Меню

Устройство компенсаторов постоянного тока

Устройство компенсаторов постоянного тока

Принцип действия компенсаторов (потенциометров) постоянного тока. Схема компенсатора, дающая представление об устройстве этого прибора, приведена на рис. 7-9, где — нормальный элемент, ЭДС которого точно известна; — измеряемая — нуль-индикатор (обычно

Рис. 7-9. Схема компенсатора постоянного тока

магнитоэлектрический гальванометр); — образцовый резистор, сопротивление которого выбирается в зависимости от значения рабочего тока компенсатора и значения ЭДС нормального элемента — резистор с точно известным регулируемым сопротивлением; — реостат; — вспомогательный источник тока.

Методика измерения заключается в следующем. Сначала устанавливается определенное для компенсатора значение рабочего тока. Для этого переключатель В должен быть поставлен в положение а сопротивление резистора надлежит изменять до тех пор, пока гальванометр не покажет отсутствие тока. Это будет при

После установления рабочего тока переключатель В должен быть поставлен в положение 2 и при этом перемещением подвижного контакта опять необходимо добиться отсутствия тока в гальванометре. Это будет при некотором значении сопротивления Тогда где I — ранее установленное значение тока. способ требует постоянства рабочего тока во время измерений.

Точность установления компенсации, а следовательно, и точность измерения компенсатором зависят от чувствительности компенсатора. Чувствительность компенсатора (комплектная)

где — чувствительность схемы компенсатора; — чувствительность гальванометра; — приращение тока в цепи гальванометра, вызванное изменением на

Следует учесть, что является переменной величиной, зависящей от сопротивления входной цепи, и в том числе от сопротивления источника измеряемой ЭДС.

Высокая точность измерения компенсатором обусловлена высокой чувствительностью применяемого гальванометра, высокой точностью нормального элемента и резисторов, а также высокой стабильностью вспомогательного источника питания.

Достоинством компенсатора является также отсутствие потребления мощности от источника измеряемой величины в момент компенсации. Именно по этой причине возможно измерение ЭДС с помощью компенсаторов.

Предел допускаемой основной погрешности (в процентах) для компенсаторов постоянного тока определяют по одночленной формуле: и по двухчленной формуле

Компенсаторы можно использовать для измерения напряжений, превышающих их предел измерений. В этом случае измеряемое напряжение подается на вход компенсатора через образцовый делитель напряжения.

Компенсаторы широко применяют также для точного измерения тока и сопротивления косвенным способом (см. § 15-1, 15-4).

Устройство компенсаторов постоянного тока.

Компенсаторы постоянного тока бывают двух типов: большого сопротивления и малого сопротивления.

У компенсаторов первого типа сопротивление рабочей цепи достигает Ом на 1 В напряжения питания. Для них применяют гальванометры с относительно большим критическим сопротивлением. Верхний предел измерений ЭДС (напряжения)

Для измерения относительно малых ЭДС и напряжений применять компенсаторы большого сопротивления нерационально вследствие увеличения погрешности измерения. Одна из причин увеличения погрешности заключается в том, что при обычном для компенсаторов большого сопротивления рабочем токе и измерении малых ЭДС в отсчете участвует малое число декад.

Для измерения малых ЭДС (например, ЭДС термопар) используют компенсаторы малого сопротивления. Рабочий ток этих компенсаторов выбирают в пределах от 1 до 25 мА. Для них применяют гальванометр с небольшим критическим сопротивлением, чтобы он мог работать в условиях, близких к режиму критического успокоения.

ЭДС нормального элемента компенсируется на отдельном участке рабочей цепи, имеющей некоторое постоянное сопротивление и переменное сопротивление, устанавливаемое в зависимости от окружающей температуры.

Делитель напряжения, на котором создается компенсирующее напряжение, должен быть таким, чтобы перемещение рычагов декад в процессе компенсации не вызывало изменения рабочего тока. Кроме того, должна быть обеспечена возможность точного отсчета установленного значения сопротивления (или падения напряжения на нем). Для этого на практике применяется несколько типов декад делителей напряжения.

