Мост постоянного тока

Реферат

Измерительным мостом называется электрический прибор для измерения сопротивлений, ёмкостей, индуктивностей и других электрических величин. Мост представляет собой измерительную мостовую цепь, действие которой основано на методе сравнения измеряемой величины с образцовой мерой. Метод сравнения даёт весьма точные результаты, вследствие чего измерительные мосты получили широкое распространение как в лабораторной, так и в производственной практике.

Одним из наиболее эффективных средств измерений параметров электрических цепей являются мосты постоянного и переменного тока. Широко применяются они и в поверочных лабораториях в качестве образцовых средств при поверке мер электрических величин. Выпускаемые промышленностью мосты позволяют измерять сопротивления, емкости, индуктивности и связанные с ними параметры: постоянные времени катушек сопротивления, добротности катушек индуктивности, тангенсы угла потерь конденсаторов с погрешностью от единиц до тысячных долей процента.

1. Устройство и принцип работы измерительного прибора

Устройство одинарных измерительных мостов постоянного тока

Одинарный мост постоянного тока состоит из трех образцовых резисторов (обычно регулируемых) R1, R2, R3 (рис. 1, а), которые включают последовательно с измеряемым сопротивлением Rx в мостовую схему.

К одной из диагоналей этой схемы подают питание от источника ЭДС GB, а в другую диагональ через выключатель SA1 и ограничивающее сопротивление Ro включают высокочувствительный гальванометр РА.

Рисунок. 1 Схемы одинарных измерительных мостов постоянного тока: а — общая; б — с плавным изменением отношения плеч и скачкообразным изменением плеча сравнения

Схема работает следующим образом. При подаче питания через резисторы Rx, Rl, R2, R3 проходят токи I1 и I2. Эти токи вызовут в резисторах падение напряжений Uab, Ubc, Uad и Udc.

Если эти падения напряжения будут разными, то и потенциалы точек цa, цb и цc будут неодинаковы. Поэтому, если выключателем SA1 включить гальванометр, то через него будет проходить ток, равный Iг= (цb — цd) / Ro.

Задача измеряющего заключается в том, чтобы уравновесить мост, то есть сделать потенциалы точек цb и цd одинаковыми, другими словами, уменьшить ток гальванометра до нуля.

Для этого начинают изменять сопротивления резисторов Rl, R2 и R3 до тех пор, пока ток гальванометра не станет равным нулю.

При Iг=0 можно утверждать, что цb = цd. Это возможно лишь тогда, когда падение напряжения Uab — Uad и

5 стр., 2186 слов

Электропередача постоянного тока

... мощности постоянным током. Рис 1. Схема электропередачи энергии постоянным током с биполярной линией. 1 — трехо-бмоточный трансформатор (группа) с расщепленными обмотками СН и НН 2 — вольтодобавочный трансформатор 3 — вентильный мост, 4 ...

Ubc = Udc.

Подставив в эти выражения значения падений напряжений

Uad =I2R3, Ubc = I1R1, Udc = I2R2 и Uab =I1Rх,

получим два равенства:

I1Rх = I2R3, I1R1 = I2R2

Разделив первое равенство на второе, получим

Rх / R1 = R3 / R2 или Rх R2 = R1 R3

Последнее равенство есть условие балансировки одинарного моста постоянного тока.

Из него следует, что мост сбалансируется тогда, когда произведения сопротивлений противолежащих плеч будут одинаковыми. Отсюда измеряемое сопротивление определится по формуле Rх = R1R3 / R2

В реальных одинарных мостах изменяют либо сопротивление резистора R1 (его называют плечом сравнения), либо отношение сопротивлений R3/R2.

Есть измерительные мосты, у которых меняется только сопротивление плеча сравнения, а отношение R3/R2 остается постоянным. И наоборот, изменяется только отношение R3/R2, а сопротивление плеча сравнения остается постоянным.

Наибольшее распространение получили измерительные мосты, у которых плавно изменяется сопротивление R1 и скачками, обычно кратными 10, изменяется отношение R3/R2 (рисунок. 1,б), например в распространенных измерительных мостах Р333.

