Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Если измеряемым объектам яв- Х Х ляется индуктивная катушка, то искомая индуктигность 1.=Х /ез . Р е з о и а и с и ы й м е т о д (рис. 1.41) позволяет измерить индуктивность катушки Е, более точно по сравнению с методом амперметра — вольтметра — ваттметра. Изменяя емкость конденсатора С, добиваются максимального значения тока в цепи, что соответ- Рнс ! 40 Схема измерения параметров Рис ! 4! Схема измерения нндуктнвпассивного двухполюсника методом ности катушки резонансным методом амперметра — вольтметра — ваттметра 46 вует режиму резонанса напряжений (см.
кн.1) Тогда искомая индуктивность 1,= 1/и 2С Частота напряжения источника питания со должна быть известна По схеме, аналогичной приведенной на рис 1 41, построен прибор, называемый куметром и предназначенный для определения добротности катушки: 0=Л' И= ГЛ7, (1.39) где У вЂ” напряжение на конденсаторе в резонансном режиме: У— г напряжение на входе прибора И н д у к ц и о н н ы й м е т о д служит для косвенного измерения взаимной индуктивности М двух обмоток Для этого в схеме рис. 1.42 измеряют ток 1 в цепи первичной обмотки и, подключенной к ис- 1 ]> точникч питания, и напряжение сУ на зажимах разомкнутой вторич- 2х ной обмотки в, Сопротивление вольтметра должно быть выбрано достаточно большим, чтобы обеспечить режим, близкий к холостому ходу для вторичной обмотки, при котором напряжение У, измерен- 2~' ное вольтметром, близко к значению ЗДС взаимной индукции Е, и наведенной на концах обмотки и магнитным потоком, созданным 2 током 1 Взаимная индуктивносгь определяется выражением 1 (1.4()) 2х где сз — частота напряжения игточника пи гания Ф а р а д м е т р является прибором прямого деиствия, позволяющим непосредственно по шкале определить искомое значение емкости С В этом приборе используется электродинамический логометр.
Измерительный механизм фарадметра (рис 1 43) содержит неподвижную катушку 2' и две подвижные, жестко скрепленные катушки 2 и 3 2х Рис 1 42 Гхема измерения взаимной Рис 1 43 Элекзрическая схема Фаранинлк~нвносзи индукционным методом мелара 47 В цепь неподвижной катушки включен конденсатор с известной емкостью С, а в цепь подвижной катушки 3 — образцовый конденсатор емкостью С. К выходным зажимам прибора и и в, т.е. в цепь подвижной катушки О 2, подключается измеряемый объект с емкостью С.
При подключении прибора к источнику питания и в параллельных ветвях появляются токи ! и !. Пренебрегая сопротивлениями подвижных катушек, получим, что ! 2 действующие токи и соответственно отклонение а подвижной части логометраравны:1=(1ОЗС, 2'= ~УОЗС,атаккака=/(1/1),то ! !' 2 О' ! 2' а = 1(С„/СО). (! .41) Шкалу фарадметра градуируют непосредственно в единицах емкости и при С = сопзг прибор показывает значение С .
О х М о с т о в о й м е т о д измерений как метод сравнения широко применяют в цепях переменного тока для точных измерений емкости С, индуктивности Е и взаимной индуктивности М. На рис. 1.44 приведена схема мостовой цепи, применяемой для определения параметров индуктивной катушки (Я и Е,). Здесь комплексные ! сопротивления плеч моста равны 2 =.К +до Е., У =Я, У =А и 1 ! ! — 2 2, = 1! ( ~ + !О3 С). Подставляя эти значения в общее условие равновесия моста 77=22 (! .42) и приравнивая мнимые и действительные составляющие, получим ! 2 3 ! О 2 3' с (1.43) Рис.! .44 Электрическая схема мостового метода измерения параметров индуктивной катушки а) б) ы) ,с Рнс 1 45 Электрические схемы мостового метода измерения емкости конденса-, тора а — без потерь; б — с малыми потерями; е — с большими потерями На рис.
