4.5. Sabit və dəyişən cərəyan körpüləri
Elektrik dövrələrinin parametrlərini ölçmək üçün
körpü sxemləri geniş tətbiq edilir. Sabit və dəyişən cərəyan
151
körpüləri fərqləndirilir. Qolların sayından asılı olaraq birqat
(dördqollu) və ikiqat (altıqollu) körpülər mövcuddur. Əl ilə
və avtomatik müvazinətlənən körpülər buraxılır.
Dəyişən cərəyan körpüsünün ümumiləşdirilmiş sxemi
şə
k. 4.12-də verilmişdir. a-b, b-c, c-d və a-d elementləri
körpünün qollarıdır və kompleks müqavimətlərə
4
1
...,
,
Z
Z
malikdir. b-d elementi ölçmə (çıxış) diaqonalı adlanır. Ona
yüklər: sıfır-indikator, çıxış siqnalı gücləndiricisi və
körpünün qeyri-müvazinət halını qiymətləndirmək üçün
digər qurğular qoşulur. Diaqonal a-c qidalandırma
diaqonalıdır.
Şə
k. 4.12. Dəyişən cərəyan körpüsünün ümumiləşdirilmiş sxemi
Ölçmə körpüsünün tarazlığı dedikdə sxemin ölçmə
diaqonalında cərəyan olmayan
0
0
=
I
iş rejimi başa düşülür.
Həmin şərt körpünün qarşılıqlı-əks qollarının müqavimətləri
hasillərinin bərabərliyi
3
2
4
1
Z
Z
Z
Z
=
zamanı ödənir.
Tam
müqavimətin
i
j
i
i
e
z
Z
ϕ
=
üstlü
yazılış
formasından istifadə etdikdə, körpünün tarazlıq şərti üçün
ifadə belə şəkil alır:
(
)
(
)
3
2
4
1
3
2
4
1
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
+
+
=
j
j
e
z
z
e
z
z
.
Buradan alınır ki, tarazlığa nail olmaq üçün iki
bərabərlik ödənilməlidir:
152
3
2
4
1
z
z
z
z
=
;
3
2
4
1
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
+
=
+
,
burada
i
z -
qolların tam müqavimətlərinin modulu,
i
ϕ
-
cərəyanın gərginliyə nisbətən faza sürüşmə bucağıdır.
İ
ki bərabərliyin olması göstərir ki, dəyişən cərəyan
körpülərində tarazlıq vəziyyəti almaq üçün körpünün ən azı
iki parametrinin tənzimlənməsi tələb olunur.
Dəyişən cərəyan körpüləri üçün körpünün əlverişli
olması - bir parametrin tənzimlənməsindən digərinə
müəyyən sayda növbəli keçidlə tarazlıq vəziyyətinə nail
olmanın mümkünlüyü mühüm əhəmiyyətə malikdir.
Körpünün qarşılıqlı-əks qollarının fazalar cəminin
bərabərliyi
şə
rtindən
istifadə
etməklə
qolların
müqavimətlərinin xarakterini təyin etmək olar. Əgər
körpünün qolları məsələn, birinci və ikinci qollar təmiz
aktiv müqavimətə malik olarsa, yəni
1
1
R
Z =
və
2
2
R
Z =
,
onda
0
2
1
=
=
ϕ
ϕ
. Beləliklə, üçüncü və dördüncü qolların
müqavimətləri eyni xarakterə (tutum, yaxud induktiv) malik
olmalıdır.
Ölçmə körpüsünün mühüm xarakteristikası onun
həssaslığıdır. Körpünün həssaslığı dedikdə tarazlıq vəziyyəti
yaxınlığında çıxış və ölçülən kəmiyyətlərin son artımlarının
nisbəti başa düşülür:
x
y
S
&
&
&
∆
∆
≈
∆
.
Dəyişən cərəyan körpülərində maksimal həssaslığa
nail olmaq üçün körpü simmetrik olmalıdır (
2
1
Z
Z =
və
4
3
Z
Z =
), ölçmə diaqonalının hər iki tərəfində yerləşən
qolların faza sürüşmə bucağı isə
π
±
-yə bərabər olmalıdır.
İ
tkilər olduğundan sonuncu şərti dəqiq ödəmək praktiki
olaraq qeyri-mümkündür.
