GİRİİŞ

Elektrik direnci DC dirençlerin ana parametresidir. Aynı zamanda, elektrik radyo devrelerinin diğer birçok elemanının (bağlantı telleri, anahtarlama cihazları, çeşitli bobin ve sargı türleri vb.) servis edilebilirliği ve çalışma kalitesinin önemli bir göstergesi olarak hizmet eder. Olası direnç değerleri, radyoda ortaya çıkan ölçüm ihtiyacı mühendislik uygulamaları, binde bir ohm veya daha azından (iletken bölümlerinin direnci, kontak bağlantıları, ekranlama, şöntler vb.) binlerce megohm veya daha fazlasına (yalıtım direnci ve kapasitör sızıntısı, yüzey ve hacim direnci) kadar geniş bir aralıkta yer alır. elektrik yalıtım malzemeleri vb.) Çoğu zaman ortalama değerlerin direncini ölçmek gerekir - yaklaşık 1 Ohm'dan 1 MOhm'a kadar.

Ölçülen direncin sınırlarına bağlı olarak, direnç ölçerler miliohm metrelere bölünür (miliohm'un onda biri alt sınırıyla); ohmmetreler (Ohm birimlerinde alt limitli); kiloohmmetreler (yaklaşık 1 MOhm üst limitli); megohmmetreler (1000 MOhm'a kadar üst limitli); teraohmmetreler (üst limiti 106 MOhm'dan büyük).

Bu kurs projesinin amacı direnci 200 Ohm ve 2 Mohm'da ölçen bir Ohmmetre tasarlamaktır.

DİRENÇ ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ

Doğrudan değerlendirme yöntemleri

Direnci zaman aralığına dönüştürme yöntemi

Şekil 1.

Çalışma prensibi:

İÇİNDE başlangıç ​​pozisyonu anahtar “0” konumundadır, kapasitör U0 voltajına şarj edilir, karşılaştırma cihazının (SU) çıkış sinyali sıfır seviyeye sahiptir. Ölçüm başlatma sinyali (t1 süresi) anahtarı "1" konumuna getirirken, zamanın ilk anında kontrol sisteminin evirici olmayan girişindeki voltaj, evirici girişte etkili olan voltajı ve çıkış sinyalini aşar. kontrol sistemi birlik düzeyi alır. Kapasitörün deşarjı sırasında evirmeyen girişteki voltaj sürekli olarak düşer ve düştüğü anda (t2) kontrol sisteminin çıkış sinyali orijinal sıfır seviyesine döner.

Sonuç olarak, kontrol sisteminin çıkışında, süresi ölçülen direncin değeriyle doğru orantılı olan bir sinyal görünecektir.

Dönüşüm denklemi:

Avantajları:

Çıkış miktarı zamandır, nicemlemeye uygun bir miktardır;

Yeterince yüksek doğruluk;

Geniş ölçüm aralığı;

Yüksek dirençli referans dirençlerine gerek yoktur;

Kusurlar:

Yalnızca pratikte reaktif olmayan dirençlerin ölçülmesi için kullanılabilir;

Gerilime bağlı dirençlerin ölçülememesi (kablosuz dirençler, dielektrikler);

Hacimli.

Direnci akıma dönüştürme yöntemleri

Şekil 3. Direnci akıma dönüştürmenin blok diyagramı

Çalışma prensibi:

Devre, devresi ölçülen direnci içeren bir referans voltaj kaynağı içerir. Ölçülen dirence uygulanan voltaj, devrede ölçülen dirençle ters orantılı bir Ix akımına neden olur.

Dönüşüm denklemi:

Avantajları:

Basitlik;

Daha fazla akım ölçümünde yüksek doğruluk;

Örnek niteliğinde yüksek empedanslı direnç gerekmez

Kusurlar:

Devredeki akımın ölçülen dirence ters bağımlılığı.

Şekil 3.

Çalışma prensibi:

Yüksek voltaj kaynağı devrede bir akım oluşturur: ek dirençli bir devrede R0 akım I0 ve ölçülen dirençli bir devrede Rx-Ix; Bu akımların oranı ölçülen dirençle orantılıdır.

Dönüşüm denklemi:

Avantajları:

Basitlik;

Kusurlar:

Doğrusal olmayan ölçek;

Yüksek voltaj jeneratörüne ihtiyaç;

Sınırlı doğruluk.

Direnci gerilime dönüştürme yöntemleri

a) İdeal bir akım üretecinin kullanılması

Şekil 4. Gerilim dönüşümüne direncin blok diyagramı

Çalışma prensibi:

Devre, ölçülen direncin bağlı olduğu devrede çok yüksek giriş direncine sahip bir referans akım kaynağı içerir. Direnç üzerindeki voltaj, ölçülen dirençle doğru orantılıdır.

Dönüşüm denklemi:

Kusurlar:

Çok büyük çıkış akımına sahip bir akım kaynağına duyulan ihtiyaç;

Sonraki voltaj dönüşümü sırasında çok yüksek dirençli bir amplifikatöre duyulan ihtiyaç.

Avantajları:

Daha fazla hassasiyet;

Sadelik.

b) gerçek bir akım kaynağının kullanılması

Şekil 5.

Çalışma prensibi:

Akım I0, U0 voltaj kaynağı tarafından oluşturulur ve U0 / R0'a eşittir; amplifikatörün giriş direnci ölçülenden çok daha büyük olduğunda, neredeyse tamamı Rx'ten akar ve amplifikatörün çıkışındaki voltaj. ölçülen dirençle orantılı olacaktır.