1.45 приведены схемы электрических цепей мостов, применяемых для измерения емкости С конденсатора без потерь (рис.! 45,а), с малыми потерями (рис. 1.45,б) и с большими потерями (рис. 1.45,в). подставляя в общее условие равновесия моста конкретные значения указанных на схемах параметров элементов плеч, получим расчетное выражение для С, которое одинаково для всех трех схем рис.1.45: х' с С я4и (1.44) Кроме определения емкости С конденсатора, мосты переменного х тока позволяют определить сопротивление К эквивалентной схемы х замещения.
Например, для моста на рис. 1.45, б Я =Р И И х Как показывает теория мостов переменного тока, не всякое сочетание элементов в плечах моста приводит к его уравновешиванию. Из условия равновесия Л 24=У Л можно получить два уравнения, облегчающих выбор включения элементов в плечи моста. Выразим комплексное сопротивление первого плеча в показательной форме: У, =У, е/«Р «. Аналогично выражаем сопротивления остальных плеч, подставляем эти значения в условия равновесия и получаем два уравнения: 2~24 222 3 «1~! «Р4 «~32 «133 ' (1.45) Задача 1.23. Для определения параметров индуктивной катушки использован метод амперметра — вольтметра — ваттметра (рис. ! .40).
Приборы показали: амперметр (Э3665/3, К =1,5, / =5А) — / =5 А, вольтметр (Д128/1, К, =1,5, У =75 В) — с'=60 В, ваттметр (Д5004/1, Ки,=0,5, У =5 А, «/ =150 В) — Р = 75 Вт. Найти погрешности определения активного сопротивления и коэффициента мощности созе катушки без учета влияния сопротивления приборов. р е ш е н и е. Расчетное значение активного сопротивления катушки Р '=Р/Из= 75/25=3 Ом. Второе из этих уравнений позволяет правильно выбрать схему цепи моста.
Так, для моста на рис. 1.45,«2 можно написать, что «р,= -7«/2, ««34 = О, «в = -2«/2, «я = О. Подставляя эти значения во второе уравнение (1.45), видим, что -2«/2+ 0 =-л/2+ О, т.е. условие равновесия выполняется. А можно ли уравновесить мост, если в схеме рис. 1.45,а конденсатор С перенести в плечо с резистором Я ? В этом случае д,< О, «Р =О, «Р =О, д < 0 и, подставляя это в (1.45), получим: «1«,+ «1«4 0 = д +уз, т.е.
такой мост не может быть уравновешен. Погрешность косвенного измерения сопротивления — — ~Р + 2 ~~ — %Ф', ~номи (гноме + 2 7(Айном — 0 08 — 8о Я Я Р 7 100 1 Действительное значение активного сопротивления )с'=Л'+ ЛЛ =3(1+ 0,08) Ом. или 2,76 Ом < Я < 3,24 Ом. Расчетное значение коэффициента мощности сояр ' = Р101 = 75/(60 5) = 0,25 ( ~р '= 75'31' ). Погрешность косвенного измерения коэффициента мощности ЛР + ~~~~'+ ~~~ АИ~ 1номн(7номн .Ь %~0номн + ~Айном оооо Р (У 1 100 Р (У 1 0 5 150 5 + 1 5 75 + 1 5 5 0 084 8 4о~о 100 75 100 60 !00 5 Действительное значение коэффициента мощности совср = совр '(1+ о )= 0,25(1+ 0,084).
Ответ 8 =8'о, б =8,4'Ь. Й со~ ~о Задача 124*. На рис.1.46 представлена схема уравновешенной мостовой цепи. Потери в конденсаторе С учитываются резистивным эле- 1 ментом Л Значения К,Я,,С,,С и частоты напряжения питания моста 1 2' 4 3' 4 приведены в табл.1.8. Определить К, и С,. Таблица!8 Задача 1.25 На рис 1.47,а представлена схема уравновешенной мостовой цепи постоянного тока. Определить Я,, если известно, что )с =100 Ом. Я =25 Ом, )с =50 Ом.
