Меню

Какими способами измеряют сопротивление резисторов постоянному току

Измерение электрического сопротивления постоянному току

Подразделяют сопротивления электрические условно на малые (не более 1 Ома), средние (от 1 до 10 5 Ом), и ,соответственно большие (свыше 10 5 Ом). Измерения их также могут происходить различными способами. При измерении малых – применяется метод вольтметра-амперметра, а также мостовой. Для средних применимы методы вольтметра-амперметра, мостовой (мосты одинарные), компенсационные и методы непосредственной оценки (омметры). Чтоб измерять большие сопротивления применяют мегомметры, которые реализуют метод непосредственной оценки.

Метод амперметра-вольтметра

Пожалуй, он самый простой для измерения средних и малых сопротивлений R.

При измерении малых R рекомендуют применять такую схему:

Измерение мощности косвенным методом в цепи постоянного тока при малом сопротивлении нагрузки

Потому что в данном случае IA≈IR из-за большого внутреннего сопротивления вольтметра относительно R и будет выполнено равенство IV«IR. При среднем значении R рекомендована такая схема:

Измерение мощности косвенным методом в цепи постоянного тока при большом сопротивлении нагрузки

Сопротивлениепостоянному току

Из-за наличия внутренних сопротивлений в приборах возникает погрешность, что есть основным недостатком этого метода. Но при измерении малых R сопротивление вольтметра будет равно RV>100R, а для измерения средних R амперметра RA 9 Ома применяют специальные электронные устройства, которые носят название тераомметров.

Мостовой метод

Устройства, применяемые для реализации такого измерения, именуют измерительными мостами. Четырехплечевой или одинарный мост содержит в себе две диагонали и четыре плеча:

Одинарный или четырехплечевой мост

Мост образуют три резистора, значения которых известны – R2, R3, R4 и соответственно сопротивление, значение которого необходимо измерить Rx. В одну из диагоналей моста необходимо подключить источник питания, для данного случая источник Е подключенный к зажимам a и b, а другую нулевой индикатор НИ (зажимы c и d), который выполняет роль указателя симметричности моста. Когда потенциалы в точках c и d будут равны, то отклонение в НИ протекает ток IНИ = 0 и его отклонение тоже равно нулю. Мост в состоянии равновесия. Будут выполнятся следующие соотношения: I1 = I2, I3 = I4, RxI1=R3I3, R2I2=R4I4. Учтя равенство токов и почленно разделив два последних уравнения получим:

2

Из данного выражения можем выделить искомое сопротивление:

Сопротивление измеряемое мостовым методом

Плечо R2 именуют плечом сравнения, а плечами отношений R3 и R4 соответственно.

Методом одинарного моста измеряют только средние сопротивления. Измерять им малые и большие сопротивления не рекомендуют. Нижний предел измерений моста (единицы Ом) ограничивается влиянием сопротивлений проводов и контактов, которые подключаются в плечо ас последовательно с объектом измерения Rх. Верхний предел (10 5 Ом) ограничен шунтирующим действием токов утечки.

Компенсационный метод

Его применяют для получения повышенной точности измерения. Ниже показана схема подобной установки:

Компенсационный метод измерения сопротивлений

В данную схему входит компенсатор постоянного тока, двухпозиционный переключатель (П2 и П1), резистор образцовый R, а также источник питания Е и измеряемый резистор Rх. Измеряв падение напряжения на каждом из резисторов при двух разных положениях переключателя определяют – UR=RI и URХ=RХI. Из этих выражений можно получить следующую формулу:

Измерение сопротивления компенсационным методом

При выполнении измерений необходимо ток I поддерживать постоянным и не допускать изменения его значения, для обеспечения точности измерения.

Источник



Как измерить электрическое сопротивление постоянному току

Выбор метода измерений зависит от ожидаемого значения измеряемого сопротивления и требуемой точности . Основными методами измерения сопротивлений постоянному току являются косвенный, метод непосредственной оценки и мостовой.