Sabit cərəyanda elektrik müqavimətini ölçmək üçün
bu müqavimətin qiymətindən asılı olaraq birqat və ya ikiqat
körpülər istifadə edilir. Birqat körpülər, bir qayda olaraq,
10-10
6
Om diapazonunda işləyir. Bu diapazonun sərhədlərini
153
kiçik qiymətlər tərəfdən birləşdirici naqillərin və
kontaktların müqavimətləri, böyük qiymətlər tərəfdən
izolyasiyanın müqaviməti şərtləndirir. Məsələn, ölçülən
obyekti
x
R
körpüyə birləşdirərkən naqillərin və kontaktların
müqavimətini nəzərə almaqla 10
-4
Om və daha böyük
müqavimət daxil edilir. Ölçmə müqaviməti 1Om olduqda
cəmi 0,01% səhv daxil edilir, ancaq 10
-3
Om üçün səhv
10% təşkil edəcəkdir.
Birqat körpü sxemi şəkil 4.13-də verilmişdir.
Misal kimi ölçülən müqavimətin
x
R
körpünün birinci
qoluna qoşulması halına baxılacaqdır, yəni
x
R
Z =
1
. Onda
3
Z
qolu müqayisə qolu,
2
Z
və
4
Z
isə nisbət qolları
olacaqdır.
Aktiv
müqavimətin
ölçülməsi
nəzərdən
keçirildiyindən gələcəkdə
1
1
R
Z =
,
2
2
R
Z =
,
3
3
R
Z =
,
4
4
R
Z =
bərabərliklərindən istifadə olunacaqdır. Ölçülən
müqavimətin qiyməti
4
2
3
R
R
R
R
x
=
ifadəsindən təyin edilir.
Şə
k. 4.13. Birqat körpünün sxemi
10 Om-dan böyük müqavimətlərin ölçülməsi zamanı
ölçülən müqavimət ikisıxaclı sxem üzrə qoşulur. Bu zaman
(şək. 4.13) a nöqtəsi körpünün 1 sıxacına qoşulur. O da öz
154
növbəsində naqil bənd ilə 2 sıxacına birləşdirilir. b nöqtəsi
isə 4 sıxacı ilə bəndlə birləşdirilmiş 3 sıxacına qoşulur.
Ölçülən müqavimətlər diapazonunun kiçik qiymətlər
oblastında müəyyən qədər genişləndirilməsi birqat körpü
sxemində
dördsıxaclı
qoşulma
sxemindən
istifadə
olunmaqla əldə edilir. Bunun üçün a nöqtəsi ayrı-ayrı
naqillərlə 1 və 2 sıxaclarına qoşulur, həmin sıxaclar
arasındakı bənd götürülür. b nöqtəsi ayrı-ayrı naqillərlə 3 və
4 sıxacları ilə birləşdirilir, onlar arasındakı bənd də
götürülür. Belə qoşulma sxemi naqillərin və kontaktların
müqavimətlərinin təsirini azaltmağa imkan verir (şəkildə
onlar şərti olaraq
4
1
,
...
,
r
r
kimi işarə olunmuşdur). Doğrudan
da körpünün qollarının
2
R
və
3
R
müqavimətləri
4
2
r
R >>
və
2
3
r
R >> şərtlərindən seçildiyi üçün naqillərin və
kontaktların
2
r
və
4
r
müqavimətlərini nəzərə almamaq
olar.
1
r
və
3
r
müqavimətləri də körpünün fərqli
diaqonallarına qoşulduğundan tarazlıq şərtinin ödənilməsinə
təsir etmir.
Körpü sxeminin həssaslığı ölçülən müqavimətin və
qidalanma gərginliyinin qiymətləri ilə müəyyən edilir. Kiçik
müqavimətlərin ölçülməsi həssaslığın azalmasına səbəb
olur, bu da qidalanma gərginliyini artırmaqla konpensasiya
edilə bilər. Lakin körpünün qollarında səpələnən gücün
buraxılabilən qiymətinə məhdudiyyətlər qoyulduğundan
körpü sxeminin qidalanma gərginliyinin daim artırılması
qeyri-mümkündür. Qeyd olunan çatışmazlıqlar ikiqat ölçmə
körpülərində yoxdur. İkiqat körpülərdən istifadə ölçülən
müqavimətin aşağı həddini 10
-8
Om-dək genişləndirməyə
imkan verir.
Sabit
cərəyan
körpüləri
üçün
ə
sas
xətanın
normalaşdırılması nisbi xətaya görə edilir. Dəqiqlik sinfi ya
bir ədəd kimi (c) işarə edilir və bu zaman buraxıla bilən əsas
155
nisbi xətanın həddi birhədli düsturla
c
=
δ
təyin olunur, ya
da
d
c
kəsri şəklində işarə edilir və onda:
−
+
±
=
1
x
s
R
R
d
c
δ
,
burada
s
R
- verilən diapazonda müqavimətin son qiyməti,
x
R
- ölçülən müqavimətdir.
