см при емкости конденсатора 100 пф.

2.6. Определение частотной погрешности конденсатора из­мерительного блока производится по формуле:

                                   (П2.12.1)

где: C — частота, при которой производится измерение;

С — емкость конденсатора в рабочей точке;

L — собственная индуктивность конденсатора при рабо­чем значении емкости С.

Емкость конденсатора на измеряемой частоте определяется по формуле:

                                    (П2.12.2)

2.7. Нормальные условия эксплуатации прибора:

- температура окружающей среды — + 20 ±5°С;

- относительная влажность — 65±15% при температуре воздуха +20±5°С;

- атмосферное давление — 750 ±30 мм рт ст.

2.8. Рабочие условия эксплуатации прибора:

- температура окружающей среды от + 10°С до + 35°С;

- относительная влажность — до 80% при температуре окружающей среды + 20°С.

2.9. Дополнительная погрешность прибора от изменения температуры на каждые 10°С изменения температуры не превышает:

- по добротности— ± 5%;

- по частоте — ± 1 %;

- по емкости — ± 0,5 пф.

2.10. Габаритные размеры прибора 450Х250Х330мм,

3. 11. Вес прибора не более 13 кг.

2.12. Питание прибора осуществляется от сети 220 в + 10%

с частотой 50 гц ± 1%. Мощность, потребляемая прибором от сети, не более 130 ва.

2.13. Среднее время безотказной работы (Тср.) равно 1400 часов.

КОНСТРУКЦИЯ

Конструктивно прибор выполнен в виде четырехблоков:

генераторного, измерительного, усилительного и блока питания, которые крепятся к передней панели прибора.

В левой части прибора расположен генераторный блок, в правой - измерительный и усилительный, в центре - блок питания. Генераторный блок смонтирован в отдельном корпусе, в котором крепится кинематический механизм переключения диапазонов, конденсатор переменной емкости, контурные катушки индуктивности, лампа Л1 - (6НЗП).

Вращение ротора конденсатора переменной емкости и шкалы, проградуированной в Мгц, осуществляется ручкой „ЧАСТОТА, MHz" через верньерное устройство.

Измерительный блок собран на отдельном основании и включает в себя:

- измерительный конденсатор;

- индуктивный делитель;

- клеммное устройство.

Для уменьшения потерь в конденсаторе используются высокочастотные материалы: фторопласт и высокочастотная керамика.

Усилительный блок смонтирован на отдельном шасси, на котором крепятся лампы Л4(6Н2П-ЕВ) и Л5(СПП), а также потенциометры R21, R29, R30, R31, R33.

Блок питания смонтирован на отдельном шасси, на котором установлен феррорезонансный трансформатор, полупроводниковые диоды на мостике, электролитические конденсаторы.

На передней стенке прибора установлены колодка питания для подключения прибора к сети и держатель предохранителя.

 

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

 

Блок-схема прибора приведена на рис. П2.2.

Рисунок П2.2 – Блок схема прибора

Измерительный контур представляет собой последова­тельный колебательный контур, состоящий из катушки ин­дуктивности L и конденсатора С (рис. П2.3).

В контур вводится напряжение, снимаемое с генератора. Катушку индуктивности можно рассматривать как контур, состоящий из L, г и Со, где, Со—собственная емкость ка­тушки.

Катушка может быть представлена в виде эквивалентных параметров rэфф. и L эфф. (рис. П2.4).

 

Рисунок П2.3 - Измерительный контур

 

Рисунок П2.4 - Эквивалентная схема

Измерения на приборе позволяют определить эффектив­ную добротность катушки индуктивности.

                                   (П2.12.3)

или отношение

,                                   (П2.12.4)

где е — напряжение генератора, вводимое в контур, измеряется вольтметром уровня (VI);

Е — напряжение на реактивном элементе контура при резо­нансе. Измеряется Q — вольтметром (V2).

При резонансе ток в контуре равен (при условии, что активным сопротивлением конденсатора можно пренебречь)

                                     (П2.12.5)

Напряжение на конденсаторе С:

                                   (П2.12.6)

При резонансе

;                                (П2.12.7)

                     (П2.12.8)

 

Принцип действия измерителя добротности заключается в измерении напряжения, вводимого в контур (е), и напря­жения на реактивном элементе контура при резонансе (Е).

При e=const показания Q—вольтметра, измеряющего напряжение Е, пропорциональны Qэфф, и его шкала может быть проградуирована в единицах добротности.

Величину истинной добротности Q можно получить по формулам:

                              (П2.12.9)

                           (П2.12.10)

где w — частота, на которой производится измерение;

Со — собственная емкость катушки; L — индуктивность;

С1 — емкость конденсатора, при которой измерена Qэфф.

Практически расхождение между Q и Qэфф не превосходит 5—10% при измерениях с минимальной емкостью измерительного конденсатора.

    5. УКАЗАНИЯ ПО РАБОТЕ

Меры безопасности

5.1.1. При работе с прибором обслуживающий персонал должен выполнять общие правила работы с электрическими установками.

5.1.2. Лица, допущенные к работе с прибором, должны иметь соответствующую квалификацию и подготовку.

 5.2 Расположение органов управления.

На левой стороне лицевой панели размещены:

ручка переключателя диапазонов частот «ДИАПАЗОНЫ»;

ручка плавной настройки частоты «ЧАСТОТА, MHz»;

ручка установки нуля при измерениях DQ «НУЛЬ DQ».

Справа помещаются:

ручка измерительного конденсатора «ЕМКОСТЬ, pF»;

переключатель шкал измерения добротности «ШКАЛЫQ»;

ручка установки уровня «УСТАНОВКА К»;

тумблер «СЕТЬ».

В центре под стрелочными приборами находится ручка установки нуля Q — вольтметра «НУЛЬ Q».

Подготовка к измерениям.

 Ручку «УСТАНОВКА К» поставить в крайнее левое положение. Шнур питания присоединить к фишке на задней стенке прибора и включить вилку в сеть. Включить тумблер «СЕТЬ», при этом должна загореться индикаторная лампочка. Прогреть прибор в течение 15 минут. Если прибор находится некоторое время в условиях повышенной влажности, необходимо выдержать его в нормальных условиях (температура 20±5°С, относительная влажность 65 ±15%, давление 750 ±30 мм, pm. cm.) в течение 24 часов и прогреть его перед измерениями в течение 30 минут.

Проведение измерений.

Измерение добротности катушек.

Установить переключатель «ДИАПАЗОНЫ» в промежуточное положение. Присоединить измеряемую катушку к клеммам «Lx» на крышке прибора. Установить ручкой «НУЛЬ Q» нуль Q — вольтметра.

Ручками «ДИАПАЗОНЫ» и «ЧАСТОТА, MHz» установить частоту, на которой должна быть замерена добротность катушки. Переключатель «ШКАЛЫ Q» поставить в положение «0=400». Ручкой «УСТАНОВКА К» установить стрелку прибора «КОЭФФИЦИЕНТ УРОВНЯ К» на отметку «1».

Вращая ручку «ЕМКОСТЬ, pF», настроить контур в резонанс по максимуму отклонения стрелки Q — вольтметра.

Если отсчет лежит в начальной части шкалы, переключатель «ШКАЛЫ Q» следует перевести в положение «Q = 100», при этом необходимо проверить и в случае необходимости установить нуль Q — вольтметра.

При зашкаливании стрелки Q — вольтметра установить множитель, необходимый для измерений (1,5; 2; 3). Измеряемая добротность равна произведению показаний Q— вольтметра и вольтметра «КОЭФФИЦИЕНТ УРОВНЯ К».