Рисунок 1. Схемы пробников для измерения больших (а) и малых (б) сопротивлений

Рисунок 2. Схемы измерения больших (а) и малых (б) сопротивлений методом амперметра — вольтметра В основных схемах косвенного метода применяют измерители напряжения и тока.

Как измерить электрическое сопротивление постоянному токуНа рисунке 1, а представлена схема, пригодная для измерения сопротивлений одного порядка со входным сопротивлением Rв вольтметра Rн. Измерив при короткозамкнутом Rx напряжение U0, сопротивление Rх определяют по формуле Rx = Rи(U0/Ux-1).

При измерении по схеме рис. 5.1, б резисторы большого сопротивления включают последовательно с измерителем, а малого — параллельно.

Для первого случая Rx = (Rи + Rд)(Iи/Ix-1), где Iи — ток через измеритель при короткозамкнутом Rx; для второго случая

где Iи — ток через измеритель при отсутствии Rх, Rд — добавочный резистор.

Более универсален метод амперметра — вольтметра, позволяющий измерять сопротивления при определенных режимах их работы, что важно при измерении нелинейных сопротивлений (см. рис. 2).

Для схемы рис. 2, а

Относительная методическая погрешность измерения:

Для схемы рис. 2, б

Относительная методическая погрешность измерения:

Ra и Rв — сопротивления амперметра и вольтметра.

Рис. 3. Схемы омметров с последовательной (а) и параллельной (б) схемами измерения

Рис. 4. Мостовые схемы измерения сопротивлений: а — одинарный мост, б — двойной.

Из выражений для относительной погрешности видно, что схема на рис. 2, а обеспечивает меньшую погрешность при измерении больших сопротивлений, а схема на рис. 2, б — при измерении малых.

Читайте также:  Выведите закон полного тока дайте его формулировку

Погрешность измерения по методу амперметра-вольтметра рассчитывается по формуле

где gв, gа — классы точности вольтметра и амперметра; Uп, Iп — пределы измерений вольтметра и амперметра.

Как измерить электрическое сопротивление постоянному току

Непосредственное измерение сопротивлений постоянному току выполняется омметрами. Если значения сопротивлений более 1 Ом, применяют омметры с последовательной схемой измерения, а для измерения малых сопротивлений — с параллельной схемой. При пользовании омметром с целью компенсации изменения напряжения питания необходимо произвести установку стрелки прибора. Для последовательной схемы стрелка устанавливается на нуль при шунтированном измеряемом сопротивлений. (Шунтирование производится, как правило, специально предусмотренной в приборе кнопкой). Для параллельной схемы перед началом измерения стрелку устанавливают на отметку «бесконечность».

Чтобы охватить диапазон малых и больших сопротивлений, строят омметры по параллельно-последовательной схеме . В этом случае имеются две шкалы отсчета Rх.

Наиболее высокая точность может быть достигнута при использовании мостового метода измерения. Средние сопротивления (10 Ом — 1 МОм) измеряют с помощью одинарного моста, а малые — с помощью двойного.

Измеряемое сопротивление Rx включают в одно из плеч моста, диагонали которого подключают соответственно к источнику питания и нуль-индикатору; в качестве последнего могут быть использованы гальвано-метр, микроамперметр с нулем посередине шкалы и др.

Рис 5. Схемы измерения больших (а) и малых (б) сопротивлений переменному току

Условие равновесия обоих мостов определяется выражением

Плечи R1 и R3 обычно выполняют в виде магазинов сопротивлений (магазинный мост ). С помощью R3 устанавливают ряд значений отношений R3/R2, обычно кратных 10, а с помощью R1 уравновешивают мост. Отсчет измеряемого сопротивления производится по значению, установленному ручками магазинов сопротивлений. Уравновешивание моста может также производиться плавным изменением отношения резисторов R3/R2, выполненных в виде реохорда, при определенном значении R1 (линейный мост).

Как измерить электрическое сопротивление постоянному токуДля многократных измерений степени соответствия сопротивлений некоторому заданному значению Rн применяют неуравновешенные мосты . Они уравновешиваются при Rx=Rн. По шкале индикатора можно определить отклонение Rх от Rн в процентах.

