Мости для вимірювання параметрів котушок індуктивності

Для котушки індуктивності застосовується переважно послідовна схема заміщення (рис.3.21). За допомогою моста визначаються параметри R, L та добротність Q = L/R. Слід відмітити, що tg та Q характеризують властивості конденсатора та котушки на певній частоті. Звичайно в мостах змінного струму вимірювання проводяться на фіксованих частотах.

Рисунок 3.21

Котушка індуктивності, параметри якої вимірюються, вмикається в одне з плечей моста. Щоб міст можна було зрівноважити, хоча б одне з пліч, що залишились, повинно містити або змінну індуктивність, або змінну ємність. Найчастіше застосовують змінну ємність, оскільки конденсатор змінної ємності можна виготовити з більшою точністю та з меншими затратами, ніж котушку зі змінною індуктивністю.

Схема моста приведена на рис.3.22,а. Умова рівноваги для даного випадку запишеться у вигляді:

R_x + jL_x = , (3.45)

або після перемноження та ділення правої частини на

jC₄: R_x + jL_x = (jR₄C₄), (3.46)

звідки

R_x = R₃; L_x = R₂R₃C₄. (3.47)

Добротність котушки Q=L_x/R_x=R₄C₄. Зрівноважується такий міст регулюванням R₃ та R₄. Але, як видно з виразів для R_x та L_x, при виконанні однієї рівності регулюванням (наприклад, рівності L_x=R₂R₃C₄) порушується інша (яка досягається регулюванням R₄).

Рисунок 3.22

Недоліком цієї схеми моста є погана збіжність, особливо при низьких добротностях котушки. Якщо Q = 1, процес зрівноважування вже викликає труднощі, а при Q < 0,5 зрівноважування моста практично неможливе.

Вимірювання параметрів котушок індуктивності з низькою добротністю відбувається за допомогою шестиплечого моста (рис.3.22,б). Для одержання умови рівноваги цього моста потрібно трикутник, створений елементами R₄, R₅ та C, перетворити в зірку. Після такого перетворення виходить чотириплечий міст, умова рівноваги якого відома. З неї випливає вираз для знаходження параметрів котушки (одержати самостійно).

Міст зрівноважується регулюванням R₄ та R₅. Спочатку регулюванням R₄ добиваються виконання першої умови рівноваги, потім регулюванням R₅ міст наближається до умови рівноваги. R₅ не впливає на першу умову, тому міст має хорошу збіжність.

3.4.4 Автоматичний міст постійного струму

Мости з автоматизованим процесом зрівноваження називаються автоматичними. Вони використовуються не тільки для вимірювання параметрів електричних елементів, але й для автоматичного управління різними процесами.

Схема автоматичного моста для вимірювання опорів R_x приведена на рис.3.23. Якщо міст зрівноважений, напруга у вимірювальній діагоналі дорівнює нулю, і ротор реверсивного двигуна РД нерухомий. При вимірюванні опору R_x на вимірювальній діагоналі з’явиться напруга. Значення цієї напруги визначається опором R_x. Ця напруга підсилюється підсилювачем та подається на реверсивний двигун, який пересуває повзун R₁ до тих пір, поки напруга у вимірювальній діагоналі не дорівнюватиме нулю (або буде дуже мало відрізнятись від нуля). Одночасно двигун повертає вказівник П, може переміщати перо для запису вимірюваної величини, керувати виконавчими органами для регулювання процесу (наприклад, вмикати або вимикати нагрівач печі).

Рисунок 3.23

Автоматичні мости постійного струму мають основну зведену похибку (0,251)%. В автоматичних мостах змінного струму необхідно для досягнення рівноваги регулювати два елементи. Через це та в силу інших причин автоматичні мости змінного струму поступаються точністю автоматичним мостам постійного струму.