Компенсаторы постоянного тока (КПТ)

  Используются для прямого измерения ЭДС и напряжений, а также косвенного измерения сопротивления, тока и мощности.

Упрощенная принципиальная схема компенсатора с ручным управлением приведена на рисунке:

Рис. Упрощенная принципиальная схема компенсатора постоянного тока

На этой схеме можно выделить три контура:

1) контур I нормального элемента, в который входят нормальный элемент E_N, образцовое сопротивление R_N и нуль-индикатор, в качестве которого используется гальванометр Г;

2) контур II - рабочий, который содержит вспомогательный источник питания компенсатора Е_к (до 2В), реостат для установки рабочего тока R_рег, магазин сопротивлений R_к и сопротивление R_N;

3) контур III - измерительный, состоит из источника измеряемого напряжения U_х, нуль-индикатора и магазина сопротивлений R_к.

У всех компенсаторов декады сопротивлений R_рег, R_N, R_к и переключатель П находятся внутри корпуса прибора, ручки рычажных переключателей декад R_рег, R_к располагаются на панели прибора.

Источник питания компенсатора Е_к, нормальный элемент Е_N, нуль-индикатор могут быть встроенными или подключаться снаружи к соответствующим зажимам.

Компенсаторы используют также для точных косвенных измерений токов и сопротивлений.

Компенсаторы переменного ток

В таких компенсаторах для полного уравновешивания двух напряжений на переменном токе необходимо выполнить четыре условия:

1) равенство напряжений по модулю,

2) противоположность их фаз,

3) равенство частот,

4) одинаковая форма кривых U_х и U_к.

Два первых условия обеспечивает конструкция компенсаторов.

Третье условие выполняется при питании объекта измерения и компенсатора от одного источника.

Четвертое условие осуществить практически невозможно, так как U_к всегда синусоидально, а U_х может быть любой формы, и полной компенсации достичь не удается (уравновешивается первая гармоника).

В качестве индикатора равновесия на промышленной частоте применяют вибрационный (резонансный) гальванометр.

На более высоких частотах - электронные нуль-индикаторы, на звуковых - телефоны, усилители с выпрямительными приборами на выходе.

Недостатки: компенсаторы переменного тока уступают по точности компенсаторам постоянного тока.

Мосты постоянного тока

Наиболее точные измерения сопротивлений R постоянному току выполняются с помощью мостов постоянного тока.

Эти мосты делятся на две группы:

- одинарные (четырехплечие) и

- двойные (шестиплечие).

Одинарный мост, называемый мостом Уитстона, применяют для измерения сопротивлений от 1 Ом до 100 МОм; двойной мост, называемый мостом Томпсона, - для измерения малых величин сопротивлений - от 1 Ом и менее.

В двойном мосте влияние величин, вызывающих погрешность измерения, сведено к минимуму.

Рис. Схема одинарного моста постоянного тока

Одинарный мост (рисунок) состоит из четырех плеч: аb, bс, сd и dа.

 Три известных регулируемых сопротивления R₂, R₃ и R₄ вместе с измеряемым сопротивлением R₁ = R_х образуют замкнутый четырехполюсник аbсd

Мост называется двойным, так как он содержит два комплектаплеч отношения.

Рис. Схема двойного моста постоянного тока

 

Мосты переменного тока

Измерения сопротивления, индуктивности и емкости выполняются одинарными мостами на переменном токе:

Рис. Схема одинарного моста переменного тока

Четыре плеча аb, bс, сd и dа моста тока образуются четырьмя комплексными сопротивлениями Z₁ = Z_x, Z₂, Z₃ и Z₄.

В одну диагональ моста включается источник питания переменного тока, в другую - нуль-индикатор НИ.

Сходимость мостов - это возможность достижения состояния равновесия определенным числом переходов от регулировки одного параметра к регулировке другого.

Хорошая сходимость означает малое число операций и, следовательно, сокращение времени измерения.

Мосты переменного тока можно разделить на две группы:

1. Частотно-независимые; уравновешенные при одной частоте, они сохраняют равновесие при изменении частоты источника питания.

2. Частотно-зависимые, характеризующиеся тем, что в условии равновесия, помимо С, L, R, имеется частота, входящая в выражение реактивных составляющих сопротивления.

 

Электронные вольтметры (ЭВ) составляют наиболее обширную группу электронных приборов.

Основное их назначение - измерение напряжения в цепях постоянного и переменного тока в широком диапазоне частот.