ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЕНСАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Компенсаторы, как было указано, способны измерять на­пряжение или э. д. с.; косвенным образом с их помощью мож­но измерять и ряд других электрических величин, таких, как ток, сопротивление, мощность, связанных с напряжением оп­ределенной зависимостью.

Как приборы высокой точности, компенсаторы используют­ся в измерительной технике в основном, для поверки измери­тельных приборов непосредственной оценки — амперметров, вольтметров, ваттметров. Целью поверки является нахождение основной погрешности прибора и установление степени его со­ответствия классу точности, указанному на шкале этого при­бора.

Кроме того, во многих случаях при лабораторных исследо­ваниях, технических и промышленных измерениях также поль­зуются компенсационными схемами (либо для достижения вы­сокой точности измерений, либо для выполнения измерения без отбора тока от объекта измерения).

Ниже приведены схемы измерения основных электриче­ских величин.

Схема для измерения напряжения и э. д. с.

Измеряемое напряжение Ux подводится к зажимам I—3, делителя напряжения (рис. VI-26). Поскольку величина Ux мо­жет меняться в больших пределах, достигая сотен и даже ты­сяч вольт, а компенсатор непосредственно способен измерять напряжение порядка (1÷2) в, между компенсатором и изме­ряемым напряжением включают делитель напряжения.

На рисунке приведена схема делителя напряжения типа ДН-1, выпускаемого специально для компенсаторов. Измеряе­мое напряжение, на которое включен поверяемый вольтметр, целиком подводят к делителю напряжения, а к компенсато­ру—только часть этого напряжения. Напряжения; подводимое к делителю, Ux, и снимаемое с делителя к ком­пенсатору, Ux , связаны между собой зависимостью:

где R—максимальное сопротивление делителя;

r—сопротивление, с которого снимается напряжение Ux'.

Рис. VI-26

В делителе ДН-1 сделаны отводы, позволяющие снимать к компенсатору точно 1/10, 1/100, 1/500 часть подведенного на­пряжения.

Схема для измерения тока

Измеряемый ток, который проходит по поверяемому ампер­метру (в случае его поверки), пропускается через образцовое сопротивление Ко, значение которого известно с достаточной степенью точности (рис. VI-27).

Напряжение, возникающее на известном сопротивлении от измеряемого тока, подается на компенсатор, где измеряется обычным путем.

Значение тока, измеренное компенсатором, рассчитывает­ся по формуле

IX=UK/R0

где U к— показание компенсатора

.

Образцовые сопротивления, представляют собой сопротивления высокого класса точ­ности и всегда имеют номинальные значения вида 1-10", где п— целое число.

Как правило, они имеют четыре зажима: два токовых и два потенциальных. Токовыми зажимами образцовое сопротивле­ние включается в токовую цепь, а с потенциальных снимается напряжение к компенсатору.

Для увеличения точности измерения rq выбирают таким, чтобы падение напряжения на нем от измеряемого тока было не менее 10% значения верхнего предела измерения данного компенсатора; при этом будут использованы все декады мага­зина R компенсатора.

Схема для измерения сопротивлений

Измеряемое сопротивление Rx включается чаще всего пос­ледовательно с образцовым сопротивлением R0. Падения на­пряжений, создаваемые на этих сопротивлениях, Uх и UQ, из­меряются компенсатором (рис. VI-28).

Рис. VI-28

Для последовательной схемы, где сопротивления обтекают­ся одним и тем же током, будет справедливо соотношение

Схема для измерения мощности и поверки ваттметров

На рис. VI-29 изображена схема, которая применяется при измерении мощности и, в частности, при градуировке и повер­ке ваттметров.

С помощью переключателя П компенсатор присоединяется попеременно то в цепь напряжения ваттметра, то в цепь его тока.

Вначале, при положении 1 переключателя П, с помощью компенсатора устанавливается номинальное 'напряжение ватт­метра, которое в дальнейшем поддерживается постоянным и периодически проверяется опять-таки на компенсаторе. Затем переключатель Я ставят в положение 2 и, регулируя реостатом /?рег ток в последовательной цепи ваттметра, устанавливают стрелку прибора на оцифрованных отметках шкалы, измеряя силу тока.

Для каждой отметки определяется значение мощности как произведение тока ,на напряжение, и результат расчета сверя­ется с показанием прибора. Разность между показанием при­бора и результатом измерения мощности на компенсаторе даст основную погрешность ваттметра для каждого поверенного деления шкалы.

КОМПЕНСАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Компенсаторы переменного тока — это приборы, измеряю­щие на переменном токе напряжения и некоторые другие электрические величины, связанные с напряжением функцио­нальной зависимостью (ток, сопротивление, мощность и др.). Как известно, напряжение на переменном токе можно пред­ставить как комплексную величину и изобразить в виде век­тора, занимающего определенное положение на комплексной плоскости (рис. VI-30),

Компенсационный метод из­мерения на переменном токе, так же как и на постоянном, за­ключается в уравновешива­нии неизвестного напряжения известным. Для того, чтобы скомпенсировать на перемен­ном токе напряжение. Ux, необ­ходимо и достаточно прило­жить к нему другое напряже­ние Uк, равное по амплитуде, форме кривой и частоте, но сдвинутое по фазе относитель­но Ur на 180°.

компенсаторы переменного тока значительно менее точны, чем компенсаторы постоянного тока. Причиной тому служит отсутствие образцовой переменной синусоидальной э. д. с., с помощью которой можно было бы установить рабочий ток в компенсаторе, как это делается на постоянном токе. В ком­пенсаторах переменного тока величина рабочего тока устанав­ливается по амперметру обычно электродинамической систе­мы, класс точности которого в наилучшем случае 0,1—0,2.

Таким образом, высокая точность измерения, свойственная компенсаторам постоянного тока, на переменном токе теряет­ся. Несмотря на это, компенсатор переменного тока — один из важнейших приборов, позволяющий судить не только о вели­чине измеряемого напряжения, но и о его фазе.

Кроме того, в момент измерения компенсатор не потребля­ет мощности от источника измеряемой величины и, следова­тельно, не оказывает влияния на работу схемы, что тоже яв­ляется его ценным качеством.

В уравнении (VI-46) представлены две формы записи ком­плексного напряжения UX,.: алгебраическая— с двумя составляющими UXA и UXP и показательная—с модулем Ux и фа­зой φx- измеряемой величины. Если напряжение Ux предста­вить в алгебраической форме, то для компенсации его необхо­димо скомпенсировать порознь активную и реактивную со­ставляющие.