Рисунок 2 Измерительный мост постоянного тока Р333

Каждый измерительный мост характеризуется пределом измерений сопротивлений от Rmin до Rmax. Важным параметром моста является его чувствительность

Sм = SгSсх, где Sг=da/dIг

  • чувствительность гальванометра,

Scx=dIг/dR —

чувствительность схемы.

Подставляя Sг и Scx в Sм, получим Sм= da/ dR.

Иногда пользуются понятием относительной чувствительности измерительного моста:

Sм= da/ (dR / R).

где dR / R — относительнее изменение сопротивления в измеряемом плече, da — угол отклонения стрелки гальванометра.

В зависимости от конструктивного оформления различают магазинные и линейные (реохордные) измерительные мосты.

В магазинном измерительном мосте сопротивления плеч выполнены в виде штепсельных или рычажных многозначных мер электрических сопротивлений (магазинов сопротивлений), в реохордных мостах плечо сравнений делают в виде магазина сопротивлений, а плечи отклонения — в виде резистора, разделяемого ползунком на две регулируемые части.

Устройство двойных мостов постоянного тока

Плечами двойного (шестиплечего) измерительного моста служат измеряемое сопротивление Rx (выполняют четырехзажимным для уменьшения влияния переходных контактных сопротивлений и включают в сеть через специальное четырехзажимное приспособление), образцовый резистор Ro и две пары вспомогательных резисторов Rl, R2, R3, R4.

Рис. 3 Схема двойного измерительного моста постоянного тока

Равновесие моста определяется формулой:

Rх = Ro х (R1/R2) — (r R3 / (r +R3 +R4)) х (R1/R2 — R4/R3)

Отсюда видно, что если два отношения плеч R1/R2 и R4/R3 равны между собой, то вычитаемое равно нулю.

Несмотря на то, что сопротивления R1 и R4, перемещая движок D, устанавливают одинаковыми, из-за разброса параметров сопротивлений R2 и R4 этого добиться очень сложно.

5 стр., 2462 слов

Мостовые измерительные цепи

Измерительные мосты постоянного тока подразделяются на одинарные (4-плечие) - для измерения активных (омических) сопротивлений от 1 Ом - и комбинированные (одинарно-двойные) - для измерения сопротивлений в широком диапазоне. Измерительные мосты переменного тока служат для ...

Для уменьшения ошибки измерений надо сопротивление перемычки, соединяющей образцовый резистор Ro и измеряемое сопротивление Rx, брать как можно меньшим. Обычно к прибору придается специальный калиброванный резистор r. Тогда вычитаемое выражения практически становится равным нулю.

Значение измеряемого сопротивления можно определить по формуле:

Rх = Ro R1/R2

Двойные измерительные мосты постоянного тока рассчитаны на работу только с переменным отношением плеч. Чувствительность двойного моста зависит от чувствительности нулевого указателя, параметров мостовой схемы и значения рабочего тока. С увеличением рабочего тока чувствительность увеличивается.

Наибольшее распространение получили комбинированные измерительные мосты постоянного тока, рассчитанные на работу по схемам одинарного и двойного моста.

2. Область применения измерительного прибора

Измерительные элементы применяют в работе с кабельными линиями из металла. Они позволяют нейтрализовать постороннее влияние для более эффективной локализации дефектов. Гарантированы высокоточные результаты в рамках диапазона измеряемых величин.

С помощью мостовой схемы Уитстона можно вычислить сопротивление изменяющегося элемента. Схемы используют в конструкциях электронных весов, электронных термометров и терморезисторов.

Среди промышленных образцов широко известны приборы с ручной калибровкой равновесия:

1. ММВ — измеряет сопротивление проводника постоянного напряжения;

2. Р333 — схема одинарного моста, с помощью которой выявляется поврежденный участок кабеля.

