Измерение сопротивлений

Сопротивления относятся к числу основных параметров электротехнического оборудования. В практике измерений встречаются установки, в которых требуется измерять сопротивления от 10^–8 до 10¹⁸ Ом. Их условно разделяют на малые (до 1 Ом), средние (1...10⁶ Ом) и большие (свыше 10⁶ Ом).

Выбор метода и средства измерения сопротивления в каждом конкретном случае зависит от значения сопротивления, требуемой точности, условий измерений и др.

Сопротивления постоянному току измеряют непосредственно при помощи приборов прямого преобразования (омметры, мегомметры) и сравнения с мерой (мосты).

Непосредственно (до нескольких килоом) сопротивления измеряют с помощью омметров. Обычно используют две схемы омметров (рис. 20.1). Различают их по схеме включения миллиамперметра РА, используемом в приборе в качестве показывающего. При замкнутом (рис. 20.1 а) или при разомкнутом (рис. 20.1 б) контакте SA указатель прибора с помощью переменного резистора устанавливают в нулевое положение. Причем в омметре, собранном по последовательной схеме (рис. 21.1 а), нулевая отметка шкалы расположена справа. После размыкания контакта SA указатель миллиамперметра под действием тока источника переместится на угол, пропорциональный сопротивлению неизвестного резистора .

а) б)

Рис. 20.1

Особенностью рассмотренных омметров является зависимость показаний от напряжения источника питания, что требует постоянного контроля нулевого положения перед каждым измерением.

Для измерения сопротивлений широко используют мосты постоянного тока. Выбор типа моста и условий его применения зависит от диапазона измеряемых сопротивлений и требуемой точности. При этом решают следующую задачу. Предположим, что резистор с неизвестным сопротивлением включен в ветвь моста 1-1^* (рис. 20.2) при помощи соединительных проводов, сопротивление которых . При этом на сопротивление этой ветви окажет влияние сопротивление ее изоляции . Относительную погрешность измерения сопротивления можно рассчитать по формуле

Рис. 20.2

. (20.2)

Если измеряемое сопротивление одного порядка с сопротивлением изоляции, то относительная погрешность измерения

. (20.3)

По полученным формулам можно определить границы диапазона измерений моста для требуемой погрешности. Расчеты показывают, что нижняяграница диапазона измерений определяется влиянием сопротивления соединительных проводов, верхняя – обусловлена сопротивлением изоляции ветви моста, в которую включают неизвестный резистор.

Процесс измерения сопротивлений с помощью моста состоит из двух основных операций: выбор диапазона измерений при помощи переключателя отношения сопротивлений и уравновешивания моста переменным резистором, включаемым в ветвь . Момент равновесия моста определяют по указателю равновесия (магнитоэлектрический гальванометр или электронный индикатор). Диапазон измерений (отношение) выбирают таким, чтобы использовать все декады (переключатели) резистора , с помощью которого уравновешивают мост. Использование при измерениях сопротивлений всех декад обеспечивает максимальные чувствительность и точность моста. Если порядок измеряемого сопротивления неизвестен, необходимое отношение подбирают опытным путем, определяя при каждом из них возможность уравновешивания моста. При этом для исключения возможного выхода из строя высокочувствительного указателя равновесия его включают кратковременно. Значение измеряемого сопротивления рассчитывают как произведение отношения на показатель сравнения.

Измерение и контрольсопротивления изоляции. Электрическая изоляция оборудования, находящегося под различными потенциалами (в том числе и по отношению к земле), необходима не только для нормального функционирования оборудования, но и для безопасности обслуживающего персонала. При эксплуатации электрооборудования его изоляция подвергается воздействию различных факторов (особенно в условиях животноводческих помещений, хранилищ сельскохозяйственной продукции, кормоцехов и др.), а также изменению (старению) и повреждению (разрушению). Это требует систематического контроля ее состояния. Сопротивление изоляции оборудования, не находящегося под напряжением, измеряют мегомметром (магнитоэлектрический логометр) с встроенным источником питания.

Сопротивление изоляции двухпроводной линии можно рассматривать состоящим из двух параллельно соединенных резисторов, распределенных по длине линии. Если двухпроводная линия находится под напряжением, то сопротивление ее изоляции можно контролировать вольтметрами, включенными, как показано на рис. 20.3. Учитывая, что на показания вольтметра, включенного между линией и землей, влияет сопротивление другой линии, и что сопротивление вольтметра меньше сопротивления изоляции, можно записать

и .

При одинаковом сопротивлении изоляции линий А и В вольтметры показывают одинаковое напряжение, равное напряжению между линиями. Изменение сопротивления изоляции одной из линий вызывает соответствующее изменение показаний вольтметра.