Funkcje pomiaru małych i dużych rezystancji

Odporność to jeden z najważniejszych parametrów obwód elektrycznyokreślające działanie dowolnego obwodu lub instalacji.

Uzyskanie określonych wartości rezystancji przy produkcji maszyn, aparatury, urządzeń elektrycznych podczas montażu i eksploatacji instalacji elektrycznych jest warunkiem koniecznym do zapewnienia ich normalnej pracy.

Niektóre rezystancje zachowują swoją wartość praktycznie niezmienioną, podczas gdy inne wręcz przeciwnie, są bardzo podatne na zmiany od czasu do czasu, od temperatury, wilgotności, wysiłku mechanicznego itp. Dlatego zarówno w produkcji maszyn elektrycznych, aparatury, urządzeń, jak i Podczas instalacji instalacje elektryczne nieuchronnie muszą mierzyć rezystancję.

Warunki i wymagania dotyczące wykonywania pomiarów rezystancji są bardzo zróżnicowane. W niektórych przypadkach wymagana jest duża dokładność, w innych wręcz przeciwnie, wystarczy znaleźć przybliżoną wartość rezystancji.

W zależności od wartości rezystancje elektryczne dzielą się na trzy grupy:

• 1 om i mniej — niska rezystancja,

• od 1 ohm do 0,1 Mohm — rezystancje średnie,

• 0,1 Mohm i więcej — wysokie rezystancje.

Podczas pomiaru małej rezystancji należy podjąć działania w celu wyeliminowania wpływu na wynik pomiaru rezystancji przewodów łączących, styków i termo-EMF.

Podczas pomiaru rezystancji średnich można pominąć rezystancje przewodów łączących i styków, można pominąć wpływ rezystancji izolacji.

Podczas pomiaru wysokich rezystancji należy wziąć pod uwagę obecność rezystancji objętościowej i powierzchniowej, wpływ temperatury, wilgotności i innych czynników.

Charakterystyka pomiaru niskiej rezystancji

Do grupy małych rezystancji należą: uzwojenia twornika maszyn elektrycznych, rezystancje amperomierzy, boczników, rezystancje uzwojeń przekładników prądowych, rezystancja krótkich przewodów szyny itp.

Podczas pomiaru małych rezystancji należy zawsze brać pod uwagę możliwość wpływu rezystancji przewodów łączących oraz rezystancji przejściowych na wynik pomiaru.

Rezystancja przewodów pomiarowych wynosi 1 x 104 — 1 x 102 omów, rezystancja złącza — 1 x 105 — 1 x 102 omów

Przy przejściowych rezystancjach lub rezystancje styków zrozumieć opory, jakie napotyka prąd elektryczny, przechodząc z jednego przewodu do drugiego.

Rezystancje przejściowe zależą od wielkości powierzchni styku, jej charakteru i stanu — gładkiego lub szorstkiego, czystego lub brudnego, a także od gęstości styku, siły nacisku itp.Zrozummy na przykładzie, jaki wpływ na wynik pomiaru mają rezystancje przejść i rezystancje przewodów łączących.

na ryc. 1 przedstawia schemat pomiaru rezystancji przy użyciu przykładowych przyrządów amperomierza i woltomierza.

Ryż. 1. Błędny schemat elektryczny do pomiaru niskiej rezystancji za pomocą amperomierza i woltomierza.

Powiedzmy, że wymagana rezystancja rx wynosi 0,1 oma, a rezystancja woltomierza rv = 500 omów. Ponieważ są one połączone równolegle, to rNS/ rv= Iv / Ix = 0, 1/500 = 0,0002, czyli prąd w woltomierzu wynosi 0,02% prądu w żądanym oporze. Zatem z dokładnością do 0,02% prąd amperomierza można uznać za równy prądowi w wymaganej rezystancji.

Dzieląc wskazania woltomierza podłączonego do punktów 1, 1′ wskazania amperomierza otrzymujemy: U'v / Ia = r'x = rNS + 2рNS + 2рk, gdzie r'x jest znalezioną wartością wymaganej rezystancji ; rpr jest rezystancją przewodu łączącego; gk — rezystancja styku.

Biorąc pod uwagę rNS = rk = 0,01 oma, otrzymujemy wynik pomiaru r'x = 0,14 oma, skąd błąd pomiaru wynikający z rezystancji przewodów łączących i rezystancji zestyków równy 40% — ((0,14 — 0,1) / 0,1 )) x 100%.

Należy zwrócić uwagę na fakt, że wraz ze spadkiem wymaganej rezystancji zwiększa się błąd pomiaru z powyższych powodów.

Podłączając woltomierz do cęgów prądowych — punkty 2 — 2 na rys.1, to znaczy do tych zacisków rezystancji rx, do których podłączone są przewody obwodu prądowego, otrzymujemy odczyt woltomierza U «v mniejszy niż U'v z wielkości spadku napięcia w przewodach łączących, a zatem znaleziona wartość żądanej rezystancji rx «= U»v / Ia = rx + 2 rk będzie zawierała błąd wynikający tylko z rezystancji styków.

