Широке застосування мостових схем і компенсаторів пояснюється високою точністю вимірювань, великий чутливістю і можливістю вимірювання різних параметрів електричного кола.
Вимірювання струмів та напруг приладами безпосередньої оцінки проводиться в кращому випадку з похибкою 0,05%. Точніше вимірювання цих величин можливо за допомогою приладів порівняння - компенсаторів. Залежно від виду вимірюваного напруги розрізняють компенсатори постійного і змінного струмів.
Компенсатори постійного струму використовуються для прямого вимірювання ЕРС (напруг), а також непрямого вимірювання опору, струму і потужності. Спрощена принципова схема компенсатора приведена на малюнку.
Мал. 7.2 Принципи-альна схема компенсатора посто-янного струму
На даній схемі можна виділити три контури: контур (I) нормального елемента, робочий (II) і вимірювальний (III) контури.
Вимірювання напруги проводиться в два етапи. Спочатку встановлюють робочий струм, значення якого строго визначено і незмінно для кожного типу компенсатора. Для цього перемикач П переводять в положення 1, і за допомогою реостата встановлюють таке значення робочого струму в ланцюзі другого контуру, при якому падіння напруги, створюване їм на опорі навантаження буде дорівнює ЕРС нормального елемента. При цьому нуль-індикатор покаже відсутність струму в ланцюзі першого контуру. Потім приступають до вимірювання невідомого напруги. Для цього перемикач П встановлюється в положення 2 і регулюванням каліброваного опору в третьому контурі домагаються компенсації вимірюваної напруги.
Похибка вимірювання напруги компенсатором постійного струму визначається в основному трьома факторами:
· Похибкою установки і підтриманням незмінним робочого струму;
· Похибкою виготовлення і підгонки зразкового, компенсаційного та регульованого опорів;
· Чутливістю нуль - індикатора.
Існує дев'ять класів точності компенсаторів постійного струму від 0,0005 до 0,2. Розрізняють високоомні компенсатори (до 40 Ком) і низькоомні до 1000 Ом.
Компенсатори використовують також для точних непрямих вимірювань струмів і опорів. Для вимірювання сили струму в досліджувану ланцюг включається зразковий резистор і вимірюється падіння напруги на ньому. Для вимірювання опору послідовно з ним також включають зразковий резистор, вимірюють падіння напруги на ньому і потім розрахунковим шляхом визначають значення невідомого опору.
У компенсатори змінного струму для повного урівноваження двох напруг на змінному струмі необхідно виконати чотири умови: рівність напруг по модулю, протилежність їх фаз, рівність частот, повинна бути однаковою форма кривих вимірюваного і компенсуючого напруги.
Два перших умови забезпечує конструкція компенсаторів. Третя умова виконується при харчуванні об'єкта вимірювання і компенсатора від одного джерела. Четверта умова виконати практично неможливо.
Як індикатор рівноваги на промисловій частоті застосовують вібраційний (резонансний) гальванометр. На більш високих частотах - електронний нуль - індикатор, на звукових частотах - підсилювачі з випрямними приладами на виході.
За способом компенсації невідомого напруги компенсатори змінного струму діляться на два види:
· Полярно - координатні з відліком вимірюваної напруги в полярних координатах (регулюється модуль напруги і окремо його фаза);
· Прямоугольно-координатні з відліком вимірюваної напруги у вигляді геометричної суми двох взаємно-перпендикулярних складових.
Мал. 7.3 Принципова схема прямоугольно-коорди-кімнатній компенсатора
Реохордів ab і cd рівні за опору і довжині, струми реохордів рівні за величиною і зрушені на 90 °, а так як середні точки реохордів з'єднані електрично, то різниця потенціалів між ними дорівнює нулю. В результаті, утворюється прямоугольно-координатна система напруг з однаковими масштабами по осях. По черзі переміщаючи движки реохордів, домагаються нульового показання нуль - індикатора, що відповідає повній компенсації активної і реактивної складових вимірюваної напруги. Значення активної складової компенсуючого напруги визначається за положенням движка на шкалі реохорда ab, а реактивної складової - за шкалою реохорда cd. Знак початкової фази визначається в залежності від квадранта, в якому знаходиться вектор напруги, що компенсує в прямокутній системі координат.
За точністю компенсатори змінного струму поступаються компенсаторам постійного струму.
В автоматичних компенсатори постійного і змінного струмів урівноваження здійснюється автоматично.
Існують компенсатори з повним і неповним уравновешиванием. Компенсатори відрізняються похибкою, часом вимірювання. Застосовуються для вимірювання електричних і неелектричних величин.
Повернутися в зміст: Методи і засоби вимірювань електричних величин