7-5. КОМПЕНСАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Принцип действия компенсаторов (потенциометров) постоянного тока. Схема компенсатора, дающая представление об устройстве этого прибора, приведена на рис. 7-9, где — нормальный элемент, ЭДС которого точно известна; — измеряемая — нуль-индикатор (обычно

Рис. 7-9. Схема компенсатора постоянного тока

магнитоэлектрический гальванометр); — образцовый резистор, сопротивление которого выбирается в зависимости от значения рабочего тока компенсатора и значения ЭДС нормального элемента — резистор с точно известным регулируемым сопротивлением; — реостат; — вспомогательный источник тока.

Методика измерения заключается в следующем. Сначала устанавливается определенное для компенсатора значение рабочего тока. Для этого переключатель В должен быть поставлен в положение а сопротивление резистора надлежит изменять до тех пор, пока гальванометр не покажет отсутствие тока. Это будет при

После установления рабочего тока переключатель В должен быть поставлен в положение 2 и при этом перемещением подвижного контакта опять необходимо добиться отсутствия тока в гальванометре. Это будет при некотором значении сопротивления Тогда где I — ранее установленное значение тока. способ требует постоянства рабочего тока во время измерений.

Точность установления компенсации, а следовательно, и точность измерения компенсатором зависят от чувствительности компенсатора. Чувствительность компенсатора (комплектная)

где — чувствительность схемы компенсатора; — чувствительность гальванометра; — приращение тока в цепи гальванометра, вызванное изменением на

Следует учесть, что является переменной величиной, зависящей от сопротивления входной цепи, и в том числе от сопротивления источника измеряемой ЭДС.

Высокая точность измерения компенсатором обусловлена высокой чувствительностью применяемого гальванометра, высокой точностью нормального элемента и резисторов, а также высокой стабильностью вспомогательного источника питания.

Достоинством компенсатора является также отсутствие потребления мощности от источника измеряемой величины в момент компенсации. Именно по этой причине возможно измерение ЭДС с помощью компенсаторов.

Предел допускаемой основной погрешности (в процентах) для компенсаторов постоянного тока определяют по одночленной формуле: и по двухчленной формуле

Компенсаторы можно использовать для измерения напряжений, превышающих их предел измерений. В этом случае измеряемое напряжение подается на вход компенсатора через образцовый делитель напряжения.

Компенсаторы широко применяют также для точного измерения тока и сопротивления косвенным способом (см. § 15-1, 15-4).

Устройство компенсаторов постоянного тока.

Компенсаторы постоянного тока бывают двух типов: большого сопротивления и малого сопротивления.

У компенсаторов первого типа сопротивление рабочей цепи достигает Ом на 1 В напряжения питания. Для них применяют гальванометры с относительно большим критическим сопротивлением. Верхний предел измерений ЭДС (напряжения)

Для измерения относительно малых ЭДС и напряжений применять компенсаторы большого сопротивления нерационально вследствие увеличения погрешности измерения. Одна из причин увеличения погрешности заключается в том, что при обычном для компенсаторов большого сопротивления рабочем токе и измерении малых ЭДС в отсчете участвует малое число декад.

Для измерения малых ЭДС (например, ЭДС термопар) используют компенсаторы малого сопротивления. Рабочий ток этих компенсаторов выбирают в пределах от 1 до 25 мА. Для них применяют гальванометр с небольшим критическим сопротивлением, чтобы он мог работать в условиях, близких к режиму критического успокоения.

ЭДС нормального элемента компенсируется на отдельном участке рабочей цепи, имеющей некоторое постоянное сопротивление и переменное сопротивление, устанавливаемое в зависимости от окружающей температуры.

Делитель напряжения, на котором создается компенсирующее напряжение, должен быть таким, чтобы перемещение рычагов декад в процессе компенсации не вызывало изменения рабочего тока. Кроме того, должна быть обеспечена возможность точного отсчета установленного значения сопротивления (или падения напряжения на нем). Для этого на практике применяется несколько типов декад делителей напряжения.

В качестве примера на рис. 7-10 показана схема последовательного включения двух декад. Компенсирующим напряжением является падение напряжения на участке цепи а - б. Так как рычаги механически связаны, суммарное сопротивление

Рис. 7-10. Схема компенсатора с двойной декадой

цепи рабочего тока остается неизменным независимо от их положения. Можно включить последовательно требуемое число двойных декад.

В компенсаторах малого сопротивления применять скользящие контакты во входной цепи недопустимо вследствие непостоянства их сопротивления, что может привести к существенным погрешностям, так как сопротивление входной цепи сравнительно невелико.

Существует несколько схем компенсаторов малого сопротивления. На рис. 7-11 показана схема компенсатора, в котором компенсирующее напряжение UK создается на постоянных резисторах По резисторам протекают токи и . Значение компенсирующего напряжения зависит от токов и положения щеток на контактных рядах. Если обозначить через номера контактов, на которых находятся щетки то

Токи отличаются друг от друга в 10 раз и практически не зависят от положения щеток вследствие того, что сопротивления

Рис. 7-11. Схема компенсатора малого сопротивления

выбираются значительно большими, чем сопротивления Если подобрать такое положение щеток, при котором нуль-индикатор покажет отсутствие тока в его цепи, значение измеряемой ЭДС можно отсчитать по положению щеток, причем каждая щетка дает определенный десятичный знак. Для повышения точности измерений число контактных рядов может быть увеличено. Требуемый рабочий ток устанавливают при помощи нормального элемента и регулируемых резисторов (на схеме рис. 7-11 они не показаны).

В настоящее время разработаны и выпускаются промышленностью компенсаторы постоянного тока различного назначения, например компенсатор предназначенный для измерений напряжений до основной допускаемой погрешностью (в вольтах)