Дәріс. Тұрақты ток тізбектерінің параметрлерін өлшеу

Дәрістің мазмұны: тұрақты токқа кіші және үлкен кедергілерін өлшеу, амперметр және вольтметр әдісі, салыстыру әдісі.

Дәрістің мақсаты: тұрақты токқа кедергілерді өлшеудің негізгі әдістерін және тәсілдерін оқу.

Тұрақты токқа кедергілерін өлшеу. Кәзіргі заманда кедергілердің өлшеу диапазоны өте кең (10 ден 10 дейін Ом) және ары қарай кеңейуге беталысы бар. Сондай кең диапазонда өлшеу үшін әртүрлі өлшеу құралдары пайдаланылады, олар белгісіз кедергілерді тура немесе жанама табуға мүмкіндік береді. Өлшеу құралдарын және әдістерін таңдауы едәуір кедергілер мәндеріне, сондай ақ талап етілетін дәлдікке, өлшеу шарттарына және басқа факторларға тәуелді. Әртүрлі диапазондарда кедергілерді өлшеу ерекшеліктері әртүрлі өлшеу дәлдігіне жетуге себепші болады. Сонымен, егер 1 — 10 Ом диапазонда өлшеудің салыстырмалы қателігі пайыздың мыңыншы үлесін құрайтын болса, кіші және үлкен кедергілерді өлшеген кезде ол пайыздың бірліктеріне дейін және одан көп үлкейеді.

Тура өлшеулер. Ом бірліктерінен мегаом бірліктер және ондықтарына дейін диапазонда кедергілер тұрақты ток көпірлермен, цифрлық, электрондық және магнитоэлектрлік омметрлермен өлшенеді. Өнеркәсіп мұндай аспаптардың әртүрлі типтерін шығарады, олардың дәлдігі, қолдану ыңғайлығы, габариттері, массасы және басқа мінездемелері өзгеше болады. Тұрақты токқа кедергілерді өлшеу құралдардың өлшеулердің жоғарғы шектеріндегі рұқсат етілетін негізгі қателіктері (пайзбен) немесе дәлдік кластары И қосымшасында (И.1 кестені қара) келтірілген.

Жоғарғы дәлдікпен өлшеу үшін тұрақты ток көпірлері пайдаланылады. Сонымен, Р369 және Р4056 көпірлері 1 —10⁶ Ом диапазонда ±0,005 салыстырмалы қателікпен кедергіні өлшеуге мүмкіндік береді. Мұндай көпірлердің қолмен теңестіруі болады және сыртқы қоректену көздері мен жоғары сезімталдығы бар нөл-индикаторларды талап етеді, олар ретінде гальванометрлер ең жиі қолданылады. Орнатылған гальванометрлері және қоректену көздері бар тасымал көпірлер шығарылады. Бірақ олардың өлшеу дәлдігі кіші болады. Тағы да автоматты көпірлер болады, олар көбінесе терморезисторлардың кедергісін өлшеу үшін қолданылады.

Цифрлық аспаптарды (И.1 кестені қара) пайдалану арқылы өлшеудің жоғарғы дәлдіктерін алуға болады. Мысалы, Щ31 типті әмбебап вольтметр кедергіні өлшеу режимінде 1; 10 және 100 кОм диапазондарда келесі негізгі қателіктің рұқсат етілетін шектеріне ие болады

= ±0,005 + 0,001 ( - 1) %,

мұнда R_K — диапазонның жоғарғы шегі;

R — өлшенетін кедергі.

Қолмен теңестіруі бар тұрақты ток көпірлерден цифрлық аспаптардың айырмашылығы - өлшеу автоматты түрде жасалынады, бұл олардың ең маңызды құндылығы. Одан басқа, оларда тіркеу үшін цифрлық басу құрылғыларын немесе өлшеу нәтижелерін өңдеу үшін ЭЕМ қосуға мүмкіндік беретін арнайы шығыстары бар.

Жоғары дәлдік талап етілмейтін болса электрондық және магнитоэлектрлік омметрлер пайдаланылады, олар жеке аспаптар түрінде немесе құрастырылған әмбебап аспаптар құрамында шығарылады, сонымен қатар токтар және кернеулерді өлшеу үшін тағайындалған. Осылардың арасындағы ең дәл аспаптардың дәлдік класы 1,0— 1,5.

Кіші кедергілерді өлшеу.Кедергілер Ом бірліктерінен 10 Ом-ға дейін диапазонда тұрақты токтың қос көпірлермен, жай көпірлермен және электрондық миллиомметрлермен өлшенеді. Бұл кедергілерді өлшеген кезде ең көп әсер ететін контакттардың және жалғастыратын сымдардың кедергілері, сондай-ақ контакттік термо-ЭҚК.

Берілген диапазонда ең дәл болып қос көпірлер табылады (И.1 кестесін қара). Өте кіші кедергілерді өлшеу үшін көпірдің қажетті сезімталдығын қамтамасыз етуге зерттелетін объекттен үлкен токтарды жіберу керек. Сөйтіп, Р3009 көпірмен 10 — 10 Ом диапазонда өлшеу үшін көпірді қоректену 200 А токпен жасалынады, 10 —10 Ом кедергілерін өлшеу үшін – 15 А. Бұл оның пайдалану облысын шектейді.

Кіші кедергілерді жай көпірлермен өлшеуі енсіздеу диапазонда жасалынады – 10 Ом-нан бастап. Кіші кедергілерді мұндай көпірлермен өлшеу дәлдігі қос көпірлермен өлшеу дәлдігінен төмен.

