Hogyan vannak elrendezve és működtetve a DC mérőhidak?

Egyenáramú egyedi mérőhidak készüléke

Egyetlen egyenáram három (általában állítható) R1, R2, R3 mintaellenállásból áll (1. ábra, a), amelyek sorba vannak kötve a hídáramkörben mért Rx ellenállással.

Ennek az áramkörnek az egyik átlóját a GB EMF-forrásból táplálják, a másik átlóhoz pedig egy rendkívül érzékeny RA galvanométer csatlakozik az SA1 kapcsolón és az Ro korlátozó ellenálláson keresztül.

Rizs. 1. Egyenáramú mérőhidak vázlatai: a — általános; b — a karok arányának egyenletes változásával és az összehasonlító kar éles változásával.

A séma a következőképpen működik. Ha a tápellátást az Rx, Rl, R2, R3 ellenállásokon keresztül biztosítják, az I1 és I2 áramok… Ezek az áramok feszültségesést okoznak az Uab, Ubc, Uad és Udc ellenállásokon.

Ha ezek a feszültségesések különbözőek, akkor a φa, φb és φc pontok potenciáljai nem lesznek azonosak.Ezért, ha bekapcsolja a galvanométert az SA1 kapcsolóval, akkor az Azr = (φb — φd) / Po értékkel egyenlő áram.

A mérőműszer feladata a híd kiegyenlítése, vagyis a φb és φd pontok potenciáljának egyenlővé tétele, vagyis a galvanométer áramának nullára csökkentése.

Ehhez elkezdik megváltoztatni az R1, R2 és R3 ellenállások ellenállását, amíg a galvanométer árama nulla lesz.

Azr = 0 esetén vitatható, hogy φb = φd... Ez csak akkor lehetséges, ha a feszültség csökken Uab — Uad és BC típus. = Udc.

Ezekbe a kifejezésekbe behelyettesítve az Uad =I2R3, Ubc feszültségesési értékeket = I1R1, Udc = I2R2 és Uab = I1Rx, két egyenlőséget kapunk: I1Rx = I2R3, I1R1 = I2R2

Az első egyenlőséget elosztva a másodikkal, azt kapjuk, hogy RHC / R1 = R3 / R2 vagy RNS R2 = R1 R3

Az utolsó egyenlőség az egyhíd DC kiegyensúlyozási feltétele.

Ebből következik, hogy a híd akkor van kiegyenlítve, ha az ellentétes karok ellenállásainak szorzata egyenlő. Ezért a mért ellenállást az Rx = R1R3 / R2 képlet határozza meg

Valódi egységes hidakban vagy az R1 ellenállás ellenállása (úgynevezett komparátor kar), vagy az R3/R2 ellenállások aránya.

Vannak olyan mérőhidak, amelyekben csak a referenciakar ellenállása változik, és az R3 / R2 arány állandó marad. Ezzel szemben csak az R3 / R2 arány változik, miközben az összehasonlító kar ellenállása állandó marad.

A legelterjedtebbek a mérőhidak, amelyekben az R1 ellenállás zökkenőmentesen és ugrásokkal, általában 10 többszörösével változik az R3 / R2 arány (1. ábra, b), például a közös P333 mérőhidaknál.

Rizs. 2.Egyenáramú mérőhíd P333

Minden mérőhíd Rmin-től Rmax-ig terjedő ellenállás mérési tartomány jellemzi. A híd fontos paramétere az érzékenysége. Sm = SGСcx, ahol Sg =da /dIg a galvanométer érzékenysége, Scx =dIG/dR — az áramkör érzékenysége.

Sg-t és Scx-et Sm-ben helyettesítve Sm = da/dR-t kapunk.

Néha a mérőhíd relatív érzékenységének fogalmát használják:

Cm=da/ (dR/R).

ahol dR / R – az ellenállás relatív változása a mért karban, da – a galvanométer tűjének elhajlási szöge.

Kiviteltől függően megkülönböztetünk állomány- és lineáris (rekord) mérőhidakat.

A bolti mérőhídban a kar ellenállások dugó vagy kar formájában készülnek, többértékű elektromos ellenállásmértékek (ellenállások), rekordhidaknál az összehasonlító kar műhelyellenállás formájában, és az eltérítő karok egy ellenállás formájúak, amelyeket egy csúszka választ el két állítható részre.

Megengedett hiba, az egyenáramú mérőhidak pontossági osztálya: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 1,0; 5.0. A pontossági osztály számértéke a relatív hiba legnagyobb megengedett értékének felel meg.

Egyetlen egyenáramú híd hibája attól függ, hogy a csatlakozó vezetékek és érintkezők ellenállása mennyire összemérhető a mért ellenállással. Minél kisebb a mért ellenállás, annál nagyobb a hiba. Ezért az alacsony ellenállás mérésére kettős egyenáramú hidakat használnak.

DC kettős híd eszköz

A kettős (hatkaros) mérőhíd karjai az Rx mért ellenállás (négy bilinccsel készülnek, hogy csökkentsék az érintkezési ellenállások befolyását, és speciális, négy bilinccsel ellátott eszközzel kapcsolódnak a hálózathoz), egy példa Ro ellenállás és két pár Rl, R2, R3, R4 segédellenállás.

Rizs. 3 Egy kettős mérésű egyenáramú híd vázlata

A híd egyensúlyát a következő képlet határozza meg:

Rx = Ro NS (R1 / R2) — (r R3 / (r + R3 + R4)) NS (R1 / R2 — R4 / R3)

Ez azt mutatja, hogy ha két R1 / R2 és R4 / R3 kararány egyenlő egymással, akkor a kivont érték nulla.

Annak ellenére, hogy a D csúszkát mozgató R1 és R4 ellenállások azonosak, az R2 és R4 ellenállások paramétereinek terjedése miatt ezt nagyon nehéz elérni.

A mérési hiba csökkentése érdekében az Ro referencia-ellenállást összekötő jumper ellenállását és a mért Rx ellenállást a lehető legkisebbre kell venni. A készülékhez általában egy speciális kalibrált ellenállást rögzítenek. r… Ekkor a kivont kifejezés gyakorlatilag nullává válik.

A mért ellenállás értéke a következő képlettel határozható meg: Rx = Ro R1/R2

A kettős egyenáramú mérőhidakat úgy tervezték, hogy csak változó kar áttétellel működjenek. A kettős híd érzékenysége a nulla mutató érzékenységétől, a hídáramkör paramétereitől és az üzemi áram értékétől függ. Az üzemi áram növekedésével az érzékenység növekszik.

A legelterjedtebbek a kombinált egyenáramú mérőhidak, amelyeket egy- és kettőshídsémákra terveztek.