Dönüşüm denklemi:

Kusurlar:

Çok yüksek giriş empedansına sahip bir amplifikatöre duyulan ihtiyaç;

Düşük hassasiyet;

Avantajları:

Çıkış voltajının ölçülen dirence doğrudan bağımlılığı;

Sadelik.

c) bölücü yöntemi (voltaj Rx'ten çıkarılır)

Şekil 6.

Çalışma prensibi:

Ölçülen direnç Rx ve referans direnci R0 >> Rx tarafından oluşturulan bölücünün girişine stabilize edilmiş bir doğru voltaj U0 sağlanır; Ölçülen dirençle orantılı bir voltaj Rx direncinden çıkarılır.

Dönüşüm denklemi:

Avantajları:

Sadelik

Kusurlar:

Ölçülenden daha büyük yüksek direnç direncine duyulan ihtiyaç;

Daha fazla voltaj dönüşümü için çok yüksek giriş empedansına sahip bir amplifikatöre duyulan ihtiyaç.

d) bölücü yöntemi (voltaj R0'dan çıkarılır)

Şekil 7.

Çalışma prensibi:

(c)'ye benzer şekilde, ölçülen dirençle orantılı bir voltajın referans direnci R0'dan çıkarılması farkıyla<< Rх.

Dönüşüm denklemi:

Avantajları:

Yüksek dirençli referans direncine gerek yoktur;

Sadelik

Kusurlar:

Daha sonraki voltaj ölçümlerinin düşük doğruluğu;

Gerilim ile ölçülen direnç arasındaki ters ilişki

Karşılaştırma yöntemleri

Köprü yöntemi

Çalışma prensibi:

R1/R2 oranını ve R3 direncini değiştirerek, sıfır gösterge devresinde akımın olmamasıyla belirlenen denge elde edilir. Bu durumda ölçüm sonucu R1/R2 değerleri ve R3 direnci ile belirlenir.

direnç voltajı yükseltici hatası

Şekil 8. Blok şeması

Denge koşulu:

Avantajları:

Daha fazla doğruluk;

Yüksek hassasiyet;

Kusurlar:

Yüksek dirençli referans önlemlerine duyulan ihtiyaç;

Elektrik ve radyo mühendisliği cihazlarının ve tesisatlarının imalatı, montajı ve çalıştırılması sırasında elektrik direncinin değiştirilmesi gerekir.

Uygulamada direnci ölçmek için nesnelerin doğasına ve ölçüm koşullarına (örneğin katı ve sıvı iletkenler, topraklama iletkenleri, elektrik yalıtımı) bağlı olarak çeşitli yöntemler kullanılır; doğruluk ve değişim hızı gereksinimlerinden; Ölçülen dirençlerin değeri üzerine.

Küçük dirençleri ölçme yöntemleri, büyük dirençleri ölçme yöntemlerinden önemli ölçüde farklıdır, çünkü ilk durumda, bağlantı kablolarının ve geçiş kontaklarının direncinin ölçüm sonuçları üzerindeki etkisini ortadan kaldırmak için önlemler almak gerekir.

Ohmmetrelerin ölçme mekanizmaları. Doğrudan direnç ölçümü için tek ve çift çerçeveli manyetoelektrik ölçüm mekanizmaları kullanılır.

Tek çerçeve mekanizması, direnci ölçmek için kullanılabilir. Bu amaçla, cihaza sabit Rd direncine sahip ek bir direnç eklenir ve bir güç kaynağıyla (örneğin kuru pil) beslenir. Ölçülen direnç Rx, sayaca seri (Şekil 6.16) veya paralel olarak bağlanır.

Seri bağlantıyla sayaçtaki akım I=U/(R ve +R d +R x) olur; burada R ve sayacın direncidir; U güç kaynağının voltajıdır.

Formül (6.2)'yi dikkate alarak, alet iğnesinin U = sabit noktasındaki sapma açısının yalnızca ölçülen R x direncinin değerine bağlı olduğunu bulduk:

Ölçek bu ifadeyi direnç birimleri cinsinden kullanarak kalibre edilirse, cihaz bir ohmmetre olacaktır. Kuru elemanların voltajı zamanla azalır, bu nedenle ölçümlerde bir hata ortaya çıkar; gerçek voltaj, ölçeğin kalibre edildiği voltajdan ne kadar farklı olursa.

Ölçüm mekanizmasının ortak bir eksen üzerinde birbirine belirli bir açıyla yerleştirilmiş iki sargısı varsa, besleme voltajının değişkenliğinden kaynaklanan bir hata oluşmaz (Şekil 6.17).

Oran ölçer olarak adlandırılan iki çerçeveli bir ölçüm mekanizmasında karşı etki eden yaylar yoktur; dönme ve karşı etki yapan momentler elektromanyetik kuvvetler tarafından oluşturulur. Bu nedenle, sargılarda akım olmadığında, cihazın iyi dengelenmiş hareketli kısmı kayıtsız bir dengededir (iğne, herhangi bir ölçek bölümünde durur). Bobinlerde akım olduğunda, hareketli kısım iki kişi tarafından harekete geçirilir. Zıt yönlere yönlendirilmiş elektromanyetik momentler.

Ölçüm mekanizmasının manyetik devresi, hava boşluğu boyunca manyetik indüksiyonun eşit olmayan bir şekilde dağıtılacağı, ancak hareketli parça herhangi bir yöne döndürüldüğünde tork azalacak ve karşı etki momenti artacak şekilde tasarlanmıştır (bağlı olarak) dönme yönü, momentlerin rolü değişir).