3. Порядок проведения измерений

Измерение сопротивлений от 10 до 999900 Ом производится по двухзажимной схеме включения, для чего необходимо:

  • а) замкнуть зажимы 1 и 2 с помощью перемычки, при этом зажимы 3 и 4 замкнутся автоматически;
  • б) переключатель схемы поставить в положение «МВ»;
  • в) подключить измеряемое сопротивление к зажимам 2 и 3;
  • г) установить переключатель плеч отношений на соответствующий множитель согласно таблице 5 в зависимости от предполагаемой величины Rx;
  • д) установить на четырех декадах сравнительного плеча ожидаемое сопротивление;
  • е) нажать кнопку «Вкл».

Если при таком нажатии наблюдается резкий отброс стрелки- это свидетельствует о неправильно выбранном множителе n; ручкой «П5» выберите множитель n таким образом, чтобы отклонение стрелки не превышало 0,2-0,4 мм от нулевой отметки, после чего зафиксировать кнопку «Включение гальванометра» и перейти на измерение при нажатой кнопке «грубо»; уравновешивание схемы производить ручками П1-П4 (до тех пор пока стрелка гальванометра не станет на нуль);

  • ж) нажать кнопку «точно» и окончательно уравновесить мост;

з) вычислить сопротивление по формуле:

r1 RX = nR

где n = — множитель, устанавливаемый на декаде плеч отношения;

  • R- сопротивление сравнительного плеча;
  • и) после окончания измерений кнопки «Вкл», «грубо» и «точно» отжать.

Измерение сопротивлений от 9,999 до 0,005 Ом производится по четырехзажимной схеме включения, для чего необходимо:

  • а) перемычку, соединяющую зажимы 1 и 2 отсоединить;
  • б) измеряемое сопротивление присоединить к зажимам 1,2,3 и 4 с помощью четырех проводников(сопротивление проводников, идущих от зажимов 2 и 3 должно быть не более 0,005 Ом);
  • в) процесс уравновешивания и подсчет результатов измерения производится так же, как и при измерении от 10 до 999900 Ом.

4. Погрешности и причины их появления

По допустимой погрешности одинарные измерительные мосты постоянного тока имеют класс точности: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 1,0; 5,0. Числовое значение класса точности соответствует наибольшему допустимому значению относительной погрешности.

4 стр., 1625 слов

Структурная схема северного моста

... чтение данных из оперативной памяти, модификация данных в оперативной памяти. Структурная схема северного моста Контроллер динамической оперативной памяти состоит из таких элементов: устройство управления; устройство ... случае, данные и сигналы состояния, для движения до первой станции—северного моста. А северный мост, как узловой центр, доставит эти сигналы конечному необходимомму Теперь рассмотрим ...

Погрешность одинарного моста постоянного тока зависит от степени соизмеримости сопротивлений соединительных проводов и контактов с измеряемым сопротивлением. Чем меньше измеряемое сопротивление, тем больше погрешность. Поэтому для измерения малых сопротивлений применяют двойные мосты постоянного тока.

Чувствительность двойного моста зависит от чувствительности нулевого указателя, параметров мостовой схемы и значения рабочего тока. С увеличением рабочего тока чувствительность увеличивается.

мост постоянный ток погрешность

Список использованных источников

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/mostyi-postoyannogo-toka/

1. Как устроены и работают измерительные мосты постоянного тока [Электронный ресурс] // electricalschool.info/, 2020. — Режим доступа: http://electricalschool.info/main/naladka/519-kak-ustroeny-i-rabotajut-izmeritelnye.html /

2. Мост постоянного тока — материал взят с сайта Студворк [Электронный ресурс] // studwork.org/, 2020. — Режим доступа: https://studwork.org/spravochnik/fizika/most-postoyannogo-toka

3. Измерительный мост [Электронный ресурс] // www.equipnet.ru /, 2020. — Режим доступа: https://www.equipnet.ru/articles/tech/tech_54359.html

4. Измерение параметров электрических цепей мостами постоянного тока [Электронный ресурс] // elib.osu.ru//, 2020. — Режим доступа: http://elib.osu.ru/bitstream/123456789/9503/1/1971_20110827.pdf