На принципе самоуравновешивания работают автоматические мосты . Напряжение, возникающее при разбалансе на концах диагонали моста, после усиления воздействует на электродвигатель, перемешивающий движок реохорда. При уравновешивании моста движок останавливается, а положение реохорда определяет значение измеряемого сопротивления .

Источник

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Все сопротивления условно делятся на:

Ø малые (до 1 кОм);

Ø средние (от 1 до 100 кОм);

Ø большие (более 100 кОм).

Для измерения сопротивлений применяют следующие методы:

Ø косвенный метод (с помощью амперметра и вольтметра), с последующим вычислением сопротивления;

Ø метод непосредственной оценки (с помощью омметра)

Ø метод сравнения (с помощью моста постоянного тока).

Косвенный метод

Для измерения этим методом применяются следующие схемы измерений:

Но при этом в схеме на рисунке 1, а неточно измеряется напряжение на сопротивлении RX (оно меньше показания вольтметра на величину падения напряжения на амперметре IRA ), а в схеме на рисунке 1,б неточно измеряется ток (он меньше показания амперметра на значение тока, протекающего через вольтметр U / RV ).

В схеме на рисунке 1, а чем больше RX , тем ближе по значению напряжения вольтметра и резистора, т.е. меньше погрешность измерения напряжения. Поэтому данную схему применяют для измерения больших сопротивлений (например, сопротивления изоляции).

В схеме на рисунке 1, б чем меньше RX , тем ближе по значению токи амперметра и резистора, т.е. меньше погрешность измерения тока. Поэтому эту схему используют для определения малых сопротивлений.

Для измерения средних сопротивлений можно использовать любую из этих схем.

Метод непосредственной оценки

Для измерения величин сопротивления применяют омметры.

Омметр – это прибор для измерения сопротивлений постоянным током. В основе его работы лежит способ измерения сопротивлений с помощью вольтметра и амперметра.

Основан на том, что при постоянном напряжении сила тока в электрической цепи зависит от сопротивления. Эта зависимость позволяет по величине тока в цепи оценивать ее сопротивление. Стрелка омметра показывает на шкале величину сопротивления присоединенного к зажимам прибора. Шкала измерительного прибора градуируется в омах.

Различают две схемы омметров.

с последовательным включением измеряемого резистора RX относительно измерительного прибора

Приборы состоят из источника питания Е, стрелочного прибора (обычно микроамперметр), добавочного резистора RД и переменного калибровочного резистора R К и ключа К.

Читайте также:  Толщина нихромовой проволоки для тока

Схемы отличаются включением стрелочного прибора: в одной схеме он включен последовательно, а в другой параллельно измеряемому резистору R Х .

Схема с последовательным включением применяется для измерения больших сопротивлений (рисунок 7), а с параллельным (рисунок 8) – малых.

В качестве источника тока (питания) используются сухие гальванические элементы (батареи), которые с течением времени разряжаются, поэтому перед каждым измерением омметр (прибор) необходимо калибровать.

Омметр с последовательным включением калибруют следующим образом: замыкают переключатель К и регулируя R К (сопротивление калибровочного резистора), устанавливают стрелку прибора на отметку «0».

При подключении измеряемого резистора RX к зажимам прибора в цепи протекает ток

( R i – сопротивление источника питания Е).

Значение тока, а значит, и угол отклонения стрелки прибора зависят от R Х .

Чем больше R Х , тем меньше ток, и меньше угол отклонения стрелки. Такой омметр имеет обратную шкалу и нелинейную, так как зависимость тока, протекающего через стрелочный прибор от измеряемого сопротивления R Х будет нелинейна.

Рисунок 2 – Схема омметра с последовательным включением RХ

Омметр с параллельным включением измеряемого резистора RХ калибруется при разомкнутом переключателе К, при этом весь ток протекает через измерительный прибор и угол отклонения стрелки оказывается максимальным. Регулируя R К , устанавливают стрелку прибора на отметку » ¥ «.

При подключении RХ часть тока ответвляется в параллельную ветвь и угол отклонения стрелки уменьшается. Шкала прибора прямая и так же нелинейная, так как зависимость тока от величины измеряемого сопротивления R Х нелинейна.