Hareketli parça M 1 Bp = M 2 ap veya N 1 SB 1 I 1k = N 2 SB 2k I 2k'de durur. Okun ölçek üzerindeki konumunun, sargılardaki akımların oranına bağlı olduğu anlaşılmaktadır; α=f (I 1 k /I 2 k), ancak besleme kaynağının voltajına bağlı değildir.

Diyagramda şek. Şekil 6.17'de ölçülen direnç Rx'in oran ölçer bobinlerinden birinin devresine dahil edildiği görülebilir, bu nedenle içindeki akım ve ayrıca cihaz iğnesinin sapması benzersiz bir şekilde Rx değerine bağlıdır.

Bu bağımlılığı kullanarak ölçek, direnç birimleri cinsinden kalibre edilir ve ardından cihaz bir ohmmetre olur. Yalıtım direncini ölçmek için kullanılan ohmmetreler, ölçümün tesisin çalışma voltajına yaklaşık olarak eşit bir voltajda gerçekleştirilmesi için 1000 V'a kadar voltaja sahip bir güç kaynağı ile birlikte verilir. Böyle bir kaynak, manuel tahrikli yerleşik bir manyetoelektrik jeneratör veya alternatif akım ağına bağlı redresörlü bir transformatör olabilir.

Yüksek dirençleri (1 MOhm'dan fazla) ölçmek için tasarlanmış ohmmetrelere megohmmetreler denir.

Direnci ölçmek için dolaylı yöntemler. Bir direncin veya bir elektrik devresinin başka bir elemanının direnci, Ohm kanunu kullanılarak bir voltmetre ve ampermetrenin (sabit akımda) okumalarından belirlenebilir: R X =U/I (devreler Şekil 6.18, a, b). Şekil 2'deki diyagrama göre. 6.19 bir voltmetrenin okumalarına göre Rx direncini belirler. P anahtarının 1. konumunda, voltmetre ağ voltajını U ölçer ve 2. konumda - voltmetrenin U V terminallerindeki voltajı ölçer. İkinci durumda, U B /R B = U x /R x. Buradan

Orta dirençleri ölçmek için dolaylı yöntemler kullanılır ve yüksek dirençler de bir voltmetre ile ölçülür. Bu yöntemlerin doğruluğu, ölçülen direnç Rx değerlerinin ve ampermetrenin (Ra) ve voltmetrenin (R B) iç dirençlerinin oranına önemli ölçüde bağlıdır. Aşağıdaki koşulların karşılanması durumunda ölçüm sonuçlarının doğruluk açısından tatmin edici olduğu düşünülebilir: R x ≥100R a (bkz. diyagram Şekil 6.18, a); R x ≤R in /100 (bkz. diyagram Şekil 6.18, 6); R X ≤ R B (bkz. Diyagram Şekil 6.19).

Yöntemler ve karşılaştırma cihazları. Küçük ve orta dirençleri ölçmek için, ölçülen direnç Rx'i referans R o ile karşılaştırma yöntemi kullanılır. Şekil 2'deki diyagramdaki bu iki direnç. 6.20 seri olarak bağlanmıştır, dolayısıyla içlerindeki akım aynıdır. Değeri, Rx ve Ro dirençleri için izin verilen akımı aşmayacak şekilde bir R p direnci kullanılarak ayarlanır. U x /R x =Uo/Ro- Dolayısıyla R X = R O U X /U 0. Bilinmeyen voltaj düşüşleri Ux ve Uo bir voltmetre veya potansiyometre ile ölçülür. Rx ve Ro dirençleri aynı sıradaysa ve voltmetrenin direnci yeterince büyükse, onu bağlamak ana devrenin modunu etkilemeyecek kadar büyükse ölçüm sonuçları daha doğrudur.

Bu yöntemi kullanarak küçük dirençleri ölçerken, voltmetre, ana devre kontaklarının direncinin ölçüm sonuçlarından çıkarılmasını mümkün kılan potansiyel kelepçeler kullanılarak bağlanır.

Orta ve yüksek dirençler ikame yöntemiyle ölçülebilir (Şekil 6.21). Ampermetre A, P anahtarını 1 ve ardından 2 konumuna ayarlayarak akımı ölçer. Devrenin giriş terminallerindeki voltaj aynıdır, dolayısıyla U - I x R x = IoRo. Dolayısıyla R x = R o I o /I x

Büyük dirençleri ölçerken ampermetre, şöntlü bir galvanometre ile değiştirilir, bu da ölçümün doğruluğunu önemli ölçüde artırır.

Direnç ölçümünde en doğru sonuçlar, ölçülen dirençlerin değerlerine ve gerekli ölçüm doğruluğuna bağlı olarak pratikte çeşitli versiyonlarda kullanılan köprü devreleri tarafından sağlanır.

Diğerlerinden daha sık olarak, pratikte “tek köprü” olarak adlandırılan şemaya göre yapılmış bir cihaz bulabilirsiniz (Şekil 6.22). Bu durumda köprü devresi kapalı bir döngü oluşturan R1 ;R2 ;R;Rx dirençlerini içerir. A, B, C, D olmak üzere dört daldan oluşur (bunlara “köprü kolları” denir).

Devrenin bir köşegeninde doğru akım kaynağı, diğerinde ise çift taraflı ölçeğe sahip (ölçeğin ortasında sıfır) bir galvanometre bulunur.

