5-4. РЕЗИСТОРЫ ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

Диапазоны измерений современных ваттметров переменного тока составляют по напряжению и по току. Первичные преобразователи, обеспечивающие измерения в столь широких диапазонах входных величин, выполняются из резисторов, значения сопротивлений которых лежат в пределах Ом. Ни один из известных типов резисторов не позволяет получить все значения сопротивлений внутри указанных пределов. Конструкция, технология изготовления и отдельные параметры существенно отличаются у высокомных и низкоомных резисторов. Общими требованиями, предъявляемыми к ним, являются: высокая временная и температурная стабильность и малая реактивность.

Временная и температурная стабильность резисторов.

Стабильность резисторов прежде всего определяется свойствами материала, из которого изготовлен проводящий слой, и зависит от конструкции и технологии изготовления.

В зависимости от материала проводящего слоя резисторы делятся на следующие типы:

углеродистые с проводящим слоем из пиролитического углерода;

металлодиэлектрические и металлоокионые с проводящим слоем из пленки металла, окиси металла или сплава;

композиционные с проводящим слоем, состоящим из нескольких компонентов, один из которых является проводящим;

проволочные проводящий слой которых выполнен из литой или волоченой проволоки или ленты из сплава, обладающего высоким удельным сопротивлением и малым

Несмотря на то, что пленочные высокоомные резисторы обладают меньшей реактивностью, чем проволочные, практического применения в делителях напряжений и шунтах точных приборов они не нашли из-за низкой временной стабильностью и значительного Параметры этих резисторов рассмотрены в работе [63].

Далее рассматриваются только конструктивные особенности и параметры проволочных резисторов. Основным материалом для изготовления проволочных резисторов является манганин — сплав, состоящий в среднем из 85% меди, 12% марганца и 3% никеля, обладающий высоким удельным сопротивлением: . Изменение сопротивления манганина и изделий из него во времени — старение — обусловлено действием многих факторов [33].

Постепенная рекристаллизация манганина в местах повышенных напряжений, переход в ненапряженное состояние, процессы диффузии и коррозии могут продолжаться годами, что ведет к медленному изменению сопротивления манганинового резистора. В условиях массового производства точных приборов практически не реальна многолетняя выдержка резисторов.

Ускоренное, искусственное, старение резисторов производится путем их циклической термообработки, например путем их циклического нагрева в течение при температуре 120-240 °С и охлаждения в течение одного часа. Количество циклов определяется допустимым изменением сопротивления между последним и предпоследним циклами. Нестабильность за последний цикл составляет менее 0,001% при 30 циклах и менее 0,0001% при 60 циклах термообработки [33].

В работе [6] приведены результаты испытаний 4000 резисторов типа из манганинового литого микропровода в стекляной изоляции, показывающие, что нестабильность 95% 100 килоомных резисторов при испытательной мощности не превысила 0,005% за непрерывной работы.

Радикальным путем уменьшения нестабильности на порядок и более является создание схемных элементов сопротивления (СЭС) [32], изготовляемых в основном микропровода. Все резисторы изготовляются из одной бухты микропровода и размещаются на одном каркасе или на нескольких, расположенных в одном герметичном корпусе. Намотка всех резисторов производится с одинаковым натягом. Высокая идентичность материалов, конструкции и условий работы резисторов практически исключает необходимость искусственного старения и подбора манганина по Например, делители типов классов точности 0,02, выполненные из манганинового микропровода с обладают температурным коэффициентом отношения в интервале температур а изменение их коэффициента деления в течение года не превышает 0,005%. Для выпускаемых серийно делителей напряжения типов значения температурного коэффициента отношения нормируются в пределах

Одна из возможных схем компенсаций температурной погрешности и реактивности низкоомного шунта, используемого в качестве преобразователя тока в напряжение, приведенная на рис 5-6, исследована 3. И. Зеликовским. Коэффициент преобразования при работе такого шунта на постоянном токе

Для обеспечения номинального коэффициента преобразования рном основной резистор изготавливается с положительным допуском примерно 0,1-0,5%, а резистор подбирается из расчета

Относительная погрешность измерения коэффициента рном, выраженная через относительные погрешности измерения сопротивлений

Рис. 5-6

в этом случае

Заменяя в выражении на (где соответствующего резистора), получим условие компенсации температурной погрешности в виде

Если и термокомпенсирующий резистор вводится в виде части резистора то можно положить

Из выражений (5-19) и (5-17), учитывая, что

При этом сопротивление резистора

где .

Если то резистор вводится в виде часги резистора Полагая получим

Использование шунта со вспомогательным делителем позволяет производить периодическую подстройку коэффициента и облегчает условие термокомпенсации. Далее будет показано, что при наличии делителя в потенциальной цепи шунта упрощается коррекция его частотной и фазовой погрешностей.

Рис. 5-7