Рисунок 3 – Схема омметра с параллельным включением RХ

Источник

Измерение сопротивления постоянному току

Основными методами измерения сопротивления постоянному току являются: косвенный метод; метод непосредственной оценки и мостовой метод.
Выбор метода измерений зависит от ожидаемого значения измеряемого сопротивления и требуемой точности.
Наиболее универсальным из косвенных методов является метод амперметра-вольтметра.
Метод амперметра-вольтметра. Основан на измерении тока, протекающего через измеряемое сопротивление и падения напряжения на нем. Применяют две схемы измерения: измерение больших сопротивлений (рис. 1.9,а) и измерение малых сопротивлений (рис. 1.9,б). По результатам измерения тока и напряжения определяют искомое сопротивление.
Для схемы рис. 1.9,а искомое сопротивление и относительная методическая погрешность измерения определяются
измерение сопротивления -- искомое сопротивление и относительная методическая погрешность измерения определяются
где Rx — измеряемое сопротивление; Rа — сопротивление амперметра.
Для схемы рис. 1.9,6 искомое сопротивление и относительная методическая погрешность измерения определяются
измерение сопротивления -- искомое сопротивление и относительная методическая погрешность измерения определяются
где Rв -сопротивление вольтметра.
Из определения относительных методических погрешностей следует, что измерение по схеме рис. 1.9,а обеспечивает меньшую погрешность при измерении больших сопротивлений, а измерение по схеме рис. 1.9,6 — при измерении малых сопротивлений.
Погрешность измерения по данному методу рассчитывается по выражению
измерение сопротивления -- Погрешность измерения
где γв, γa, — классы точности вольтметра и амперметра;
Uп, I п пределы измерения вольтметра и амперметра.
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. В соответствии с этим выбирается и шунт, применяемый для возможности измерения тока прибором класса 0,2. Во избежании нагрева сопротивления и, соответственно, снижения точности измерений, ток в схеме измерения не должен превышать 20% номинального.
Схема измерения больших (а) и малых (б) сопротивлений методом амперметра-вольтметра
Рис. 1.9. Схема измерения больших (а) и малых (б) сопротивлений методом амперметра-вольтметра.
Рекомендуется проводить 3 — 5 измерений при различных значениях тока. За результат, в данном случае, принимается среднее значение измеренных сопротивлений.
При измерениях сопротивления в цепях, обладающих большой индуктивностью, вольтметр следует подключать после того как ток в цепи установится, а отключать до разрыва цепи тока. Это необходимо делать для того, чтобы исключить возможность повреждения вольтметра от ЭДС самоиндукции цепи измерения.

MRU-200 Измеритель параметров заземляющих устройств

измерение сопротивления проводников присоединения к земле и выравнивания потенциалов (металлосвязь) (2p);
измерение сопротивления заземляющих устройств по трёхполюсной схеме (3p);
измерение сопротивления заземляющих устройств по четырехполюсной схеме (4p);
измерение сопротивления многократных заземляющих устройств без разрыва цепи заземлителей (с применением токоизмерительных клещей);
измерение сопротивления заземляющих устройств методом двух клещей;
измерение сопротивления молниезащит (громоотводов) по четырехполюсной схеме импульсным методом;
измерение переменного тока (ток утечки);
измерение удельного сопротивления грунта методом Веннера с возможностью выбора расстояния между измерительными электродами; высокая помехоустойчивость;

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.
Для измерения малых сопротивлений, например сопротивление паек якорных обмоток машин постоянного тока, применяют микроомметры типа М246. Это приборы логометрического типа с оптическим указателем, снабженные специальными самозачищающими щупами.
Также для измерения малых сопротивлений, например переходных сопротивлений контактов выключателей, нашли применение контактомеры. Контактомеры Мосэнерго имеют пределы измерения 0 — 50000 мкОм с погрешностью менее 1,5%. Контактомеры КМС-68, КМС-63 позволяют производить измерения в пределах 500-2500 мкОм с погрешностью менее 5%.
Для измерения сопротивления обмоток силовых трансформаторов, генераторов с достаточно большой точностью применяют потенциометры постоянного тока типа ПП-63, КП-59. Данные приборы используют принцип компенсационного измерения, т. е. падение напряжения на измеряемом сопротивлении уравновешивается известным падением напряжения.