Ответ 50 Ом. Задача 1.26. На рис.1.47,6 представлена схема уравновешенной мостовой цепи Определить 7., если известно, что 1.,=100 мГн, А,=100 Ом, й =50 Ом. Ответ; 200 мГн. 50 Задача 1.27. Мостовая цепь, схема которой изображена на рис. ! 47,в, уравновешена. Определить С, если известно, что С =1 мкФ, р =1500Ом, Я =3000Ом. 4 Ответ 0,5 мкФ. Задача 1.28. Мостовая цепь, схема которой изображена на рис, 1,48,а, уравновешена.
Определить Я! и Е!, если известно, что 0~ !м 1~ 20Ом 2 Ответ 2,5 Ом; 0,05 Гн. Задача 1,29. Мостовая цепь, схема которой изображена на рис. 1.48,б, уравновешена. Определить Я! и Х,! если известно, что к — 100 Ом, Я вЂ” 100 Ом, С -1 мкФ, Н вЂ” 1000 Ом. 2 Ответ. 10Ом; 0,01 Гн. Задача 1.30. Мостовая цепь, схема которой изображена на рис, 1.48,ы, уравновешена. Определить Я!и С, если известно, что К =1000м, С,=0,1 МКФ,я =!Ооом А4 2000м Ответ 50 Ом; 0,2 мкФ. с Рис ! 46 К задаче ! 24 а) б) Рис 1 47 К задачам ! 25, ! 26, ! 27 в) а) б) Рис.! 48, К задачам ! 28, !.29, ! 30 5! 1.7.
ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ И УГЛА СДВИГА ФАЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМИ ПРИБОРАМИ Х, 1с, Х„ 6) б) Рис 1 49 Электрическая схема (а), конструкция (б) и частотная характерис1ика(е) электромап1итного частотомера 52 Измерение частоты. В современных системах автоматического контроля и управления, в вычислительных устройствах, во многих областях науки и техники используют сигналы широкого спектра частот — от инфранизких до сверхвысоких.
Поэтому измерение частоты является одной из важнейших задач измерительной техники. Измеряют частоту электрических сигналов методами непосредственной оценки и сравнения. В области низких частот (до 2 кГц) для измерения частоты используются э 1ектромехаиичегкие частотомеры. На рис. 1.49,а показана электрическая схема электромагнитного частотомера. Токи Х и Х в обмот- 1 2 ках логометра (рис. 149,6) распределяются обратно пропорционально полным сопротивлениям ветвей.
Параметры элементов )х,Х..С подобраны таким образом, чтобы при средней измеряемой частотеХ указатель ср прибора занимал соответствующее положение. При изменении частоты (отклоненис от средней) изменяются соответственно токи Х и Х 1 2 (рис 1.49 к) и значит, изменяется общий вращающий момент подвижной части электромагнитного механизма. В результате происходит отклонение указателя на определенный угол. Эти приборы имеют нелинейную шкалу, небольшой предел измерения, погрешность на уровне 3'~с, большую потребляемую энергию.
Промышленность выпускает электромагнитные частотомеры типа Э 393 и электродинамические типа Д 506. Измерение угла сдвига фаз. Измерение угла сдвига фаз между двумя напряжениями проводится при исследовании различного рода четырехполюсников (трансформаторов, фильтров, усилителей и т.д.) в заданном диапазоне частот, и также при определении зависимости угла сдвига фаз от частоты . Угол сдвига фаз выражается в радианах или градусах и определяется методами непосредственной оценки и сравнения. н Рис,1.50.
Электрическая схема электродинамического фазометра Электрическая схема электродинамического фазометра приведена на рис.1.50. Прибор содержит неподвижную катушку 1 с током нагрузки 1 и две жестко скрепленные под углом бО" подвижные катуш- н ки 2 и 3 с токами 1, и! . Угол между плоскостями катушек 1 и 2 при 2 3' нулевом положении указателя (а = О) составляет ! 50'. Взаимодействие токов 1 и 1, 1 и 1,создает соответственно противоположно направленные вращающие моменты М, и М„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