Belirli bir R x direnci için diğer dirençlerin, ölçüm diyagonalindeki akımın I g = 0 olacak şekilde seçildiğini, yani V B ve V r potansiyellerinin K 1 ve K 2 anahtarları kapalıyken aynı olduğunu varsayalım. Bu durumda, I 1 =I 2;I x =I;I 1 R 1 =I x R x;I 2 R 2 =IR.

Bu eşitlikleri kullanarak ölçülen direnç R X = RR 1 / R 2 için bir ifade elde etmek kolaydır. R1 ve R2 dirençleri aynı değerdeyse, RX = R. Endüstriyel bir cihazda R, on gün ilkesine göre derlenen bir dizi dirençtir (direnç deposu). Üst kapakta, belirli sınırlar dahilinde, direnç değişiminin en küçük adımıyla belirlenen doğrulukla herhangi bir direnç değerini arayabileceğiniz anahtarlar vardır.

Ölçüm sınırlarını genişletmek için, R1 ve R2 değerleri, oranları ondalık sistem kullanılarak da değiştirilebilecek şekilde seçilir (örneğin, R/R2 = 100; 10; 1; 0,1; 0,01; 0,001). ; 0,0001).

Tek köprüler esas olarak ortalama dirençleri ölçmek için kullanılır. Küçük dirençler ölçülürken ölçülmekte olan eleman özel bir devreye göre bağlanır veya bu amaç için tasarlanmış özel köprüler kullanılır.

ELEKTRİK MAKİNALARI

Genel bilgi

Eylemleri elektromanyetik olaylara dayanan ve mekanik enerjiyi ve elektrik enerjisini dönüştürmeye yarayan elektrik makinelerine elektrik makinesi jeneratörleri, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürenlere ise elektrik motorları denir. Elektrik makineleri aynı zamanda elektrik enerjisini bir parametreden diğerine dönüştürmek için de kullanılır, bunlara dönüştürücü denir. Aşağıdakiler dönüştürülebilir: akım türü, frekans, voltaj, faz sayısı ve elektriğin diğer parametreleri.

Elektrik jeneratörleri buhar ve su türbinleri, içten yanmalı motorlar vb. tarafından çalıştırılır. Elektrik motorları takım tezgahlarını, çeşitli makineleri, taşıma ekipmanlarını vb. çalıştırmak için kullanılır.

Elektrikli makineler, hareketli parçalara sahip olmayan, ancak yapıları ve çalışma prensipleri bakımından elektrikli makinelerle pek çok ortak noktaya sahip olan transformatörler - statik cihazlar içerir.

Elektrik makineleri tersinirlik özelliğine sahiptir, yani jeneratör görevi görebilirler. Bir çeşit motorla döndürülürlerse veya kendilerine elektrik gücü verilirse elektrik motoru olarak kullanılabilirler. Bununla birlikte, elektrik makineleri tasarlanırken, bunların bir jeneratör veya elektrik motoru tarafından çalıştırılma özelliklerinin getirdiği gereksinimler dikkate alınır.

Elektrik makineleri AC ve DC makinelere ayrılır.

AC elektrik makineleri senkron, asenkron ve toplayıcıya ayrılmıştır.

En yaygın kullanılanlar üç fazlı senkron alternatif akım jeneratörleri ve üç fazlı asenkron elektrik motorlarıdır. AC fırçalı motorların kullanımı, cihazın karmaşıklığı, bakım ve yüksek maliyet nedeniyle sınırlıdır. Başlıca avantajları, asenkron motorlarda zor olan dönüş hızını geniş bir aralıkta kontrol edebilmeleridir.

DC elektrik makineleri, bu makinelerin ayrılmaz bir parçası olan mekanik doğrultucu-toplayıcıya sahip AC makinelerinin bir kombinasyonudur. Bir kolektör yardımıyla alternatif akım doğru akıma dönüştürülür.

DC elektrik makineleri, bu makinelerin maliyetinin daha yüksek olması ve işlemlerinin AC makinelere göre karmaşık olması nedeniyle sınırlı bir kapsama sahiptir.

Transformatörler

Transformatör, bir değerdeki alternatif akım gerilimini başka bir değerdeki alternatif akım gerilimine dönüştürmek için tasarlanmış bir cihazdır.

En basit transformatör (Şekil 2.1), birbirinden yalıtılmış ayrı transformatör çeliği levhalarından oluşan kapalı bir çekirdekten oluşur. Sargılar çekirdeğin üzerine yerleştirilir. AC kaynağına bağlanan sargıya birincil sargı denir. Yükün bağlandığı sargıya ikincil denir.

Birincil sargıdan geçen alternatif akım, bir manyetik akı F oluşturur. Aynı anda tüm sargılara nüfuz eder ve her birinde, büyüklüğü sargıdaki dönüş sayısıyla orantılı olan ölçülen bir emk'yi indükler. Ne kadar çok dönüş olursa, EMF o kadar büyük olur:

burada E ( - birincil sargının EMF'si (kendinden indüksiyonlu EMF); E 2 - ikincil sargının EMF'si (karşılıklı indüksiyonlu EMF); 1 ve 2 - birincil ve ikincil sargılardaki dönüş sayısı.

Sargılardaki kontrollü EMF, birincil ve ikincil sargılara etki eden voltajlara eşittir:

Sonuç olarak, sahip olduğu sarım sayısı ne kadar fazla olursa, sekonder sargıdaki voltaj da o kadar büyük olur. Gerilim oranı

birincil sargının terminallerinde ikincil sargıdaki gerilime dönüşüm oranı K denir:

İkincil sargıdaki gerilim, birincil sargıdaki gerilimden (K>1) düşükse, transformatöre düşürücü transformatör denir.

