 |
7.2 Измерение напряжения в цепях постоянного тока
|
|
|
|
7. 2 Измерение напряжения в цепях постоянного тока
Метод непосредственной оценки. При использовании метода непосредственной оценки вольтметр подключается параллельно тому участку цепи, на котором необходимо измерить напряжение; При измерении напряжения на нагрузке в цепи с источником энергии, ЭДС которого и внутреннее сопротивление , вольтметр включают параллельно нагрузке (рис. 7. 1). Если внутреннее сопротивление вольтметра , то будет иметь место следующая относительная погрешность измерения напряжения:
(7. 1)
где - действительное значение напряжения на нагрузке до включения вольтметра; - измеренное значение напряжения на нагрузке .
Отношение сопротивлений обратно пропорционально отношению мощности потребления вольтметра к мощности цепи , поэтому
(7. 2)
( как при, так и при ).
Для уменьшения методической погрешности измерения напряжения мощность потребления вольтметра должна быть мала, а его внутреннее сопротивление велико (Rv - стремится к бесконечности).
Рисунок 7. 1 – Схема включения вольтметра
Измерение напряжения в цепях постоянного тока может быть выполнено любым измерителем напряжения, работающим на постоянном токе магнитоэлектрическими, электродинамическими, электромагнитными, электростатическими, аналоговыми и цифровыми электронными вольтметрами). Выбор измерителя напряжения обусловлен мощностью объекта измерения и необходимой точностью. Диапазон измеряемых напряжений лежит в пределах от микровольт до десятка киловольт. Если объект измерения мощный, используются электромеханические вольтметры и мощность потребления ими не учитывается, если же объект измерения маломощный, то мощность потребления должна быть учтена, либо используются электронные вольтметры.
|
|
|
Методы сравнения. Компенсационный метод (метод противопоставления) измерениязаключается в уравновешивании, осуществляемом включением на индикатор равновесия либо двух электрически не связанных между собой, но противоположно направленных напряжений или ЭДС, либо двух раздельно регулируемых токов. Компенсационный метод используют для непосредственного сравнения напряжений или ЭДС, тока и косвенно для измерения других электрических, а также неэлектрических величин, преобразуемых в электрические.
Рисунок 7. 2 –Схема компенсации напряжений
Применяют следующие схемы компенсации: а) напряжений или ЭДС (рис. 7. 2); б) электрических токов (рис. 7. 3).
Схема, показанная на рис. 7. 2, наиболее распространенная. В ней измеряемое напряжение компенсируется равным, но противоположным по знаку известным напряжением . Падение напряжения создается током на изменяемом по значению компенсирующем образцовом сопротивлении . Изменение происходит до тех пор, пока не будет равно . Момент компенсации определяют по отсутствию тока в цепи магнитоэлектрического гальванометра; при этом мощность от объекта измерения не потребляется.
Рисунок 7. 3 – Схема компенсации токов
Компенсационный метод обеспечивает высокую точность измерения.
Устройства, служащие для выполнения измерений компенсационным методом, называют потенциометрами или компенсаторами. В практических схемах компенсаторов для обеспечения необходимой точности измерения ток в рабочей цепи определяют не амперметром непосредственной оценки, а компенсационным методом с помощью эталона ЭДС нормального элемента. Нормальные элементы обеспечивают постоянную во времени ЭДС, равную 1, 01865 В при температуре 20 °С, внутреннее сопротивление 500-1000 Ом, ток перегрузки 1 мкА. С изменением температуры окружающей среды значение ЭДС уменьшается на каждый градус повышения температуры:
|
|
|
(7. 3)
где - ЭДС при температуре; - ЭДС при 20;.
Схема компенсатора представлена на рис. 75. Она содержит источник вспомогательной ЭДС; для питания рабочей цепи, в которую включают регулировочное , компенсирующее и образцовое сопротивления. К зажимам НЭ подключают нормальный элемент, ЭДС которого , к зажимам X – искомую ЭДС . В качестве индикатора равновесия используют высокочувствительный магнитоэлектрический гальванометр G. При работе с компенсатором выполняют две операции:
1) устанавливают ток в рабочей цепи компенсатора с помощью источника вспомогательной ЭДС (положение 1 переключателя В);
2) измеряют искомую ЭДС (положение 2 переключателя В).
|
|
|