Tutumu və itki bucağ ının tangensini ölçmə k üçün
körpülə r. Tutumu ölçərkən nəzərə almaq lazımdır ki, real
kondensator aktiv gücün udulması səbəbindən itkilərə
malikdir. Kiçik itkiləri olan kondensatoru təsvir etmək üçün
ardıcıl, böyük itkiləri olan kondensatoru təsvir etmək üçün
isə paralel sxem istifadə olunur. Sxemlərdə
C
- ədədi
qiymətcə ölçülən tutuma bərabər ekvivalent ideal tutumdur,
R
isə kondensatorda udulan gücün miqdarını xarakterizə
edən ekvivalent müqavimətdir. Şək. 4.14-də kiçik itkiləri
olan kondensatorun tutumunu ölçmək üçün körpünün sxemi
verilmişdir.
Bu halda körpünün qollarının tam müqaviməti:
x
x
C
j
R
Z
ω
1
1
+
=
;
1
2
R
Z =
;
n
n
C
j
R
Z
ω
1
3
+
=
;
2
4
R
Z =
.
Şə
k. 4.14. Az itkiləri olan kondensatorun ölçülməsi üçün körpünün
sxemi
156
Bu ifadəni körpünün tarazlıq düsturuna qoysaq, alarıq:
1
2
1
1
R
C
j
R
R
C
j
R
n
n
x
x
+
=
+
ω
ω
.
x
C
və
x
R
-in qiymətləri
1
2
R
R
C
C
n
x
=
və
2
1
R
R
R
R
n
x
=
ifadələrindən təyin edilir. Cərəyanın gərginliyə nəzərən faza
sürüşmə bucağını
0
90 -yə tamamlayan
δ
itki bucağı
n
n
x
x
R
C
R
C
tg
ω
ω
δ
=
=
ifadəsi ilə təyin edilir.
Körpünün
tarazlaşması
alqoritmi
belədir.
0
=
n
R
qoyulur, qolların nisbətini
2
2
R
R
sıfır-indikator
minimal
cərəyan
göstərənədək
dəyişirlər.
n
R
-i
tənzimləməklə sifir-indikatorun göstərişlərinin sonrakı
azalmasına nail olunur. Sonra yenidən
1
2
R
R
nisbətini tarazlıq
vəziyyəti alana kimi dəyişirlər.
Böyük itkiləri olan kondensatorun tutumu ölçülərkən
n
R
və
n
C
-in paralel qoşulma sxemindən istifadə edilir. Bu
halda ardıcıl sxemdən istifadə etmək məqsədəuyğun
deyildir, belə ki, tarazlaşdırılan qola böyük ardıcıl
müqavimətin qoşulması körpünün həssaslığını azaldır.
Qolların tam müqavimətləri aşağıdakı ifadələrlə təyin
edilir:
x
x
x
R
C
j
R
Z
ω
+
=
1
1
;
1
2
R
Z =
;
n
n
n
R
C
j
R
Z
ω
+
=
1
3
;
2
4
R
Z =
.
Tarazlıq əldə edildikdə aşağıdakı bərabərlik ödənir:
157
n
n
n
x
x
x
R
C
j
R
R
R
C
j
R
R
ω
ω
+
=
+
1
1
1
2
.
Beləliklə:
1
2
R
R
C
C
n
x
=
və
2
1
R
R
R
R
n
x
=
.
Belə paralel qoşulma sxemi üçün itki bucağının
tangensi aşağıdakı ifadə ilə hesablanır:
n
n
x
x
R
C
R
C
tg
ω
ω
δ
1
1
=
=
.
Sarğ acın induktivliyini və keyfiyyə tini ölçmə k
üçün körpülə r. Göstərilən fiziki keyfiyyətin ölçülməsi üçün
körpülər ya nümunəvi induktivlik (şək. 4.15), ya da
nümunəvi tutum (şəkil 4.16) istifadə etməklə qurula bilər.
Nümunəvi
induktivlikdən
istifadə
edilərkən
körpünün ölçülən qoluna aktiv müqavimətə
x
R
malik
x
L
induktivlikli sınaqdan keçirilən sarğac qoşulur. Qonşu qola
isə
n
L
induktivlikli və
n
R
müqavimətli nümunəvi sarğac
qoşulur.
x
R
və
n
R
müqavimətləri arasındakı nisbətdən asılı
olaraq əlavə dəyişən müqavimət
R
ya ölçülən sarğacla
ardıcıl (bax şək. 4.15), ya da nümunə induktivlik sarğacı ilə
ardıcıl birləşdirilir.