İkincil sargıdaki gerilim, birincil sargıdaki gerilimden (K) büyükse, transformatöre yükseltici transformatör adı verilir.<1).

Bir tüketici bağlandığında, ikincil sargıdan bir I2 akımı akacak ve bu, birincil sargının manyetik akısına doğru yönlendirilmiş bir manyetik akı yaratacaktır. Birincil sargının akışı azalacak, bu, içindeki kendi kendine indüksiyon emf E1'inde bir azalmaya neden olacak, bunun sonucunda birincil sargıdaki I1 akımı artacaktır. Bu, transformatörün birincil sargısının manyetik akısı aynı oluncaya kadar gerçekleşecektir.

Böylece sekonder sargıdaki akım arttıkça primer sargıdaki akım artar, sekonder sargıdaki akım azaldıkça primer sargıdaki akım azalır.

Transformatör sargılarındaki kayıpları hesaba katmazsak, birincil ve ikincil sargıların güçlerinin aynı olduğunu düşünebiliriz:

buradan,

Bu, bir yükseltici transformatörde, içindeki akımdaki bir azalma nedeniyle sekonder sargıdaki voltajda bir artışın meydana geldiği ve bir düşürücü transformatörde, içindeki akımdaki bir artış nedeniyle voltajda bir azalmanın meydana geldiği anlamına gelir. ikincil sargı.

Transformatörün verimliliği yüksektir ve %80-99 arasında değişmektedir. Bazen transformatörler yerine ototransformatörler kullanılır. Bir ototransformatör, alternatif akım kaynağının ve tüketicinin aynı sargının farklı noktalarına bağlandığı bir transformatördür (Şekil 2.1b). Bir ototransformatör, normal bir transformatörle aynı şekilde çalışır.

İnşaat koşullarında transformatörler kullanılır: elektriği iletmek için; kaynak işleri; elektrikli aletler; beton ve toprağın elektrikli ısıtılması; ölçüm

Elektrik ve radyo mühendisliği cihazlarının ve tesisatlarının üretimi, kurulumu ve çalıştırılması sırasında elektrik direncinin ölçülmesi gerekir.

Uygulamada direnci ölçmek için nesnelerin doğasına ve ölçüm koşullarına (örneğin katı ve sıvı iletkenler, topraklama iletkenleri, elektrik yalıtımı) bağlı olarak çeşitli yöntemler kullanılır; ölçüm doğruluğu ve hızına ilişkin gereksinimler hakkında; Ölçülen dirençlerin değeri üzerine.

Küçük dirençleri ölçme yöntemleri, büyük dirençleri ölçme yöntemlerinden önemli ölçüde farklıdır, çünkü ilk durumda, bağlantı kablolarının ve geçiş kontaklarının direncinin ölçüm sonuçları üzerindeki etkisini ortadan kaldırmak için önlemler almak gerekir.

Ohmmetrelerin ölçme mekanizmaları. Doğrudan direnç ölçümü için tek ve çift çerçeveli manyetoelektrik ölçüm mekanizmaları kullanılır.

Dirençleri ölçmek için tek çerçeve mekanizması kullanılabilir. Bu amaçla cihaza sabit dirençli ek bir direnç eklenir.

ve bir güç kaynağıyla (örneğin kuru pil) besleyin. Ölçülen direnç ölçüm cihazına seri (Şekil 1) veya paralel olarak bağlanır.

Seri bağlantıda sayaçtaki akım , Nerede

- sayaç direnci; - güç kaynağı voltajı.

Bunu göz önünde bulundurarak

, Nerede - cihazın akım hassasiyeti (sabit değer), cihaz iğnesinin sapma açısının yalnızca ölçülen direncin değerine bağlıdır:

Ölçek bu ifadeyi direnç birimleri cinsinden kullanarak kalibre edilirse, cihaz bir ohmmetre olacaktır. Kuru elemanların voltajı zamanla azalır, bu nedenle ölçümlerde bir hata ortaya çıkar; gerçek voltaj, ölçeğin kalibre edildiği voltajdan ne kadar farklı olursa.

Ölçüm mekanizmasının ortak bir eksen üzerinde birbirine belirli bir açıyla yerleştirilmiş iki sargısı varsa, besleme kaynağı voltajının değişkenliğinden kaynaklanan bir hata oluşmaz (Şekil 2.).

Pirinç. 1. Şek. 2.

Oran ölçer olarak adlandırılan iki çerçeveli bir ölçüm mekanizmasında karşı etki eden yaylar yoktur; dönme ve karşı etki yapan momentler elektromanyetik kuvvetler tarafından oluşturulur. Bu nedenle, sargılarda akım olmadığında, cihazın iyi dengelenmiş hareketli kısmı kayıtsız dengededir (iğne herhangi bir ölçek işaretinde durur). Bobinlerde akım olduğunda, zıt yönlere yönlendirilmiş iki elektromanyetik moment hareketli parçaya etki eder.

Ölçüm mekanizmasının manyetik devresi, hava boşluğu boyunca manyetik indüksiyonun eşit olmayan bir şekilde dağıtılacağı, ancak hareketli parça herhangi bir yöne döndürüldüğünde tork azalacak ve karşı etki momenti artacak şekilde tasarlanmıştır (bağlı olarak) dönme yönü, momentlerin rolü değişir).

Hareketli parça durduğunda

veya . Okun ölçek üzerindeki konumunun sargılardaki akımların oranına bağlı olduğu anlaşılmaktadır; ancak besleme kaynağının voltajına bağlı değildir.

