6.2. Компенсатори напруги (потенціометри)
Компенсатори напруги призначені для здійснення точних вимірювань напруги, або електрорушійної сили (ЕРС). Принцип дії компенсаторів напруги полягає у тому, що вимірювальна величина (напруга) врівноважується відомою напругою. Так. наприклад, в конденсаторі напруги постійного струму, схему якого наведено наступному рисунку, вимірювана напруга Ux зрівнюється відповідним падінням напруги
Ux = IpRkx,
виникаючої на компенсаційному опорі Rk при проходженні по ньому струму Ip від зовнішнього джерела напруги Дж (джерела живлення):
Ry
Rkx
Uk
Ux
„НЕ”
„X”
ПМ
HE
HI
Rk
R
Ip
Дж
В момент рівноваги, який досягається регулюванням компенсаційної напруги, показ гальванометра (нуль-індикатора НІ), увімкнутого у досліджувальне коло через перемикач ПМ в положенні «X», буде дорівнювати нулю. Тоді
Ux = Uk = IpRkx,
де Rkx - частина комплексного опору, з якого знімається компенсаційна напруга.
Значення компенсаційної напруги відчитується по положенню декадного перемикача компенсаційного опору, тобто по значенню Rkx тільки за умови , що через Rk протікає точно відоме значення робочого струму Ip .
Для встановлення робочого струму перемикач ПМ переводиться у положення „НЕ” і за допомогою резистора R добиваються такого значення робочого струму Ip , при якому падіння напруги на установлювальному опорі Rу дорівнює ЕРС нормального елемента НЕ, про що свідчить нульовий показ гальванометра НІ.
В цьому випадку:
Ip = EНЕ/Rу,
Ux = Uk = IpRkx = (EНЕ/Rу) Rkx = (Rkx/Rу) EНЕ.
Таким чином в кінцевому результаті вимірювання Ux зводиться до порівняння його значення із значенням ЕРС нормального елемента НЕ (EНЕ.) в масштабі відношення Rkx/Rу, а похибка визначення Ux дуже мала, оскільки визначається похибкою НЕ і похибкою відношення (Rkx/Rу).
На практиці існують компенсатори постійного струму, похибка яких не перевищує 0,0005%.
Тема7. Вимірювання електричної напруги , струму і потужності
7.1. Вимірювання електричної напруги і струму
Для технічних вимірювань електричної напруги і струму постійного і перемінного струмів використовують амперметри і вольтметри, що вмикаються за схемами (а) і (б):
lx
Ux
(а) (б)
При цьому, вибираючи вольтметр чи амперметр слід враховувати, що вмикання вольтметр чи амперметр у контрольоване коло викликає зміну вимірювальної величини, а отже методичні похибки. Особливо це стосується вимірювання у малопотужних колах, де методична похибка може досягати досить великих значень. Із наведених схем видно, що для зменшення методичних похибок бажано мати високоомний вольтметр чи низькоомний амперметр відносно власного опору споживача.
Слід відмітити, що розглянуті методичні похибки повністю відсутні, коли вольтметр або амперметр постійно ввімкнений у контролююче коло в його робочому режимі.
В тих випадках, коли прямі вимірювання напруги і струму безпосередньо вольтметром чи амперметром неможливі через високі значення напруги чи струму, в схеми вимірювань додатково до вольтметра або амперметра вмикають додаткові опори і шунти (для постійних напруги або струму), вимірювальні трансформатори напруги і струму (для перемінних напруги і струму).
Схеми вимірювань струму і напруги при цьому мають такий вигляд:
R
Umv
lx
lmv
Uv
Rg
Ux
Тут
Ix
= Imv/Rш
= (Umv/Uш)Iш
Тут
UX
= Uv
+ IvRg
= Uv(1
+ (Rg/Rv))
Н
lx
TC
TH
la
Umv
Uv
Ux
Тут Ix = КІ IA, де
КІ - коефіцієнт
трансформації ТС
ТС- трансформатор
струму
Тут UX = КU UV,
КU- коефіцієнт
трансформації ТН
ТН - трансформатор
напруги