В качестве примера на рис. 7-10 показана схема последовательного включения двух декад. Компенсирующим напряжением является падение напряжения на участке цепи а — б. Так как рычаги механически связаны, суммарное сопротивление

Рис. 7-10. Схема компенсатора с двойной декадой

цепи рабочего тока остается неизменным независимо от их положения. Можно включить последовательно требуемое число двойных декад.

В компенсаторах малого сопротивления применять скользящие контакты во входной цепи недопустимо вследствие непостоянства их сопротивления, что может привести к существенным погрешностям, так как сопротивление входной цепи сравнительно невелико.

Существует несколько схем компенсаторов малого сопротивления. На рис. 7-11 показана схема компенсатора, в котором компенсирующее напряжение UK создается на постоянных резисторах По резисторам протекают токи и . Значение компенсирующего напряжения зависит от токов и положения щеток на контактных рядах. Если обозначить через номера контактов, на которых находятся щетки то

Токи отличаются друг от друга в 10 раз и практически не зависят от положения щеток вследствие того, что сопротивления

Рис. 7-11. Схема компенсатора малого сопротивления

выбираются значительно большими, чем сопротивления Если подобрать такое положение щеток, при котором нуль-индикатор покажет отсутствие тока в его цепи, значение измеряемой ЭДС можно отсчитать по положению щеток, причем каждая щетка дает определенный десятичный знак. Для повышения точности измерений число контактных рядов может быть увеличено. Требуемый рабочий ток устанавливают при помощи нормального элемента и регулируемых резисторов (на схеме рис. 7-11 они не показаны).

В настоящее время разработаны и выпускаются промышленностью компенсаторы постоянного тока различного назначения, например компенсатор предназначенный для измерений напряжений до основной допускаемой погрешностью (в вольтах)

Источник

8.2 Компенсаторы постоянного тока

8.2 Компенсаторы постоянного тока

Рассмотренные ранее приборы электромеханической группы являются

приборами непосредственной оценки измеряемого параметра и все (в большей или меньшей степени) потребляют мощность из измерительной цепи,что может приводить к нарушению работы исследуемого обьекта. Измерение тока и напряжения аналоговыми электромеханическими приборами возможно в лучшем случае с погрешностью 0,l % (класс точности прибора 0,1).Более точные измерения можно выполнить методом сравнения с мерой. Средства измерений, использующие метод сравнения, называются компенсатора­ми или потенциометрами.

Компенсаторы — приборы в которых измерение производится методом сравнения измеряемой величины с эталонной. Принцип действия компенсатора основан на уравновешивании (компенсации) измеряемого напряжения известным падением напряжения на образцовом резисторе. Момент полной компенсации фиксируется индикаторным прибором (нуль-индикатором), Раз­работаны компенсаторы переменного и постоянного тока. Компенсационный метод применяется также в цифровых измерительных приборах.

Упрощенная принципиальная схема компенсатора nocтоянного тока для измерения напряжения Ux, показана на рис. 8.4.

Источник, постоянного напряжения Е 0 обеспечивает протекание рабочего тока Iр по цепи, состоящей из последовательно включенных измерительного

Читайте также:  Длительность пусковых токов электродвигателей

Rи , установочного (образцового) Rу и регулировочного R рег резисторов. В ка­честве источника образцовой ЭДС (меры ЭДС) используется нормальный элемент Енэ — изготавливаемый по специальной технологии гальванический

элемент, среднее значение ЭДС которого при температуре 20° С известно с точностью до пятого знака и равно Енэ = 1,0186 В. Установочный резистор

R у , представляет собой катушку сопротивлений специальной конструкции с точно известным и стабильным сопротивлением. В схеме элементНИ — нуль-индикатор, реагирующий на очень маленькие постоянные токи (чувст­вительность по току S ни — порядка 10 -10 дел/А).

Рис 8.4 Упрощенная принципиальная схема компенсатора постоянного тока.