Читайте также:  Реле тока прямого действия с выдержкой времени

Схемы измерительных мостов

Мостовой метод. Применяют две схемы измерения — схема одинарного моста и схема двойного моста. Соответствующие схемы измерения представлены на рис. 1.10.
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). В одинарных мостах результат измерения учитывает сопротивление соединительных проводов между мостом и измеряемым сопротивлением. Поэтому сопротивления меньше 1 Ом такими мостами измерить нельзя из-за существенной погрешности. Исключение составляет мост P333, с помощью которого можно производить измерение больших сопротивлений по двухзажимной схеме и малых сопротивлений (до 5 10 Ом) по четырехзажимной схеме. В последней почти исключается влияние сопротивления соединительных проводов, т. к. два из них входят в цепь гальванометра, а два других — в цепь сопротивления плеч моста, имеющих сравнительно большие сопротивления.

Рис. 1.10. Схемы измерительных мостов.
а — одинарного моста; б — двойного моста.
Плечи одинарных мостов выполняют из магазинов сопротивлений, а в ряде случаев (например, мост ММВ) плечи R2, R3 могут быть выполнены из калиброванной проволоки (реохорда), по которой перемещается движок, соединенный с гальванометром. Условие равновесия моста определяется выражением Rх = R3•(R1/R2). С помощью R1 устанавливают отношение R1/R2, обычно кратное 10, а с помощью R3 уравновешивают мост. В мостах с реохордом уравновешивания достигается плавным изменением отношения R3/R2 при фиксированных значениях R1.
В двойных мостах сопротивления соединительных проводов при измерениях неучитываются, что представляет возможность измерять сопротивления до 10-6 Ом. На практике применяют одинарно-двойные мосты типа P329, P3009, МОД-61 и др. с диапазоном измерений от 10-8 Ом до 104 МОм с погрешностью измерения 0,01 — 2%.
В этих мостах равновесие достигается изменением сопротивлений R1, R2, R3 и R4. При этом достигается равенства R1 = R3 и R2 = R4. Условие равновесия моста определяется выражением Rх= RN•(R1/R2). Здесь сопротивление RN — образцовое сопротивление, составная часть моста. К измеряемому сопротивлению Rх подсоединяют четыре провода: провод 2 — продолжение цепи питания моста, его сопротивление не отражается на точности измерений; провода 3 и 4 включены последовательно с сопротивлениями R1 и R2 величиной больше 10 Ом, так что их влияние ограничено; провод 1 является составной частью моста и его следует выбирать как можно короче и толще.
При измерениях сопротивления в цепях, обладающих большой индуктивностью, во избежание ошибок и для предотвращения повреждений гальванометра необходимо производить измерения при установившемся токе, а отключение — до разрыва цепи тока.
Измерение сопротивления постоянному току независимо от метода измерения производят при установившемся тепловом режиме, при котором температура окружающей среды отличается от температуры измеряемого объекта не более чем на ±3°С. Для перевода измеренного сопротивления к другой температуре (например, с целью сравнения, к 15°С) применяют формулы пересчета.

На методе амперметра-вольтметра основаны измерения приборами СОНЭЛ. Измерение больших сопротивлений — это измерители сопротивления электроизоляции серии MIC , малых сопротивлений — это микроомметры MMR-600, MMR-610 и др.. Измерители MMR оснащены источниками стабилизированого тока, аналогово-цифровыми преобразователями, токовыми и потенциальными разъемами подключения, переключателем направления тока для исключения погрешностей измерения в случаях с термо-ЭДС, управление от микроконтроллера, цифровая индикация результатов, связь с компьютером.
Погрешность измерения — 0,25 % с разрешением от 0,1 мкОм (MMR-610).

Источник

Adblock
detector