Опыт 1. Измерение сопротивления мегомметром

Измерение сопротивлений на постоянном токе

Цель работы – изучение методов и техники измерения сопротивлений на постоянном токе омметрами и уравновешенными мостами постоянного тока.

Измерение сопротивлений представляет наиболее широко развитую область электроизмерительной техники как в отношении методов измерения, так и используемой аппаратуры.

Измерение сопротивлений может осуществляться различными методами: косвенным методом с помощью двух приборов (амперметра и вольтметра); методом одного прибора, прямым методом, основанным на применении приборов непосредственной оценки (омметров, мегомметров); методом сравнения, основанным на применении мостов и компенсаторов.

Разнообразие методов в значительной степени объясняется весьма широким диапазоном величин сопротивлений, которые подлежат измерению (от 10^–8 до 10¹⁴ Ом и выше), большим разнообразием объектов измерения, различными условиями измерений (лабораторные, полевые и др.), различными требованиями к точности определения результатов измерения.

Опыт 1. Измерение сопротивления мегомметром

Для измерения очень больших сопротивлений, порядка тысяч килоом и выше, как например, для измерения сопротивления изоляции, весьма часто пользуются мегомметрами. Мегомметр представляет собой омметр, в котором в качестве измерительного механизма используется магнитоэлектрический логометр.

Логометрами называют электроизмерительные приборы, измеряющие отношения двух токов. Специфической особенностью логометров является отсутствие у них механического противодействующего момента. Противодействующий момент, как и вращающий, создается электрическим путем.

На рис. 9.1 показан логометр магнитоэлектрической системы.

Подвижная часть логометра состоит из двух рамок, укрепленных на общей оси и жестко скрепленных между собой. Одна из рамок создает вращающий момент, другая – противодействующий.

Один или оба момента должны изменяться с изменением угла отклонения подвижной части. Зависимость момента от угла отклонения рамок обычно достигается благодаря неравномерности воздушного зазора.

Моменты, создаваемые силами F₁ и F₂, для магнитоэлектрического измерительного механизма (рис. 9.1) определяются

;

где S₁; W₁; S₂; W₂ – площади и числа витков рамок 1 и 2.

Индукция магнитного поля В₁ и В₂ вследствие наличия неравномерного зазора не остается постоянной, а меняется в зависимости от положения подвижной части, т.е. от угла поворота рамок :

и .

Равновесие подвижной части определяется равенством

,

т.е. .

Полагая S₁ = S₂, и W₁ = W₂, получим

.

Решая это уравнение относительно , находим:

. (9.1)

Наиболее распространенная схема логометра с последовательным соединением измеряемого сопротивления показана на рис. 9.2.

Токи в рамках логометра могут быть определены из уравнений

; .

Используя уравнение (9.1), получим:

. (9.2)

Из этого выражения видно, что отклонение подвижной части не зависит от напряжения, а зависит от величины измеряемого сопротивления R_X.

Мегомметры не нуждаются в питании ни от аккумуляторов, ни от сухих батарей, т.к. снабжены собственным генератором, встроенным в прибор. Ротор генератора приводится во вращение ручкой со скоростью обычно в пределах 90 – 120 об/мин. Поскольку сопротивление изоляции зависит от приложенного напряжения, мегомметры выпускаются с номинальным напряжением 100, 250, 500, 1000, 2500 В.