Относительная погрешность нормального элемента может быть в преде­лах от 0,02 до 0,0002 %. С помощью переключателя нуль-индикатор вначале включается в цепь установочного сопротивления Rу (положение переключателя 1). При этом регулировочным сопротивлением Rрег добиваются отсутствия тока в цепи нуль-индикатора. Это означает, что Iр Rу= Енэ, откуда значение рабочего тока определяется через соотношение Iр = Енэ / Rу=10-nА(для каждого типа компенса­тора величина п — число индивидуальное и неизменное, что обеспечивается по­стоянством параметров источника напряжения Енэ и установочного сопротивления Rу ). Затем нуль-индикатор включается в измерительную цепь (положение переключателя 2) и изменением измерительного сопротивления Rи -добиваются нулевого тока, а значит; равенства Ux=IрR= ЕнэR/Rу. Итак, измеряемое напряже­ние определяется с достаточно высокой точностью и без нарушения работы из­мерительной цепи, так как в момент измерения ток через индикатор не протекает

С помощью компенсатора можно также определять ток в исследуемом устройстве, преобразовав его предварительно в напряжение согласно форму­ле Ix = Ux/R 0 , где R 0 — образцовое сопротивление.

При измерениях напряжений на производстве применение находят авто­матические компенсаторы, в которых поддерживается разностное значение △ Ux = Iр Rнач- Iр Rкон 0 с помощью следящей системы. Здесь Rнач и Rкон — части измерительного сопротивления в начале и конце цикла слежения.

В современных конструкциях компенсаторов вместо нормального эле­мента часто применяются эталонные (в частности стабилизированные) ис­точники напряжения с более высоким значением коэффициента стабилиза­ции, что позволяет расширить верхний предел измерения компенсатора до нескольких десятков вольт.

Погрешность компенсатора постоянного тока определяется погрешностями резисторов Rи, Rу , ЭДС нормального элемента Енэ , а также чувствительностью нуль-индикатора. Современные потенциометры постоянного тока имеют класс точности от 0,0005 до 0,2. Верхний предел измерения до 1…2,5 В. При достаточной чувствительности нуль-индикатора нижний пре­дел измерения может составлять единицы нановольт.

Компенсационные методы используются также для измерений и на пере­менном токе.

Источник



Компенсаторы постоянного тока

Измерение тока и напряжения аналоговыми электромеханическими приборами возможно в лучшем случае с погрешностью 0,1 %. Более точные измерения выполняют методом сравнения с мерой. Средства измерений, использующие метод сравнения, называются компенсаторами или потенциометрами.

Принцип действия компенсатора основан на уравновешивании (компенсации) измеряемого напряжения известным падением напряжения на образцовом резисторе. Момент полной компенсации фиксируется по показаниям индикаторного прибора (нуль-индикатора).

Упрощенная схема компенсатора постоянного тока приведена на рис. 4.13.

Рис. 4.13. Схема компенсатора постоянного тока

Схема содержит источник образцовой ЭДС Ен, образцовый резистор R, вспомогательный источник питания ВБ, переменное сопротивление R, регулировочный реостат R1 и нуль-индикатор НИ. Нуль-индикатором служит обычно гальванометр с нулем посредине шкалы. В качестве источника образцовой ЭДС (меры ЭДС) используется нормальный элемент – изготавливаемый по специальной технологии гальванический элемент, среднее значение ЭДС которого при температуре 20 °С известно с точностью до пятого знака и равно Ен = 1,0186 В. Образцовый резистор представляет собой катушку сопротивления специальной конструкции с точно известным и стабильным сопротивлением.

Процесс измерения напряжения состоит из двух операций: установления рабочего тока и уравновешивания измеряемого напряжения. Для установления рабочего тока переключатель П ставят в положение 1 и, регулируя сопротивление R1, добиваются отсутствия тока в гальванометре. Это будет иметь место в том случае, когда падение напряжения на резисторе R станет равным ЭДС нормального элемента,

.

При этом рабочий ток в цепи R1, R, R

.

После установки рабочего тока переключатель П устанавливают в положение 2 и, не изменяя рабочего тока, устанавливают такое значение сопротивления R = Rx, при котором измеряемое напряжение Еx будет уравновешено падением напряжения IRx и ток в цепи гальванометра снова будет отсутствовать. Отсюда

. (4.8)

Из (4.8) следует, что при постоянстве значений Eн и R шкала сопротивления R может быть проградуирована непосредственно в единицах напряжения постоянного тока.