Diyagramda şek. 2. Ölçülen direncin

logometre bobinlerinden birinin devresine dahil edilmiştir, bu nedenle içindeki akım ve alet iğnesinin sapması açıkça değere bağlıdır .

Bu bağımlılığı kullanarak ölçek, direnç birimleri cinsinden kalibre edilir ve ardından cihaz bir ohmmetre olur. Yalıtım direncini ölçmek için kullanılan ohmmetreler, ölçümün tesisin çalışma voltajına yaklaşık olarak eşit bir voltajda gerçekleştirilmesi için 1000 V'a kadar voltaja sahip bir güç kaynağı ile birlikte verilir. Böyle bir kaynak, manuel tahrikli yerleşik bir manyetoelektrik jeneratör veya alternatif akım ağına bağlı redresörlü bir transformatör olabilir.

Yüksek dirençleri (1 MOhm'dan fazla) ölçmek için tasarlanmış ohmmetrelere megaohmmetreler denir.

Direnci ölçmek için dolaylı yöntemler. Bir direncin veya bir elektrik devresinin başka bir elemanının direnci, Ohm yasasını kullanarak bir voltmetre ve ampermetrenin (sabit akımda) okumalarından belirlenebilir:

(diyagramlar Şekil 3, a, b).Şekil 2'deki diyagrama göre. 4 bir voltmetrenin okumalarına göre direnci belirler. Anahtar konumu 1'de P voltmetre ağ voltajını ölçer ve 2 konumunda - voltmetre terminallerindeki voltaj. İkinci durumda . Buradan

Orta dirençleri ölçmek için dolaylı yöntemler kullanılır ve yüksek dirençler de bir voltmetre ile ölçülür. Bu yöntemlerin doğruluğu, ölçülen direnç değerlerinin oranına önemli ölçüde bağlıdır.

ampermetre ve voltmetrenin iç dirençleri. Aşağıdaki koşullar karşılanırsa ölçüm sonuçlarının doğruluk açısından tatmin edici olduğu kabul edilebilir: (bkz. Şekil 3, a); (bkz. Şekil 3, b); (Şekil 4'teki diyagrama bakın).

Pirinç. 3 Şek. 4

Yöntemler ve karşılaştırma cihazları. Küçük ve orta dirençleri ölçmek için ölçülen direnci karşılaştırma yöntemi kullanılır.

örnek niteliğinde . Şekil 2'deki diyagramdaki bu iki direnç. 5'i seri olarak bağlanmıştır, dolayısıyla içlerindeki akım aynıdır. Değeri, dirençler için izin verilen akımı aşmayacak şekilde bir direnç kullanılarak ayarlanır ve . Buradan . Bilinmeyen voltaj düşüşleri bir voltmetre veya potansiyometre ile ölçülür. Dirençler aynı sıradaysa ve voltmetrenin direnci yeterince büyükse, onu bağlamak ana devrenin modunu etkilemeyecek kadar büyükse ölçüm sonuçları daha doğrudur.

Bu yöntemi kullanarak küçük dirençleri ölçerken, voltmetre, ana devre kontaklarının direncinin ölçüm sonuçlarından çıkarılmasını mümkün kılan potansiyel kelepçeler kullanılarak bağlanır.

giriiş………………………………………………………………………………2

DC Direnç Ölçümü…………………..…….3

Ampermetre-voltmetre yöntemi…………………………………………………….……3

Doğrudan değerlendirme yöntemi…………………………………………………………..4

DC direncini ölçmek için köprüler………………...6

Çok yüksek dirençlerin ölçülmesi……………………………………9

AC Direnç Ölçümü………………….…...10

Taklit ölçer…………………………………………..………………...10

Ölçüm hattı………………………………………………………………..……….11

Ultra düşük dirençlerin ölçülmesi…………………………..…………13

Sonuçlar………………………………………………………………….………..…14

giriiş

Elektrik direnci, bir iletkenin ana elektriksel özelliğidir; bir elektrik devresinin veya bölümünün elektrik akımına direncini karakterize eden bir değerdir. Direnç aynı zamanda akıma elektriksel direnç sağlayan bir parça (daha sıklıkla direnç olarak adlandırılır) olarak da adlandırılabilir. Elektrik direnci, elektrik enerjisinin diğer enerji türlerine dönüştürülmesinden kaynaklanır ve Ohm cinsinden ölçülür.

Direnç (genellikle R harfiyle gösterilir), belirli sınırlar dahilinde belirli bir iletken için sabit bir değer olarak kabul edilir ve şu şekilde tanımlanabilir:

R - direnç;

U, iletkenin uçlarındaki volt cinsinden ölçülen elektriksel potansiyel farkıdır;

I, amper cinsinden ölçülen, potansiyel farkın etkisi altında iletkenin uçları arasında akan akımdır.

Direncin pratik ölçümü için, ölçüm koşullarına ve nesnelerin doğasına, ölçümlerin gerekli doğruluğuna ve hızına bağlı olarak birçok farklı yöntem kullanılır. Örneğin, doğru akımda ve alternatif akımda direnci ölçmek, yüksek dirençleri, küçük ve çok küçük dirençleri, doğrudan ve dolaylı dirençleri vb. ölçmek için yöntemler vardır.

Çalışmanın amacı, direnci ölçmek için pratikte en yaygın olan ana yöntemleri belirlemektir.

