Меры электрических величин

Технические средства и методы измерения электрических величин

Меры служат для воспроизведения физических величин заданного размера. По количеству воспроизводимых размеров величины меры делятся на однозначные, многозначные и наборы мер. К однозначным мерам относят измерительные катушки сопротивления, катушки индуктивности и взаимной индуктивности, измерительные конденсаторы постоянной емкости, нормальные элементы и стабилизированные источники напряжения.

Мера ЭДС

Однозначной мерой ЭДС и напряжения является нормальный элемент, представляющий собой специальный химический источник электрической энергии, ЭДС которого известна с большой точностью и при неизменной внешней температуре отличается большим постоянством во времени. Выпускают нормальные элементы с насыщенным и ненасыщенным раствором электролита, отличающиеся своими характеристиками. В зависимости от температуры окружающей среды ЭДС нормального элемента с насыщенным раствором электролита определяется выражением:

(4.1)

где Е₂₀ — ЭДС нормального элемента при температуре 20 °С (Е₂₀= 1,0185 ÷ 1,0187 В). Нормальные элементы могут иметь классы точности от 0,0002 до 0,02.

Измерительные катушки сопротивления

Катушки сопротивления выполняют на номинальное значение сопротивления 10^±п Ом, где п — целое число. Они имеют четыре зажима, два из которых называют токовыми, а два — потенциальными. Между потенциальными зажимами сопротивление катушки соответствует номинальному значению при включении катушки в цепь с помощью токовых зажимов. Обмотку катушки сопротивления выполняют из манганина, имеющего большое удельное электриче­ское сопротивление при малом температурном коэффициенте сопротивления, малой термо-ЭДС в паре с медью и при высокой стабильности своих свойств. Катушки сопротивления могут иметь класс точности от 0,0005 до 0,1 при номинальном сопротивлении от 10^-5 до 10¹⁰ Ом.

При работе в цепях переменного тока полное сопротивление измерительной катушки меняется при изменении частоты тока из-за собственной емкости С и индуктивности L Степень реактивности катушки характеризуют постоянной времени т= (L/R) —RC, где R — сопротивление катушки на посто­янном токе. Постоянная времени может быть от 0,5·10-8 до 2,5·10-6 с.

Измерительные катушки индуктивности и взаимной индуктивности

Катушки индуктивности выполняют из проволоки, намотанной на каркас. Они выпускаются с номиналами от 10^-6 до 1 Гн классов точности от 0,05 до 0,5 и с верхним пределом частоты 100 кГц. Эквивалентная схема катушки индуктивности совпадает с эквивалентной схемой катушки сопротивлений, но с иным соотношением параметров.

Катушки взаимной индуктивности имеют две обмотки, намотанные на общем каркасе. Катушки выпускают с номиналами от 10^-4 до 10^-2 Гн с допускаемой основной погрешностью ±0,1% и с верхним пределом частоты 50 кГц.

Измерительные конденсаторы

В качестве однозначных мер электрической емкости применяют воздушные и газонаполненные конденсаторы и конденсаторы со слюдяной изоляцией. Емкость воздушных конденсаторов не превышает 10 000 пФ. Для работы в цепях высокого напряжения применяют газонаполненные конденсаторы. Измерительные конденсаторы имеют класс точности от 0,005 до 1.

Магазины

В качестве многозначных мер получили распространение магазины сопротивлений, емкости и индуктивности, в которых с помощью соответствующих переключателей можно устанавливать необходимое значение величины, воспроизводимой мерой.

Магазины сопротивлений выпускают с диапазоном воспроизведения значения величины от 10^-2 до 10¹⁰ Ом и классами точности от 0,01 до 0,2. Магазины емкости имеют диапазон воспроизведения 10^-3—10⁹ пФ и классы точности от 0,005 до 1. Магазины индуктивности (взаимной индуктивности) выпускают с номинальными значениями индуктивности (взаимной индуктивности) старшей декады от 0,001 до 10 000 мГн с числом декад от 1 до 5; класс точности магазинов от 0,02 до 1.

Находят применение также наборы мер, например набор измерительных конденсаторов. Меры, входящие в набор, могут иметь разные классы точности и различный допустимый частотный диапазон.