Поскольку в момент равновесия ток в цепи индикатора отсутствует, то можно считать, что входное сопротивление компенсатора, со стороны измеряемого напряжения, равно бесконечности (Rвх = ¥). Отсюда следует одно из основных достоинств компенсатора – отсутствие потребления мощности от объекта измерения, т.е. возможность измерения ЭДС.

Погрешность компенсатора постоянного тока определяется погрешностями резисторов R, R, ЭДС нормального элемента, а также чувствительностью индикатора. Современные потенциометры постоянного тока выпускают с классами точности от 0,0005 до 0,2. Верхний предел измерения до 1…2,5 В. При достаточной чувствительности индикатора нижний предел измерения может составлять единицы нановольт.

В современных конструкциях компенсаторов вместо нормального элемента часто используются стабилизованные источники напряжения с более высоким значением стабилизированного напряжения, что позволяет расширить верхний предел измерения компенсатора до нескольких десятков вольт. Для измерения более высоких значений напряжения могут быть использованы схемы с делителем напряжения. При этом, однако, утрачивается основное достоинство компенсационного метода – отсутствие потребления мощности от объекта измерения.

Промышленностью выпускаются компенсаторы с ручным и автоматическим уравновешиванием.

Компенсационные методы используются также для измерения на переменном токе.

Источник

Компенсаторы постоянного тока

Измерения тока и напряжения аналоговыми электромеханическими приборами возможно в лучшем случае с погрешностью 0,1% (класс точности прибора 0,1). Более точные измерения выполняют методом сравнения с мерой. Средства измерения, использующие метод сравнения, называется компенсаторами или потенциометрами.

Принцип действия компенсатора основан на уравновешивании (компенсации) измеряемого напряжения известным падением напряжения на образцовом резисторе. Момент полной компенсации фиксируется по показаниям индикаторного прибора (нуль- индикатора).

Упрощенная схема компенсатора постоянного тока приведена на рис. 3.13.

Схема содержит источник образцовой ЭДС , образцовый резистор , вспомогательный источник питания ВБ, переменное сопротивление R, регулировочный реостат R1, и нуль-индикатор НИ. Нуль –индикаторы служит обычно гальванометр с нулем посредине шкалы. В качестве источника образцовой ЭДС(меры ЭДС) используется нормальный элемент –изготавливаемый по специальной технологии гальванический элемент, среди значения ЭДС которого при температуре 20С известно с точностью до пятого знака и равно В. Образцовый резистор представляет собой катушку сопротивления специальной конструкции с точной известным и стабильным сопротивлением.

Читайте также:  Исследование цепи переменного тока с переменным соединением катушки

Процесс измерения напряжения состоит из двух операций: установление рабочего тока и уравновешивание измеряемого напряжения. Для установления рабочего тока переключатель П ставят в положение I и, регулируя сопротивления R1, добиваются отсутствия тока в гальванометре. Это будет иметь место в том случает, когда падение напряжения на реостате R0 станет равным ЭДС нормального элемента:

При этом рабочий ток в цепи

После установки рабочего тока переключатель П устанавливается в положение 2и , не изменяя рабочего тока, устанавливают такое значение сопротивления R=Rх, при котором измеряемое напряжение , будет уравновешено падением напряжения и ток в цепи гальванометра снова будет отсутствовать. Отсюда:

Из (3.16)следует, что при постоянстве значения шкала сопротивления R может быть проградуирована непосредственно в единицах напряжения постоянного тока.

Так как в момент равновесия ток в цепи индикатора отсутствует , то можно считать, что входное сопротивление R компенсатора (со стороны измеряемого напряжения) равно бесконечности, т.е R= . отсюда следует одно из основных достоинств компенсатора- отсутствие потребления мощности от объекта измерения, т.е возможность измерения ЭДС.

Современные потенциометры постоянного тока выпускают классов точности от 0,0005 до 0,2. Верхний предел измерения до 1…2,5В. При достаточной чувствительности индикатора нижний предел измерения может составлять единицы нановольт.

В современных конструкциях компенсаторов вместо нормального элемента часто используется стабилизованные источники напряжения с более высоким значением стабилизованного напряжения , что позволяет расширить верхний предел измерения компенсатора до нескольких десятков вольт. Для измерения более высоких значений напряжения могут быть использованы схемы с делителем напряжения. При этом, однако, утрачивается основное достоинство компенсационного метода-отсутствие потребления мощности от объекта измерения.

