9.4. Sabit və dəyişən cərəyan dövrələrinin
parametrlərinin ölçülməsi
Sabit cərəyan elektrik müqavimətinin ölçülməsi.
Hazırki dövrdə elektrik müqavimətləri kifayət qədər
geniş diapazonda ölçülə bilir (10
-8
.... 10
17
Om) və getdikcə
bu diapazon daha da genişlənməkdədir. Belə geniş
diapazonda ölçmələri aparmaq üçün elektrik müqavimətinin
qiymətini bilavasitə və dolayı üsullarla tapmağa imkan
verən müxtəlif ölçmə vasitələrindən istifadə olunur. Hansı
ölçmə vasitəsinin və üsulunun seçilməsi elektrik
müqavimətinin böyüklüyü ilə yanaşı ölçmələrdən tələb
olunan dəqiqlikdən, ölçmənin aparıldığı şəraitdən və digər
amillərdən asılıdır. Müxtəlif diapazonlara aid elektrik
müqavimətlərinin ölçülməsinin özünəməxsus xüsusiyyətləri
ölçmələrin nəticələrində ciddi fərqlərə səbəb olur. Məsələn,
1 ... 10
6
Om diapazonunda ölçmənin xətası bir faizin mində
321
bir hissələri qədər olduğu halda, kiçik və böyük
müqavimətlərin ölçülməsində xəta bir neçə faizə çata bilir.
Bilavasitə ölçmələr. Bir neçə omdan onlarla
meqaoma qədər olan elektrik müqavimətlərini ölçmək üçün
birqat sabit cərəyan körpülərindən, eləcə də rəqəmsal,
elektron və maqnitoelektrik ommetrlərdən istifadə olunur.
Sənayedə bu cihazların bir – birindən ölçmə dəqiqliyi, çəkisi
və digər fazometrləri ilə fərqlənən müxtəlif növləri istehsal
olunur.
Yüksək dəqiqliklə ölçmə aparmaq üçün sabit
cərəyan körpülərindən istifadə olunur. 1....10
6
Om
diapazonundakı müqavimətlər üçün nəzərdə tutulmuş P 369
və P 4056 körpüləri ölçmələri ± 0.005 nisbi xəta ilə
aparmağa imkan verir. Bu körpülər əllə tarazlanır, xarici
cərəyan mənbəyindən qidalanır. Körpülər yüksək həssaslığa
malik sıfır indikatorlarının köməyi ilə işləyir (belə sıfır
indikatorlarından ən çox istifadə olunanı qalvanometrlərdir).
Qalvanometr
və
qida
mənbəyi
korpusuna
quraşdırılmış portativ körpülər də istehsal olunur. Lakin belə
körpülərin ölçmə dəqiqliyi azdır. Bundan başqa, əsasən
termorezistorların müqavimətinin ölçülməsində istifadə
olunan avtomatik körpülər də istehsal olunur.
Ölçmələrdə rəqəmsal cihazlardan istifadə etməklə
yüksək ölçmə dəqiqliyinə nail olmaq mümkündür. Məsələn,
1; 10 və 100 kOm – diapazonlarında işləyən Щ31 tipli
universal voltmetrlərin buraxılabilən xəta hədləri δ = ±
[0.005 + 0.001 [(R
k
/ R)
– 1] ] təşkil edir (burada R
k
yarım –
diapazonun yuxarı həddini, R isə ölçülən müqaviməti
göstərir). Əllə idarə olunan sabit cərəyan körpülərindən
fərqli olaraq rəqəmsal cihazlarda ölçmə avtomatik aparılır
ki, bu da həmin cihazların ən üstün cəhətidir. Bundan başqa,
rəqəmsal cihazlarda rəqəmsal printerlərin və ya ölçülərin
nəticələri üzərində işləməyə imkan verən kompüterlərin
qoşulması üçün xüsusi çıxışlar olur.
322
Yüksək dəqiqlik tələb edilməyən ölçmələrdə
ə
lahiddə cihaz (məsələn E6 – 10 və ya M 371) və ya
cərəyan və gərginliyin ölçülməsi üçün nəzərdə tutulan
kombinəli universal cihazların (məsələn B7 – 26, Ш4312,
Щ
4380) tərkib hissəsi kimi istehsal olunan elektron və
maqnitoelektrik ommetrlərdən istifadə edilir. Bu cihazların
ə
n dəqiqləri 1.0; 1.5 dəqiqlik sinfinə malikdir. Nəzərə almaq
lazımdır ki, belə ommetrlərin şkalaları eyni böyüklükdə
olmur və göstəriciləri 0 ... ∞ Om diapazonunda dəyişir.