Электрондық миллиомметрлерде өлшеу айнымалы токта жасалынады, бұл өлшеу объектінде тұтынатын қуатты едәуір төмендетуге мүмкіндік береді. Әдетте зерттелетін объекттегі кернеу милливольттың ондықтарын құрайды.

Үлкен кедергілерді өлшеу.Үлкен кедергілерді (10 —10 Ом) өлшеген кезде тұрақты токтың жай көпірлерін, электрондық тераомметрлерді (мегомметрлерді), цифрлық омметрлерді және магнитоэлектрлік мегомметрлерді қолданылады. Үлкен кедергілерді өлшеу қиындығы ең алдымен аспаптың кіріс қысқыштарының арасындағы изоляция кедергінің шунттау әсерімен анықталады, ол жасалу кезінде және сыртқы факторлардың (температура, ылғалдылық, ластану және т.б.) тұрақсыздану әсерінен тұрақты болуын қамтамасыз ету мүмкін емес. Одан басқасы, үлкен кедергісі бар объекттерден ағатын токтар өте кіші болып қалады, бұл өлшеу құралдың сезімталдығына жоғары талаптарды тағайындайды. Осыған байланысты, зерттелетін объекттегі кернеуді жүздіктерге дейін және тіпті мындар вольттарға дейін көтеру қажетті болады. Осы себептен өлшенетін объекттерге сайкес талаптар ұсынылады. Үлкен кедергілерді ең жоғары дәлдікпен өлшеу үшін тұракты токтың жай көпірлері пайдаланылады (И.1 кестесін қара).

Жанама өлшеулер. Ең көп таралған амперметр және вольтметр әдісі саналады (11.1 суретін қара). Бұл әдіс кедергілердің әртүрлі мәндерін өлшеу үшін пайдаланылады. Мұндай әдістің құндылығы мынадан тұрады – резистордан қандай ток ағатын болса, сондай ток объекттен жұмыстық жағдайларда ағады, бұл линиялық емес кедергілерді өлшеген кезде маңызды, яғни ондай кедергілердің мәндері токқа тәуелді. Кедергі мәнін Ом заңы бойынша анықтауға болады: U/I. Бірақ мұнда вольтметрдің шунттау әсерінен (11.1, а суретін қара) және амперметрдің ішкі кедергісі себебінен (11.1, б суретін қара) қателік пайда болады. Кедергінің әрекеттік мәндері

11.1, а суретіндегі сұлба үшін

, (11-1)

11-1, б суретіндегі сұлба үшін

. (11-2)

Сондықтан кедергілер мәндерін U/I формула бойынша анықтағанда қателіктер мынаған тең ; .

11.1 сурет – Амперметр және вольтметр әдісі бойынша кедергілергі

өлшеу сұлбалары

Осыдан шығатыны, кіші кедергілерді өлшеу үшін 11.1, а суретіндегі сұлба бәрінен де артығырақ, ал 11-1, б суретіндегі сұлба – үлкен кедергілер үшін. Кедергіні дәл өлшеу керек болса (11-1), (11-2) формулалармен пайдалану қажет.

Амперметр және вольтметр әдісі бойынша өте үлкен кедергілерді өлшеуге болады, мысалы, изоляциялық материалдар кедергілерін. Техникалық шарттар және стандарттар бойынша әртүрлі электризоляциялық материалдардың үлесті көлемдік және үстінгі кедергілердің рұқсат етілетін мәндеріне белгілі талаптар қойылады. Табақ материал О үлгісінің көлемдік кедергісін өлшеу сұлбасы 11.1, в суретінде келтірілген. Үлгіні екі металдық электродтардың арасына орнатады. А электроды солай аталатын қорғау дөңгелек В ішінде орнатылады. Қорғау дөңгелек аркылы үлгінің үстінгі токтары қоректену көзіне тікелей кетеді, гальванометрге жетпей. Гальванометр арқылы тек қана «көлемдік» ток ағады, сондықтан, есептелген кедергі көлемдік болады. Егер, гальванометрден c и d нүктелеріне келетін өткізгіштерді орынымен ауыстырса, онда үстінгі кедергіні анықтауға болады.

Кедергілерді дәл өлшеу үшін және линиялық емес кедергілерді өлшеу үшін салыстыру әдісін қолдануға болады.

11.2,а суреттегі сұлбада ауыстырып-қосқыш В орнын тізбектелініп өзгертіп R_x объектінен және R_o үлгілі резистордан ағатын және токтарды өлшейді. Кернеу U тұрақты болса келесі теңдеу орындалады , яғни .

Дәл өлшеулер үшін 11.2, б суреттегі сұлбамен пайдалануға болады, мұнда тұрақты ток компенсатормен КПТ R_x және R_o дегі кернеулер U және U өлшенеді. Сірә, . Мұндай сұлбалардың құндылықтары – қоректену көздерінің тұрақтылығына қоылатын талаптар жоғары емес (тек қана U және U өлшегенде U өзгермейтін болу керек) және жоғарыдәлдік резисторларды R_o пайдалану арқылы дәл өлшеулерді жасау мүмкіндік бар.

11.2 сурет – Салыстыру әдісімен кедергілерді өлшеу

Кедергілерді өлшеу қателіктері жанама өлшеу әдісімен қателіктерді бағалау бойынша анықталады [14].

Тақырып бойынша қосымша ақпаратты [4,6,8,12] әдебиеттен алуға болады.