Промышленностью выпускаются компенсаторы с ручными и автоматическим уравновешиванием.

Компенсационные методы используются также для измерения на переменном токе.

3.6 Электронные аналоговые вольтметры

При измерение напряжения метода непосредственной оценки вольтметр подключается параллельно тому участку цепи, на котором измеряется напряжение. Для уменьшения методической погрешности измерения собственного потребления вольтметра должно быть мало, а его входное сопротивление велико. Поэтому в схемах электроники при измерении в маломощных цепях применение электромеханических приборов ограничено. Предпочтительнее является использование электронных вольтметров.

Электронные вольтметры представляют собой сочетание электронного преобразователя и магнитоэлектрического или цифрового измерительного прибора.

В отличии вольтметра электромеханической группы электронные вольтметры постоянного и переменного токов имеют высокие входное сопротивление и чувствительность и мало потребление тока от измерительной цепи. Электронные аналоговые и цифровые вольтметры позволяют производить измерения в широком диапазоне напряжений и частот.

По роду тока электронные вольтметры делятся на вольтметры постоянного напряжения, переменного напряжения , универсальные (постоянного и переменного напряжения в одном приборе) и импульсные . Кроме того, выпускаются вольтметры с частотно-избирательными свойствами-селективные.

Электронные аналоговые вольтметры постоянного тока выполняются по схеме, представленной на рис. 3.14 а. Измеряемое напряжение U подается на входное устройство BxY, представляющее собой многопредельные высокоомные делитель напряжения на резисторах . С делителя напряжение поступает на усилитель постоянного тока УПТ и далее – на стрелочный прибор V. Делитель и усилитель постоянного тока ослабляются или усиливают напряжение до значений, необходимых для нормальной работы прибора. Одновременно усилитель обеспечивает согласование высокого сопротивления входной цепи вольтметра с низким сопротивлением рамки прибора магнитоэлектрической системы. Высокое входное сопротивление электронного вольтметра(несколько десятков мегаом) позволяет произвести измерение напряжения в высокоомных цепях без заметного потребления мощности от объекта измерения.

Чтобы обеспечить необходимую точность вольтметра к усилителям постоянного тока, применяемых в электронных вольтметрах, предъявляются жесткие требования в отношении линейности амплитудной характеристики, постоянства коэффициента усиления , температурного и временного дрейфа нуля. При построении электронных вольтметров для измерения малых напряжений эти требования не всегда могут быть удовлетворены. Поэтому электронные вольтметры постоянного тока для измерения малых напряжений выполняются по схеме рис .3.14,б.

В таких вольтметрах постоянного измеряемое напряжение вначале преобразуется модулятором M в переменное, а далее усиление измеряемого сигнала осуществляется усилителем переменного тока Y, обладающим лучшими метрологическими характеристиками по сравнению с усилителями постоянного тока. Выпрямленное выпрямителем (детектором) В, напряжение подается на стрелочный прибор V. Это позволяет получить электронные микровольтметры с нижним пределом измерения порядка 10 В.

Электронные вольтметры переменного тока выполняют по двум структурным схемам(рис.3.14 в,г). В первой из этих схем измеряемое переменное напряжение сначала преобразуется в постоянное детектором В, а затем усиливается усилителем постоянного тока. Во второй схеме усиление производится на переменном токе и лишь затем, предварительно усиленный сигнал, выпрямляется детектором . Эти схемы дополняют друг друга. Каждая из них имеет преимущество и недостатки. Вольтметры , построенные по первой схеме, позволяют измерять напряжения переменного тока в широком частотном диапазоне (10 Гц…1000МГц),но не дают возможности измерять напряжения меньше нескольких десятых долей вольта, т.к детектор выпрямляет только достаточно большое напряжение. Вторая схема позволяет строить более чувствительные вольтметры, нижний предел измерений которых составляет всего лишь единицы микровольт. Однако такие приборы имеют меньший частотный диапазон, поскольку частотный диапазон усилителя переменного тока трудно сделать достаточно широким.

Важнейшим элементом электронного вольтметра, в значительной мере определяющим его метрологические характеристики , является детектор. Напряжение на выходе детектора может быть пропорционально амплитудному, средневыпрямленному или среднему квадратичному значению измеряемого напряжения. Характер этой зависимости определяет, на какое из этих значений реагирует магнитоэлектрический стрелочный прибор. Соответственно , различают вольтметры средних, амплитудных и средних квадратических значениях напряжения синусоидальной формы и это следует учитывать при измерении и при анализе погрешностей, обусловленных отклонение формы реального измеряемого сигнала от синусоиды.

Простейшими вольтметрами средних значений являются выпрямительные вольтметры, рассмотренные выше на основе пассивных (без применения усилительных схемных элементов) преобразователей средневыпрямленных значений. Преобразователи выполняются на полупроводниковых диодах, работающих на линейном участке вольт-амперной характеристики.

Повышение чувствительности, расширение пределов измерения и улучшение линейности функции преобразования в электронных вольтметрах достигается применением активных преобразователей средневыпрямленных значений.

Принцип действия амплитудного детектора (рис.3.15а)основан на заряде конденсатора C через диод Д до амплитудного значения измеряемого напряжение и медленном его разряда через нагрузочный резистор R. Из –за наличия времени заряда и разряда на конденсаторе появляется постоянная составляющая напряжения. Чем больше отношение постоянной времени разряда конденсатора к постоянной времени его заряда, тем больше напряжение на конденсаторе приближается к амплитудному значению. При синусоидальной форме сигнала U(t) среднее значение напряжения на диоде равно среднему значению напряжения на конденсаторе , но с противоположным знаком. Постоянная составляющая напряжения на конденсаторе C и напряжение на диоде несет информацию об амплитудном значении преобразуемого напряжения. В зависимости от того, какое из этих напряжений принимается за выходное, различают две разновидности амплитудных детекторов. Если выходным служит напряжение на конденсаторе, то получаем амплитудный детектор с открытым входом(рис.3.15), который пропускает постоянную составляющую измеряемого напряжение. Если выходное напряжение снижается с диодом , то имеет амплитудным детектором с закрытым входом (рис.3.16). При измерении пульсирующего напряжения конденсатор C будет заряжаться до пикового напряжения .

Читайте также:  Расчет сечения плавкой вставки по току

Амплитудные детекторы с закрытыми и открытым входами применяются в универсальных и высокочастотных вольтметрах при измерении в широком диапазоне частот. Погрешность измерения вольтметра с амплитудным детектором зависит от частоты. Эта погрешность тем больше, чем меньше частоты. Эта погрешность тем больше, чем меньше частота измеряемого напряжения. В промежутках между входными импульсами конденсатор разряжается, поэтому среднее значение напряжения меньше амплитуды . При повышении частоты интервалы между импульсами меньше импульсами меньше и конденсатор разряжается незначительно, поэтому напряжение выше, чем при низкой частоте.

При достаточно низких частотах напряжения может значительно отличаться от амплитуды . Относительная погрешность

T- период измеряемого напряжения.

Одним из существенных недостатков вольтметров с амплитудным детектором является зависимость показаний прибора от формы сигнала. Обычно шкала амплитудных вольтметров градуируется в средних квадратических значениях синусоидального напряжения, тогда как отклонение стрелки прибора пропорционально амплитуде напряжения. Поэтому показания, отсчитанные по шкале стрелочного прибора, справедливы только при измерении синусоидальных напряжений.

При произвольной форме сигнала, если значение Kф для этого сигнала неизвестно, измерение среднего квадратического значения напряжения оказывается невозможным.

На электронные вольтметры установлены классы точности от 0,1 до 25. Обычные классы точности 2,5;4,0.

Источник

Компенсаторы

Широкое применение мостовых схем и компенсаторов объясняется высокой точностью измерений, большой чувствительностью и возможностью измерения различных параметров электрической цепи.

Измерение токов и напряжений приборами непосредственной оценки производится в лучшем случае с погрешностью 0,05%. Более точное измерение этих величин возможно с помощью приборов сравнения – компенсаторов. В зависимости от вида измеряемого напряжения различают компенсаторы постоянного и переменного токов.