Şə
k. 4.15. Nümunəvi induktivlik tətbiq etməklə
induktivliyi ölçmək üçün körpü
158
Şə
k. 4.16. Nümunəvi kondensator tətbiq etməklə
induktivliyi ölçmək üçün körpü
Ə
gər
n
x
R
R <
(
R
ilə
x
L
ardıcıl) olarsa, onda tarazlıq
şə
rti
2
1
R
R
L
L
n
x
=
,
R
R
R
R
R
n
x
−
=
2
1
olduqda əldə edilir.
Ə
gər
n
x
R
R >
olarsa, onda
R
ilə
n
L
ardıcıl qoşulur,
ölçülən
x
R
və
x
L
isə aşağıdakı kimi təyin edilir:
2
1
R
R
L
L
n
x
=
,
(
)
2
1
R
R
R
R
R
n
x
+
=
.
Nümunəvi tutumdan istifadə edilən halda (bax şək.
4.16) tarazlıq şərti aşağıdakı şəkli alır:
2
1
R
CR
L
x
=
;
R
R
R
R
x
2
1
=
.
Sarğacın keyfiyyəti ya ölçülən induktivliyin
x
L
və
müvafiq müqavimətin
x
R
qiymətinə görə, ya da
R
və
C
-
nin qiymətlərinə görə
x
x
R
L
Q
ω
=
,
CR
Q
ω
=
ifadələrindən
təyin edilir. Qeyd etmək lazımdır ki, şək. 4.16-da verilən
sxemdə dəyişən yox, sabit nümunəvi tutumdan və dəyişən
159
rezistordan istifadə mümkündür. Bu üsul ölçülən
induktivliklərin və keyfiyyət əmsallarının qiymətləri
haqqında birbaşa hesabatların götürülməsinin əlverişliliyi ilə
xarakterizə olunur. Ancaq ölçülən konturun keyfiyyətinin
kiçik qiymətlərində (
1
=
Q
) belə körpülər əlverişsiz olur.
Müasir körpülər rəqəm prosessorları əsasında yaranır.
Mikroprosessor
nüvə
ölçmə
prosedurunu
avtomatlaşdırmağa, qurğunun çoxfunksiyalılığını təmin
etməyə (bir çox körpülər digər ölçmə mexanizmləri ilə,
məsələn, multimetrlərlə inteqrasiya edilib), maneələri yox
etməyə, ölçmələrin toplanmış nəticələrinin emalına
(saxlanma, kompyuterlə mübadilə, protokolların çap
edilməsi) və s. imkan verir.
4.6. Sabit cə rə yan kompensatorları
Kompensatorun ümumiləşdirilmiş sxemi şək. 4.17-də
verilmişdir.
x
E
-in ölçülməsi alqoritmi belədir. İşçi cərəyanın
qiyməti qoyulur. Bunun üçün A dəyişdirici açarını (açar) 1
vəziyyətinə çevirirlər,
1
R
müqavimətini isə o vaxta qədər
dəyişdirirlər ki, sıfır-indikator cərəyanın olmadığını
göstərəcək, onda
norm
eks
E
IR
=
. Sonra A dəyişdirici açarı 2
vəziyyətinə qoyulur və hərəkətli kontakt K hərəkət
etdirilərək ölçmə diaqonalında cərəyanın kəsilməsinə nail
olunur. Bu halda
x
x
E
IR =
, burada
I
- əvvəlcə qoyulan işci
cərəyanın qiymətidir, yəni yekun nəticədə yazmaq olar:
eks
x
norm
x
R
R
E
E =
.
160
Şə
k. 4.17. Kompensatorun ümumiləşdirilmiş sxemi:
norm
E
- EHQ dəqiq məlum olan normal element;
x
E
- ölçülən EHQ
mənbəyi; Sİ-sıfır indikator (bir qayda olaraq qalvanometr);
nüm
R
-kompensatorun işçi cərəyanının qiymətindən və
x
E
-dan asılı
olaraq seçilən nümunə müqaviməti; KB-köməkçi batareya
Kompensatorun köməyi ilə ölçmə zamanı əldə edilən
yüksək dəqiqlik tətbiq edilən qalvanometrin yüksək
həssaslığından, normal elementin və rezistorların yüksək
dəqiqliyindən, həmçinin köməkçi qida mənbəyinin yüksək
stabilliyindən irəli gəlir.
Kompensatorun üstünlüyü həm də ondan ibarətdir ki,
ölçülən kəmiyyət mənbəyindən kompensasiya anında güc
tələb olunmur. Məhz ona görə də kompensatorun köməyi ilə
EHQ ölçmək mümkündür.
Müasir cərəyan kompensatorlarının dəqiqlik sinifləri
0,0005-0,5.
Dostları ilə paylaş: |