Лекция Введение. Основные понятия и определения. Измерения, результат измерения, погрешности измерения и их классификация, достоверность измерения

40 
3. В чем заключается широкое применение мостовых схем? 
4. Каких физических величин можно измерить с помощью мостов?  
 
Лекция 9. Измерения силы токов и напряжений. Измерения 
постоянных токов и напряжений. Измерение сопротивлений 

Измерения силы токов и напряжений 
Токи и напряжения являются наиболее распространенными электрическими 
величинами, которые приходится измерять. Этим объясняется широкая 
номенклатура выпускаемых промышленностью средств измерений токов и на-
пряжений. Выбор средства измерений может определяться совокупностью 
факторов: предполагаемым размером измеряемой величины, родом тока 
(постоянного или переменного), частотой, требуемой точностью измерения, 
условиями проведения эксперимента (лабораторные, цеховые, полевые и т. п.), 
влиянием внешних условий (температуры, магнитного поля, вибраций и т. д.) 
и др. 
Определение значений напряжений осуществляют, как правило, прямыми 
измерениями; токов — кроме прямых измерений, широко используют косвенные 
измерения, при которых измеряется падение напряжения U на резисторе с 
известным сопротивлением R, включенном в цепь измеряемого тока 1
Х
. Значение 
тока находят по закону Ома: I
X
=U/R.  
Из средств измерений, используемых для измерений токов и напряжений, 
наименьшим потреблением мощности из цепи измерений обладают 
компенсаторы (потенциометры), электронные и цифровые приборы.
Среди 
электромеханических 
приборов 
наименьшую 
мощность 
потребляют магнитоэлектрические и электростатические приборы. Весьма 
малая мощность, потребляемая из цепи измерений компенсаторами, позволяет 
измерять ими не только напряжения, но и ЭДС. 
Диапазон измеряемых токов и напряжений весьма широк. Например, при 
биологических исследованиях, космических исследованиях, измерениях в 
вакууме необходимо измерять постоянные токи, составляющие доли 
фемтоампер (10
-15
А), а в мощных энергетических установках, на 
предприятиях цветной металлургии, химической промышленности — токи, 
достигающие сотен килоампер. Для измерений токов и напряжений в таком 
широком диапазоне значений выпускаются различные средства измерений, 
обеспечивающие возможность измерений в определенных поддиапазонах. 
Средства 
измерений 
токов 
и 
напряжений 
делают, 
как 
правило, 
многопредельными. Для расширения пределов измерений тока применяют 
шунты и измерительные трансформаторы постоянного тока — в цепях 
постоянного тока и измерительные трансформаторы переменного тока — в цепях 
переменного тока. Для расширения пределов измерений напряжения используют 
делители напряжения, добавочные резисторы и измерительные трансформаторы 
напряжения. 
Весь диапазон измеряемых токов и напряжений можно условно разбить на 
три поддиапазона: малых, средних и больших значений. Наиболее 

41 
обеспеченным средствами измерений является поддиапазон средних значений 
(ориентировочно: для токов — от единиц миллиампер до десятков ампер; для 
напряжений - от единиц милливольт до сотен вольт). Именно для этого 
поддиапазона созданы средства измерений с наименьшей погрешностью 
измерения токов и напряжений. Это не случайно, так как при измерении малых и 
больших токов и напряжений возникают дополнительные трудности.
При измерении малых токов и напряжений эти трудности обусловлены 
термо-ЭДС в измерительной цепи, резистивными и емкостными связями 
измерительной цепи с посторонними источниками напряжения, влиянием 
внешнего магнитного поля, шумами элементов измерительной цепи и другими 
причинами. Термо-ЭДС возникают в местах соединения разнородных металлов 
(в местах пайки и сварки проводников, в местах соприкосновения подвижных и 
неподвижных контактов переключателей и т. п.) вследствие неравномерного 
температурного поля средства измерений.
Внешнее переменное магнитное поле тоже может внести существенные 
искажения за счет ЭДС, наводимых в проводах и других элементах цепи, 
соединяющей источник малой измеряемой величины со средством измерений. 
Полностью устранить влияние отмеченных факторов не удается. Поэтому 
измерения малых токов и напряжений осуществляются с большей 
погрешностью. 
Измерения больших токов и напряжений имеют свои особенности и 
трудности. Например, при измерении больших постоянных токов с 
использованием шунтов на шунтах рассеивается большая мощность, 
приводящая к значительному нагреву шунтов и появлению дополнительных 
погрешностей. Для уменьшения рассеиваемой мощности и устранения перегрева 
необходимо увеличивать габариты шунтов или применять специальные дополни-
тельные меры по искусственному охлаждению. В результате шунты получаются 
громоздкими и дорогими. При измерении больших токов очень важно следить за 
качеством контактных соединений по которым протекает ток. Плохое качество 
контактного соединения может не только исказить режим цепи и, 
следовательно, результат измерения, но и привести к обгоранию контакта за счет 
большой мощности, рассеиваемой на контактном сопротивлении. При измерении 
больших токов могут возникнуть дополнительные погрешности от влияния на 
средства измерений сильного магнитного поля, создаваемого вокруг шин 
протекающим током. 
При измерении больших напряжений возрастают требования к качеству 
изоляционных материалов, применяемых в средствах измерений, как для 
уменьшения погрешностей, возникающих от токов утечки через изоляцию, так и 
для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Например, если для 
расширения пределов измерений используется делитель напряжения, то с уве-
личением измеряемого напряжения сопротивление делителя нужно увеличивать. 
При измерении больших напряжений сопротивление делителя может 
оказаться сравнимым с сопротивлением изоляции, что приведет к погрешности 
деления напряжения и, следовательно, к погрешности измерений.  

жүктеу/скачать 1.55 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: