Компенсаторы

| следующая статья ==>





Широкое применение мостовых схем и компенсаторов объясняется высокой точностью измерений, большой чувствительностью и возможностью измерения различных параметров электрической цепи.
Измерение токов и напряжений приборами непосредственной оценки производится в лучшем случае с погрешностью 0,05%. Более точное измерение этих величин возможно с помощью приборов сравнения – компенсаторов. В зависимости от вида измеряемого напряжения различают компенсаторы постоянного и переменного токов.
Компенсаторы постоянного тока используются для прямого измерения ЭДС (напряжений), а также косвенного измерения сопротивления, тока и мощности. Упрощенная принципиальная схема компенсатора приведена на рисунке.

Рис. 7.2 Принципи­альная схема компенсатора посто­янного тока

На данной схеме можно выделить три контура: контур (I) нормального элемента, рабочий (II) и измерительный (III) контуры.
Измерение напряжения производится в два этапа. Сначала устанавливают рабочий ток, значение которого строго определено и неизменно для каждого типа компенсатора. Для этого переключатель П переводят в положение 1, и с помощью реостата устанавливают такое значение рабочего тока в цепи второго контура, при котором падение напряжения, создаваемое им на нагрузочном сопротивлении будет равно ЭДС нормального элемента. При этом нуль-индикатор покажет отсутствие тока в цепи первого контура. Затем приступают к измерению неизвестного напряжения. Для этого переключатель П устанавливается в положение 2 и регулировкой калиброванного сопротивления в третьем контуре добиваются компенсации измеряемого напряжения.
Погрешность измерения напряжения компенсатором постоянного тока определяется в основном тремя факторами:
· погрешностью установки и поддержанием неизменным рабочего тока;
· погрешностью изготовления и подгонки образцового, компенсационного и регулируемого сопротивлений;
· чувствительностью нуль - индикатора.
Существует девять классов точности компенсаторов постоянного тока от 0,0005 до 0,2. Различают высокоомные компенсаторы (до 40 кОМ) и низкоомные до 1000 Ом.
Компенсаторы используют также для точных косвенных измерений токов и сопротивлений. Для измерения силы тока в исследуемую цепь включается образцовый резистор и измеряется падение напряжения на нем. Для измерения сопротивления последовательно с ним также включают образцовый резистор, измеряют падение напряжения на нем и затем расчетным путем определяют значение неизвестного сопротивления.
В компенсаторах переменного тока для полного уравновешивания двух напряжений на переменном токе необходимо выполнить четыре условия: равенство напряжений по модулю, противоположность их фаз, равенство частот, должна быть одинаковой форма кривых измеряемого и компенсирующего напряжений.
Два первых условия обеспечивает конструкция компенсаторов. Третье условие выполняется при питании объекта измерения и компенсатора от одного источника. Четвертое условие выполнить практически невозможно.
В качестве индикатора равновесия на промышленной частоте применяют вибрационный (резонансный) гальванометр. На более высоких частотах – электронный нуль – индикатор, на звуковых частотах – усилители с выпрямительными приборами на выходе.
По способу компенсации неизвестного напряжения компенсаторы переменного тока делятся на два вида:
· полярно – координатные с отсчетом измеряемого напряжения в полярных координатах (регулируется модуль напряжения и отдельно его фаза);
· прямоугольно-координатные с отсчетом измеряемого напряжения в виде геометрической суммы двух взаимнно-перпендикулярных составляющих.


Рис. 7.3 Принципиальная схема прямоугольно-коорди­натного компенсатора

Реохорды ab и cd равны по сопротивлению и длине, токи реохордов равны по величине и сдвинуты на 90°, а так как средние точки реохордов соединены электрически, то разность потенциалов между ними равна нулю. В результате, образуется прямоугольно-координатная система напряжений с одинаковыми масштабами по осям. Попеременно перемещая движки реохордов, добиваются нулевого показания нуль - индикатора, что соответствует полной компенсации активной и реактивной составляющих измеряемого напряжения. Значение активной составляющей компенсирующего напряжения определяется по положению движка на шкале реохорда ab, а реактивной составляющей – по шкале реохорда cd. Знак начальной фазы определяется в зависимости от квадранта, в котором находится вектор компенсирующего напряжения в прямоугольной системе координат.
По точности компенсаторы переменного тока уступают компенсаторам постоянного тока.
В автоматических компенсаторах постоянного и переменного токов уравновешивание осуществляется автоматически.
Существуют компенсаторы с полным и неполным уравновешиванием. Компенсаторы отличаются погрешностью, временем измерения. Применяются для измерения электрических и неэлектрических величин.
| следующая статья ==>