Podłączając woltomierz jak pokazano na rys. 2, do zacisków potencjałów znajdujących się między prądowymi, otrzymujemy odczyty woltomierza U»'v jest mniejsze niż U «v wielkości spadku napięcia na rezystancjach styków, a zatem znaleziona wartość wymaganej rezystancji r » 'x = U» v / Ia = rx

Ryż. 2. Prawidłowy schemat połączeń do pomiaru małych rezystancji za pomocą amperomierza i woltomierza

Zatem znaleziona wartość będzie równa rzeczywistej wartości wymaganej rezystancji, ponieważ woltomierz zmierzy rzeczywistą wartość napięcia na wymaganej rezystancji rx między jej potencjalnymi zaciskami.

Zastosowanie dwóch par cęgów prądowych i potencjałowych jest główną techniką eliminującą wpływ rezystancji przewodów łączących oraz rezystancji przejściowych na wynik pomiaru małych rezystancji.

Charakterystyka pomiaru dużych rezystancji

Złe przewodniki prądu i izolatory mają wysoką rezystancję. Podczas pomiaru rezystancji przewodów o niskim przewodnictwie elektrycznym, materiały izolacyjne i wyroby z nich wykonane muszą uwzględniać czynniki, które mogą mieć wpływ na stopień ich odporności.

Czynniki te obejmują głównie temperaturę, np. przewodność elektryczna kartonu w temperaturze 20°C wynosi 1,64 x 10-13 1/om, a w temperaturze 40°C 21,3 x 10-13 1/om. Tak więc zmiana temperatury o 20°C spowodowała 13-krotną zmianę rezystancji (przewodnictwa)!

Liczby wyraźnie pokazują, jak niebezpieczne jest niedocenianie wpływu temperatury na wyniki pomiarów. Podobnie bardzo ważnym czynnikiem wpływającym na wielkość rezystancji jest wilgotność zarówno badanego materiału, jak i powietrza.

Również rodzaj prądu, z jakim przeprowadzany jest test, wielkość badanego napięcia, czas trwania napięcia itp. mogą wpływać na wartość rezystancji.

Podczas pomiaru rezystancji materiałów izolacyjnych i wyrobów z nich wykonanych należy również uwzględnić możliwość przepływu prądu dwoma ścieżkami:

1) objętością badanego materiału,

2) na powierzchni badanego materiału.

Zdolność materiału do przewodzenia prądu elektrycznego w taki czy inny sposób charakteryzuje się wielkością oporu, jaki napotyka prąd w tym dowcipie.

W związku z tym istnieją dwa pojęcia: rezystywność objętościowa przypisywana 1 cm3 materiału oraz rezystywność powierzchniowa przypisywana 1 cm2 powierzchni materiału.

Weźmy przykład dla ilustracji.

Podczas pomiaru rezystancji izolacji kabla za pomocą galwanometru mogą wystąpić duże błędy, ponieważ galwanometr może mierzyć (rys. 3):

a) prąd Ivprzepływający od rdzenia kabla do jego metalowej osłony przez objętość izolacji (prąd Iv ze względu na rezystancję skrośną izolacji kabla charakteryzuje rezystancję izolacji kabla),

b) prąd Uchodzący od rdzenia kabla do jego powłoki po powierzchni warstwy izolacyjnej (ponieważ rezystancja powierzchniowa zależy nie tylko od właściwości materiału izolacyjnego, ale także od stanu jego powierzchni).

Ryż. 3. Prąd powierzchniowy i objętościowy w kablu

Aby wyeliminować wpływ powierzchni przewodzących podczas pomiaru rezystancji izolacji, na warstwę izolacyjną nakłada się zwój drutu (pierścień zabezpieczający), który łączy się w sposób pokazany na rys. 4.

Ryż. 4. Schemat pomiaru prądu objętościowego kabla

Wtedy prąd Is przepłynie dodatkowo przez galwanometr i nie wprowadzi błędów do wyników pomiarów.

na ryc. 5 jest schematycznym diagramem określania rezystywności objętościowej materiału izolacyjnego. — płytki A. Tutaj BB — elektrody, do których przyłożone jest napięcie U, G — galwanometr mierzący prąd wynikający z rezystancji skrośnej płytki A, V — pierścień ochronny.

Ryż. 5. Pomiar rezystancji skrośnej dielektryka stałego

na ryc. 6 to schematyczny diagram do określania rezystancji powierzchniowej materiału izolacyjnego (płytka A).

Ryż. 6. Pomiar rezystancji powierzchniowej stałego dielektryka

Podczas pomiaru dużych rezystancji należy również zwrócić szczególną uwagę na izolację samej instalacji pomiarowej, ponieważ w przeciwnym razie przez galwanometr popłynie prąd z powodu rezystancji izolacji samej instalacji, co doprowadzi do odpowiedniego błędu pomiaru.

Zaleca się stosowanie ekranowania lub sprawdzenie izolacji układu pomiarowego przed pomiarem.