Компенсаторы постоянного тока используются для прямого измерения ЭДС (напряжений), а также косвенного измерения сопротивления, тока и мощности. Упрощенная принципиальная схема компенсатора приведена на рисунке.

Рис. 7.2 Принципи­альная схема компенсатора посто­янного тока

На данной схеме можно выделить три контура: контур (I) нормального элемента, рабочий (II) и измерительный (III) контуры.

Измерение напряжения производится в два этапа. Сначала устанавливают рабочий ток, значение которого строго определено и неизменно для каждого типа компенсатора. Для этого переключатель П переводят в положение 1, и с помощью реостата устанавливают такое значение рабочего тока в цепи второго контура, при котором падение напряжения, создаваемое им на нагрузочном сопротивлении будет равно ЭДС нормального элемента. При этом нуль-индикатор покажет отсутствие тока в цепи первого контура. Затем приступают к измерению неизвестного напряжения. Для этого переключатель П устанавливается в положение 2 и регулировкой калиброванного сопротивления в третьем контуре добиваются компенсации измеряемого напряжения.

Погрешность измерения напряжения компенсатором постоянного тока определяется в основном тремя факторами:

· погрешностью установки и поддержанием неизменным рабочего тока;

· погрешностью изготовления и подгонки образцового, компенсационного и регулируемого сопротивлений;

· чувствительностью нуль — индикатора.

Существует девять классов точности компенсаторов постоянного тока от 0,0005 до 0,2. Различают высокоомные компенсаторы (до 40 кОМ) и низкоомные до 1000 Ом.

Компенсаторы используют также для точных косвенных измерений токов и сопротивлений. Для измерения силы тока в исследуемую цепь включается образцовый резистор и измеряется падение напряжения на нем. Для измерения сопротивления последовательно с ним также включают образцовый резистор, измеряют падение напряжения на нем и затем расчетным путем определяют значение неизвестного сопротивления.

В компенсаторах переменного тока для полного уравновешивания двух напряжений на переменном токе необходимо выполнить четыре условия: равенство напряжений по модулю, противоположность их фаз, равенство частот, должна быть одинаковой форма кривых измеряемого и компенсирующего напряжений.

Два первых условия обеспечивает конструкция компенсаторов. Третье условие выполняется при питании объекта измерения и компенсатора от одного источника. Четвертое условие выполнить практически невозможно.

В качестве индикатора равновесия на промышленной частоте применяют вибрационный (резонансный) гальванометр. На более высоких частотах – электронный нуль – индикатор, на звуковых частотах – усилители с выпрямительными приборами на выходе.

По способу компенсации неизвестного напряжения компенсаторы переменного тока делятся на два вида:

· полярно – координатные с отсчетом измеряемого напряжения в полярных координатах (регулируется модуль напряжения и отдельно его фаза);

· прямоугольно-координатные с отсчетом измеряемого напряжения в виде геометрической суммы двух взаимнно-перпендикулярных составляющих.

Рис. 7.3 Принципиальная схема прямоугольно-коорди­натного компенсатора

Реохорды ab и cd равны по сопротивлению и длине, токи реохордов равны по величине и сдвинуты на 90°, а так как средние точки реохордов соединены электрически, то разность потенциалов между ними равна нулю. В результате, образуется прямоугольно-координатная система напряжений с одинаковыми масштабами по осям. Попеременно перемещая движки реохордов, добиваются нулевого показания нуль — индикатора, что соответствует полной компенсации активной и реактивной составляющих измеряемого напряжения. Значение активной составляющей компенсирующего напряжения определяется по положению движка на шкале реохорда ab, а реактивной составляющей – по шкале реохорда cd. Знак начальной фазы определяется в зависимости от квадранта, в котором находится вектор компенсирующего напряжения в прямоугольной системе координат.

По точности компенсаторы переменного тока уступают компенсаторам постоянного тока.

В автоматических компенсаторах постоянного и переменного токов уравновешивание осуществляется автоматически.

Существуют компенсаторы с полным и неполным уравновешиванием. Компенсаторы отличаются погрешностью, временем измерения. Применяются для измерения электрических и неэлектрических величин.

Источник