DC Direnç Ölçümü

DC direncini ölçmenin ana yöntemleri dolaylı yöntem, doğrudan tahmin yöntemi ve köprü yöntemidir. Ölçüm yönteminin seçimi, ölçülen direncin beklenen değerine ve gerekli ölçüm doğruluğuna bağlıdır. Dolaylı yöntemlerden en evrensel olanı ampermetre-voltmetre yöntemidir.

Ampermetre-voltmetre yöntemi

Bu yöntem, ölçülen dirençten geçen akımın ve bunun üzerindeki voltaj düşüşünün ölçülmesine dayanmaktadır. İki ölçüm şeması kullanılır: büyük dirençlerin ölçümü (a) ve küçük dirençlerin ölçümü (b). Akım ve gerilim ölçüm sonuçlarına göre istenen direnç belirlenir.

Devre (a) için istenen direnç ve bağıl metodolojik hata aşağıdaki formüller kullanılarak belirlenebilir:

burada Rx ölçülen dirençtir ve Ra ampermetrenin direncidir.

Devre (b) için istenen direnç ve göreceli metodolojik ölçüm hatası aşağıdaki formüllerle belirlenir:

Yaklaşık bir formül kullanarak istenen direnci hesaplarken, ikinci devredeki akımları ve voltajları ölçerken ampermetrenin voltmetreden ve birinci devreden geçen akımı da hesaba katması nedeniyle bir hatanın ortaya çıktığı formülden açıktır. Voltmetre, ampermetre üzerindeki direncin yanı sıra voltajı da ölçer.

Göreceli metodolojik hataların tanımından, şema (a)'ya göre ölçümün, büyük dirençleri ölçerken daha küçük bir hata sağladığı ve şema (b)'ye göre ölçümü - küçük dirençleri ölçerken sağladığı anlaşılmaktadır. Bu yöntemi kullanan ölçüm hatası aşağıdaki ifade kullanılarak hesaplanır:

“Ölçüm için kullanılan cihazların doğruluk sınıfı 0,2'den fazla olmamalıdır. Voltmetre doğrudan ölçülen dirence bağlanır. Ölçüm sırasındaki akım, okumalar ölçeğin ikinci yarısında ölçülecek şekilde olmalıdır. Buna göre 0.2 sınıfı bir cihazla akımı ölçebilmek için kullanılan şönt de seçilir. Direncin ısınmasını ve buna bağlı olarak ölçüm doğruluğunun azalmasını önlemek için ölçüm devresindeki akımın nominal akımın %20'sini aşmaması gerekir."

Ampermetre ve voltmetre ölçüm yöntemi devrelerinin avantajı, çalışma koşullarında olduğu gibi ölçülen direnç ile dirençten aynı akımın geçebilmesidir, bu da değerleri akıma bağlı olan dirençleri ölçerken önemlidir.

Doğrudan değerlendirme yöntemi.

Doğrudan değerlendirme yöntemi, bir ohmmetre kullanarak DC direncinin ölçülmesini içerir. Ohmmetre, elektriksel aktif (aktif dirençlere ohmik dirençler de denir) dirençleri belirlemek için doğrudan okuyan bir ölçüm cihazıdır. Genellikle ölçüm doğru akım kullanılarak yapılır, ancak bazı elektronik ohmmetreler alternatif akımı da kullanabilir. Ohmmetre türleri: ölçülen direnç aralığında farklılık gösteren megohmmetreler, teraohmmetreler, gigaohmmetreler, miliohmmetreler, mikroohmmetreler.

Çalışma prensibine göre, ohmmetreler manyetoelektrik olarak ayrılabilir - bir manyetoelektrik sayaç veya manyetoelektrik logometre (megaohmmetreler) ve analog veya dijital olan elektronik.

“Manyetoelektrik ohmmetrenin çalışması, güç kaynağının sabit voltajında ​​ölçülen dirençten akan akımın ölçülmesine dayanır. Yüzlerce ohm'dan birkaç megaohm'a kadar olan dirençleri ölçmek için ölçüm cihazı ve ölçülen direnç rx seri olarak bağlanır. Bu durumda, sayaçtaki akım gücü I ve cihazın a hareketli kısmının sapması orantılıdır: I = U/(r0 + rx), burada U, güç kaynağının voltajıdır; r0 sayacın direncidir. Küçük rx değerleri için (birkaç ohma kadar), sayaç ve rx paralel olarak açılır.

Oranmetrik megaohmmetreler, kollarına örnek dahili dirençlerin ve ölçülen direncin farklı kombinasyonlarda (ölçüm limitine bağlı olarak) bağlandığı bir oran ölçere dayanır, oran ölçerin okunması bu dirençlerin oranına bağlıdır. Bu tür ölçümleri gerçekleştirmek için gerekli olan yüksek voltaj kaynağı olarak, bu tür cihazlar genellikle mekanik bir indüktör kullanır - manuel olarak çalıştırılan bir elektrik jeneratörü; bazı megohmmetrelerde, indüktör yerine yarı iletken bir voltaj dönüştürücü kullanılır.

Elektronik ohmmetrelerin çalışma prensibi, ölçülen direnci bir işlemsel yükselteç kullanarak orantılı bir voltaja dönüştürmeye dayanır. Ölçülen direnç geri besleme devresine (doğrusal ölçek) veya amplifikatörün girişine bağlanır. Dijital ohmmetre, otomatik dengeleme özelliğine sahip bir ölçüm köprüsüdür. Dengeleme, köprü kollarındaki hassas dirençler seçilerek dijital kontrol cihazı tarafından gerçekleştirilir ve ardından kontrol cihazından gelen ölçüm bilgileri ekran ünitesine iletilir.

