Метод амперметра и вольтметра

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ, ЕМКОСТИ, ДОБРОТНОСТИ И ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ

 

Цель работы: Изучить устройство и принцип действия мостов переменного тока.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Существует большое количество методов измерения емкости индуктивности, добротности и tg дδ. Условно их можно разделить на три группы:

1. Косвенные.

2. Мостовые.

3. Приборами непосредственной оценки.

Косвенные

Метод амперметра и вольтметра

Применяется для измерения сравнительно больших емкостей и индуктивностей. Используется в цепях с частотой от 50 до 1000 Гц. В этом случае, возможно, пренебречь активными потерями в конденсаторе и катушке.

При измерении емкости в соответствии с рисунком 1.а ее величина будет зависеть от частоты подаваемого напряжения, соответственно емкость

; (1)

где f – частота питающей сети, Гц;

U – напряжение питающей сети, В;

I – ток, протекающий через миллиамперметр, А.

а. б. Рис.1. Схема измерения индуктивности и емкости методом амперметра и вольтметра

Величина внутреннего сопротивления амперметра и вольтметра не учитывается.

При измерении индуктивности (рис.1.б) необходимо измерить активное сопротивление катушки R_x на постоянном токе. Измерить полное сопротивление на переменном токе с заданной частотой f. После проведения данных операций вычисляется индуктивность катушки

. (2)

Так же к косвенным методам измерения можно отнести:

- метод замещения;

- метод трех вольтметров;

- метод амперметра, вольтметра и ваттметра;

Рис.2. Схема измерительного моста Шеринга

Мостовые

Относятся к наиболее точным методам измерения. Существует множество схем для измерения емкости и индуктивности. Наиболее распространенными являются четырех плечные мосты, которые наряду с простотой использования производят достаточно точные измерения.

Измерительный мост Шеринга (рис.2)

Применяется для измерения емкости. Пределы измерения от 10 рФ до 2 мФ. Часто используется для определения угла диэлектрических потерь для кабелей. При определении величины емкости мост уравновешивают, добиваясь нулевого положения индикатора равновесия. При активном сопротивлении резисторов схемы и конденсатора C_V без диэлектрических потерь величина измеряемой емкости равна

; (3)

где С_Х – неизвестная емкость, Ф;

С_V – емкость плеча моста, Ф;

R_V, R₂ – сопротивления плеч моста, Ом.

Угол диэлектрических потерь соответственно

; (40)

где f – частота питающей сети, Гц;

С₄ – емкость плеча моста, Ф.

Так же для измерений используется мост Масвелла-Вина, Вина, Шеринга и другие мостовые схемы. Однако чаще всего они компонуются в одном корпусе в виде универсального моста переменного тока.

Так же для измерения параметров индуктивного и емкостного сопротивления используются приборы непосредственной оценки.

Для измерения емкости используются фарадметры или микрофарадметры. В качестве индикатора используется электродинамический логометр. Принцип действия основан на использовании зависимости тока или напряжения в цепи питаемой источником переменного тока, от величины, включенной в нее емкости. Погрешность измерений порядка 5-10%. При настройке таких приборов используют емкости и индуктивности с погрешностью не более 5%.

Основным прибором для измерения добротности является куметр. Принцип действия основан на применении резонансных явлений и позволяет измерить одновременно добротность, индуктивность, емкость и другие параметры схемы. Погрешность измерений 5 – 10 %. Она увеличивается при испытании катушек с высокой добротностью. При необходимости куметр можно использовать в качестве генератора немодулированных колебаний, а встроенный электронный вольтметр для измерения напряжения в широком диапазоне.