Zəif müqavimətlərin ölçülməsi. Bir neçə om - 10
-8
om diapazonuna daxil olan müqavimətlər ikiqat sabit
cərəyan
körpüləri,
birqat
körpülər
və
elektron
milliommetrlərlə ölçülür. Zəif müqavimətlərin ölçülməsi
zamanı ölçmənin nəticəsinə kontakt yerlərinin və birləşdirici
naqillərin müqaviməti, eləcə də kontaktların termik e.h.q –
si çox təsir edir. Bu təsiri azaltmaq üçün cihaz ölçülən
obyektə dördsıxaclı sxem üzrə qoşulur və ölçmələr sabit
cərəyanın müxtəlif istiqamətlərində (körpülər) və ya
dəyişən cərəyanda (elektron milliommetrlər) aparılır.
Həmin diapazonda ən dəqiq ölçmə nəticələrini ikiqat
körpülər (xüsusilə də P 3009 tipli körpülər) verir. Çox zəif
müqavimətlərin ölçülməsində lazımi həssaslığı təmin etmək
üçün tədqiq edilən obyektdən güclü cərəyan keçirtmək tələb
olunur. Məsələn, P 3009 tipli körpü ilə 10
-8
..... 10
-6
Om
diapazonunda ölçü apararkən körpüyə 200 A, 10
-6
..... 10
-5
Om diapazonunda isə 15 A cərəyan verilir. Bu cəhət ikiqat
körpülərin tətbiq sahəsini xeyli məhdudlaşdırır.
Zəif müqavimətlərin birqat körpülərlə ölçülməsi 10
-4
Omdan başlayan məhdud diapazonda aparılır. Birqat
körpülər ikiqat körpülər qədər dəqiq nəticə vermir.
Elektron
milliommetrlərdə
ölçmələr
dəyişən
cərəyanla aparılır ki, bu da ölçülən obyektin işlətdiyi gücü
xeyli azaltmağa imkan verir. Elektron milliommetrlərlə
aparılan ölçmələrdə tədqiqat obyektindəki gərginlik adətən
onlarla millivolt təşkil edir.
323
Böyük müqavimə tlə rin ölçülmə si. 10
6
..... 10
8
omdan çox olan müqavimətləri ölçmək üçün birqat sabit
cərəyan
körpülərindən,
elektron
teraommetrlərdən
(meqaommetrlər),
rəqəmsal
və
maqnitoelektrik
ommetrlərdən istifadə olunur. Böyük müqavimətlərin
ölçülməsində yaranan çətinliklər, birinci növbədə, cihazların
qoşulma sıxacları arasındakı izolyasiya təbəqəsinin
müqavimətinin şuntlayıcı təsiri ilə izah olunur.
Bundan başqa, müqaviməti böyük olan obyektlərdən
keçən cərəyanın şiddəti xeyli azalır ki, bu da ölçmə
vasitələrindən çox yüksək həssaslıq tələb edir. Yüksək
həssaslığı təmin etmək üçün tədqiq olunan obyektdəki
gərginliyi yüzlərlə, hətta minlərlə volta qədər artırmaq lazım
olur. Bu cəhət tədqiq olunan obyektə olan tələbləri də
müəyyənləşdirir.
Böyük müqavimətləri ən yüksək dəqiqliklə ölçmək
üçün birqat sabit cərəyan körpülərindən istifadə edilir. Bu
körpülərin yuxarı ölçmə həddi 10
15
om (P 4056), 10
16
Om
(P 4053) təşkil edir. Rəqəmsal ommetrlərin (Щ300) yuxarı
ölçmə həddi və ölçmə dəqiqliyi birqat sabit cərəyan
körpülərinə nəzərən xeyli aşağıdır (10
12
Om). Elektron
teraommetrlər (E 6 – 13A, E 6 – 14) çox geniş ölçü
diapazonuna malikdir (10
17
– yə qədər). Həmin cihazların
ölçmə xətası bir neçə faiz təşkil edir. Ən sadə ölçü cihazları
loqometrik mexanizm əsasında tərtib edilən maqnitoelektrik
ommetrlərdir. Bu cihazların ölçmə diapazonu nisbətən
məhduddur (10
5
.... 10
9
Om).
