2.2.2. Измерение параметров электрических цепей на переменном токе.

На переменном токе обычно измеряют следующие параметры электрических цепей: индуктивность катушек L, взаимную индуктивность M, активное сопротивление R, добротность катушек Q, емкость конденсаторов С, тангенс угла потерь tgδ.

Наиболее универсальными приборами для таких измерений являются мосты переменного тока. Простейшая схема моста переменного тока представлена на рис. 2.13, где Е - ЭДС источника питания, НИ – нуль-индикатор переменного тока, Z_x – измеряемое комплексное сопротивление, Z₂, Z₃, Z₄ – регулируемые комплексные сопротивления, значения которых известны.

Если U_ab = 0, что можно зафиксировать с помощью нуль-индикатора, то Z_x = Z₂Z₃/Z₄. Зная Z_x, можно определить указанные выше параметры цепи переменного тока (кроме взаимной индуктивности). Особенность данной схемы по сравнению с мостом постоянного тока состоит в том, что для уравновешивания моста требуется иметь не менее двух регулируемых элементов, т.к. условие равновесия – уравнение с комплексными числами.

На примере моста переменного тока наглядно видна отличительная черта любого измерения: всегда измеряются параметры модели объекта измерений.

Пусть, например, измеряется емкость конденсатора. В зависимости от цели измерений конденсатору (объект измерений) может быть сопоставлена та или иная схема замещения (модель). Простейшие две схемы замещения представляют собой либо последовательное соединение R₁ и C₁ (последовательная схема замещения), либо параллельное соединение R₂ и C₂ (параллельная схема замещения), причем для одного и того же конденсатора C₁ ≠ C₂. Поэтому может быть поставлена задача измерения либо C₁, либо C₂. Поэтому вместо утверждения «измерена емкость конденсатора» лучше сказать «измерена емкость конденсатора для последовательной (или параллельной) схемы замещения».

Более подробная информация об измерении параметров электрических цепей содержится в {2К17} – измерение индуктивности, {2К18} – измерение добротности, {2К19} – измерение взаимной индуктивности, {2К20} – измерение емкости.

ВОПРОСЫ:

1. Какие методы и средства измерения сопротивлений на постоянном токе Вам известны?

2. Каков принцип действия моста постоянного тока? От чего зависит точность моста?

3. Каков принцип действия мультиметра в режиме измерения сопротивлений?

4. В чем особенности измерения малых сопротивлений?

5. Как измерить малое сопротивление с высокой точностью?

6. Каков принцип действия моста переменного тока? Какие физические величины могут быть измерены мостом переменного тока?

7. Приведите пример схемы моста переменного тока, предназначенного для измерения параметров схем замещения конденсаторов.

8. Какие методы и средства измерения параметров катушек индуктивностей Вам известны?

9. Какие методы и средства измерения параметров конденсаторов Вам известны?

ЛИТЕРАТУРА к разделу 2.

1. Основы метрологии и электрические измерения: Учебник для вузов/Б.Я. Авдеев, Е.М. Антонюк, Е.М. Душин и др.: Под ред. Е.М. Душина. – 6-е изд., – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ие, 1987. – 480 с.: ил.

2. Метрология и радиоизмерения: Учебник для вузов / В.И. Нефёдов, В.И. Хакин, В.К. Битюков и др. / под ред. проф. В.И. Нефёдова. − М.: Высш. шк., 2003. − 526 с.: ил. глава 15, стр. 428-460.

3. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН