Компенсаторы постоянного и переменного тока

Компенсаторы, как и измерительные мосты, относятся к приборам сравнения. Процесс измерения с помощью ком­пенсатора осуществляется сравнением двух напряжений нулевым методом, получившим название компенсационного.

Этот метод используется, как правило, в измерительных установках и лабораторных приборах, предназначенных для поверки средств измерений.

Особенностью компенсационного метода является отсут­ствие тока в измерительной цепи в момент измерения, что позволяет на его основе создавать приборы высокой точ­ности.

Рисунок 5.3 - Схема компенсатора       постоянного тока

Простейшая схема компенсатора постоянного тока при­ведена на рис. 5.3. Она состоит из трех контуров:

1 — контур нормального элемента, образованный нор­мальным элементом Е_{н .э}, нулевым индикатором НИ, образ­цовым резистором R_{н .э} и переменным резистором R_T, ком­пенсирующим влияние окружающей температуры на ЭДС нормального элемента;

 

II— контур, называемый компенсационной цепью, об­разован нулевым индикатором, частью R_Kx компенсацион­ного резистора R_K и источником измеряемой ЭДС Е_х;

III — контур рабочего тока, образованный последова­тельным соединением вспомогательного источника Е, резисторов R_T, R_{н .э} и R_K и реостата R₁- для установки рабочего тока I _р.

Переключение производится переключателем рода работы SA.

Порядок работы с компенсатором следующий.

1. Переключатель рода работы SA устанавливают в по­ложении К — «контроль».

2. Реостатом R₁ изменяют значение рабочего тока до тех пор, пока стрелка нулевого индикатора не установится на нуль. При этом выполняется равенство

Е_{н .э}= I _р. (R_{н .э} + R_T),                                                         (5.12)

где R_T — часть сопротивления резистора R_T, включенная в контур I.

Из (5.12) можно найти значение рабочего тока I _р. для данного компенсатора. Если температура окружающей сре­ды отличается от нормальной, то предварительно необхо­димо внести соответствующие поправки в значение ЭДС нормального элемента с помощью R _T.

3. После контроля и установки рабочего тока переклю­чатель SA устанавливается в положение И — «измерение». В этом случае к нуль-индикатору подключается контур II. Изменением сопротивления R_K добиваются отсутствия тока в цепи гальванометра. Тогда с учетом (5.12)

Е_х = I_р R_KX = Е_н.э R_KX / (R_н.э + R_T).             (5.13)

Так как Е_н.э,R_н.э., и R _T имеют постоянные значения, от­счет компенсирующего напряжения U_K можно проводить по положению переключателей резистора R_K сразу в единицах напряжения.

Компенсаторы постоянного тока позволяют измерять не только ЭДС, напряжение, но и значение тока I _х, сопротивления R_x.

Для измерения тока пользуются вспомогательной цепью, которая состоит из источника измеряемого тока I _х и образ­цового резистора R_x, на котором возникает падение напряжения

U_x=I_xR_N.                                                     (5.14)

Значение измеряемого тока определяется по формуле

I_x = U_x /R_N.                                                 (5.15)

Рисунок 5.4 Схема измерения сопротивления компенсатором

Для измерения сопротивления R_x резистор включают во вспомогательную цепь (рис. 5.4) последовательно с ис­точником питания и образцовым резистором R_N. Устано­вив переключатель SA сначала в правое, а потом в левое положение, с помощью компенсатора измеряют U_N — падение напряжения на R_N и U_x—падение напряжения на R_x. В течение времени измерения, ток во вспомогательной цепи должен оставаться неизменным.

Резистор R и миллиамперметр предназначены для ре­гулирования и приблизительной оценки тока I во вспомо­гательной цепи.

Для измеряемого сопротивления получаем

R_x  = R_N U_x / U_N.                                                      ( 5.16 )

Для измерения напряжений, превышающих предел из­мерений компенсатора, измеряемое напряжение подается на вход компенсатора через образцовый делитель напряжения.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите два основных вида приборов сравнения.

2. Для измерения каких величин используются измерительные мосты постоянного тока?

3. Для измерения каких величин используются измерительные мосты переменного тока?

4. Для измерения каких величин используются потенциометры?