“Küçük dirençleri ölçerken bağlantı noktalarında geçiş direncinin etkisinden dolayı ek bir hata oluşabilir. Bunu önlemek için dört telli bağlantı yöntemi kullanılır. Yöntemin özü, iki çift kablo kullanılmasıdır - bir çift, ölçülen nesneye belirli bir kuvvette bir akım sağlar ve diğer çift kullanılarak, nesnenin akım gücü ve direnciyle orantılı bir voltaj düşüşü sağlanır. nesneden cihaza. Kablolar, ölçülen iki terminalli ağın terminallerine, akım kablolarının her biri karşılık gelen voltaj kablosuna doğrudan temas etmeyecek şekilde bağlanır ve temas noktalarındaki geçiş dirençlerinin dahil olmadığı ortaya çıkar. ölçüm devresi.”

Amatör radyo uygulamasında, bazen transformatör sargılarının kısa devreler, röle kontakları, çeşitli şöntler açısından kontrol edilmesi durumunda değeri 1 Ohm'un altında olan küçük dirençlerin ölçülmesi gerekebilir. Miliohm veya mikroohmların küçük dirençleri nasıl ölçülür? Elektrik mühendisliği dersinden bilindiği üzere direnç ölçümü, değerlerinin akıma veya gerilime dönüştürülmesinin etkisine dayanmaktadır. Multimetre ekinin devresi bu prensibe dayanmaktadır.

Bu basit devre, 0,001'den 1,999 ohm'a kadar küçük direnç değerlerini ölçerken kullanılır. Amatör radyo tasarımına güç sağlamak için ayrı bir bataryaya ihtiyacımız olacak. Besleme voltajı LM317LZ IC tarafından stabilize edilir. Yüksek doğruluk ve düşük hata sağlamak için düzelticinin 100 mA'ya hassas bir şekilde ayarlanması gerekir.

Baskılı devre kartı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir ve kullanımı en kolay olanıdır. Yapıyı monte ederken tesisat kablolarının uzunluğunu en aza indirmeye çalışın.

Standart bir D830 dijital multimetre, 0,001 ila 1,999 ohm arasında değişen, ohm cinsinden bir değer görüntüler. Cihazı test etmek için birkaç paralel bağlı bir ohm direncin değerini belirleyin.

İsterseniz sadece bir konsolu değil, tamamen bitmiş bağımsız bir cihazı lehimleyebilirsiniz. Bu analog miliohmmetre, direnci belirlemek için iki mod kullanır. 1A sabit akımda ölçek 1 bölüm = 0,002 Ohm'dur ve 0,1A kararlı akımda ölçek 1 bölüm = 0,02 Ohm'dur. Cihaz, 0,1A akımla 0,02 Ohm'dan bir Ohm'a kadar direnci belirleyebilecektir.

Cihazın çalışma prensibi, içinden belirli bir kararlı akım geçtiğinde ölçülen direnç üzerindeki voltaj düşüşünün belirlenmesine dayanmaktadır. İşaretçi ölçüm cihazının çerçevesinin direnci 1200 Ohm, toplam sapma akımı 0,0001 A'dır, bu, bu göstergeyi voltmetre olarak kullanırsak, ona voltaj uygulanması gerektiği anlamına gelir. U = IxR = 0,0001x1200 = 0,12 Okun ölçeğin son bölümüne sapması için V = 120 mV. Cihazın ölçüm sınırında 1 Ohm'luk bir direnç üzerinden 0,02 Ohm'dan 1 Ohm'a düşmesi gereken bu voltajdır. Bu, bu sınırda ölçülen dirençten I = U/R = 0,12/1 = 0,12A = 120 mA sabit bir akım geçirmemiz gerektiği anlamına gelir. Benzer şekilde diğer değerlerin limitini de hesaplıyoruz.

Bu devrenin çalışma prensibi, içinden geçen akımın önceden bilinen bir değeri ile ölçülen direnç üzerindeki voltaj düşüşünün ölçülmesi yöntemine dayanmaktadır. Transistör VT1, sabit bir akım değeri oluşturur ve kararlılığı, VT1'i kontrol eden işlemsel yükselteç tarafından korunur.

20 Ohm -10 mA'ya kadar dirençleri ölçerken DC değeri ve 2 Ohm'a kadar ölçerken 100 mA. Set üstü kutunun kararlı çalışması için DA1 yongası, 78L05 voltaj dengeleyici tarafından çalıştırılır. SA1 geçiş anahtarı ölçüm sınırını seçer. SA3 butonuna sadece ölçüm anında basıyoruz. Voltmetreyi korumak için devreye bir VD1 diyotu eklenir.

Tasarım kurulumu

Öncelikle R2 ve R5 değişken direnç düğmelerini orta konumlara ayarlayın. daha sonra yapıya 8-24 V'luk bir voltaj uygulanır. Ölçülen dirençten akan akımın sabit değeri aşağıdaki yöntem kullanılarak ayarlanır. Doğru bir ampermetrenin problarını ölçülen direncin terminallerine bağlamak gerekir. SA1 anahtarını 2 Ohm'a kadar direnci ölçme konumuna getirin, ardından SA3'e basın ve R5 değişken direncini değiştirerek akımı 100 mA'ya ayarlayın. Daha sonra SA1'i 20 Ohm'a kadar bir konuma ayarlayın, SA3'e basın ve ardından R2, akımı 10 mA'ya ayarlar. Akımı kalibre etmek için bu yöntemi birkaç kez tekrarlayın ve ardından değişken dirençli motorları vernik veya boyayla kaplayın.