Müqavimətin tələb olunan (və ya verilən) qiymətdən
nisbi yayınmasının ölçülməsi üçün faiz ommmetrlərindən və
müqavimət komparatorlarından istifadə olunur. Faiz
ommterləri ilə müqavimətin qiymətlərinin nominal
müqavimətdən nisbi yayınması ölçülür. Müqavimət
komparatorlarından isə R
x
və R
n
rezistorlarının Z = (R
x
- R
n
)
/ R
n
nisbi fərqini ölçmək üçün istifadə olunur. Burada R
n
istinad müqavimətidir (nümunə müqavimət). Müqavimət
324
komparatorları müqavimətlərin nisbi fərqinin ölçülməsində
çox yüksək dəqiqliyi təmin edir (0.0001 %-ə qədər).
Dolayı üsulla aparılan ölçmələr. Bu ölçmə
üsullarından ən geniş yayılanı ampermetr və voltmetrdən
eyni anda istifadə olunmaqla aparılan üsuldur (şəkil 9.7).
a
b
c
B
V
Şə
k. 9.7.Ampermetr və voltmetrdən eyni anda istifadə olunmaqla
aparılan ölçmələr
Həmin üsul qiymətləri müxtəlif olan müqavimətlərin
ölçülməsində tətbiq edilə bilər. Ampermetr və voltmetrdən
eyni anda istifadə olunmaqla aparılan ölçmələrin üstün
cəhəti ondan ibarətdir ki, rezistordan tədqiq olunan
obyektdən istismar şəraitində keçən cərəyan qədər cərəyan
keçirmək olar. Qeyri – xətti funksiya ilə xarakterizə olunan,
yəni cərəyan şiddətindən asılı olan müqavimətlərin
ölçülməsində bu cəhət xüsusi əhəmiyyət kəsb edir.
Müqavimətin
qiyməti
Om
qanununa
ə
sasən
müəyyənləşdirilə bilər:
'
x
R
= U / I. Lakin ölçmə zamanı
voltmetrin şuntlayıcı təsiri (şəkil 9.7, a) və ampermetrin
daxili müqaviməti (şəkil 9.7, b) nəticəsində xəta yaranır.
Beləliklə, müqavimətin həqiqi qiyməti şək. 9.7, a – da
göstərilən sxem üçün:
R
x
= U / I
x
= U / (I – I
v
) = U / (I – U / R
v
)
(9.4)
şə
k. 9.7, b – də göstərilən sxem üçün isə olur.
R
x
= (U - I
x
R
A
)/ I
x
(9.5)
325
Buna görə də müqavimətin qiymətinin
'
x
R
= U / I
düsturu əsasında hesablanmasında meydana gələn xəta δ =
(
'
x
R
- R
x
) / R
x
= - R
x
/ (R
x
+ R
v
); δ = R
A
/ R
x.
.
Buradan belə məlum olur ki, şəkil 9.7, a – da verilən
sxem nisbətən zəif müqavimətlərin, şəkil 9.7 (b) – də
verilən sxem isə nisbətən böyük müqavimətlərin ölçülməsi
üçün
daha
ə
lverişlidir.
Müqavimətin
dəqiq
müəyyənləşdirilməsi tələb olunan hallarda yuxarıdakı (9.4)
və ( 9.5) düsturlarından istifadə edilməlidir.
Şə
kil 9.7, a – da verilən sxemdən çox zəif
müqavimətlərin ölçülməsində də istifadə edilə bilər. Bu
zaman tədqiq olunan obyekti dördməftilli sxem üzrə qoşmaq
lazımdır. Həssaslığı yüksəltmək üçün R
x
müqavimətindən
böyük amperli yüksək cərəyan buraxılır və həmin
müqavimətdəki gərginlik mikrovoltampermetrlə ölçülür.
Ampermetr – voltmetr üsulu ilə çox böyük
müqavimətləri,
məsələn,
izolyasiya
materiallarının
müqavimətini ölçmək mümkündür. Müxtəlif elektrik
izolyasiyası materiallarına aid texniki şərtlər və standartlar
onların həcmi və səthi müqavimət kəmiyyətlərinin
buraxılabilən qiymətləri ilə əlaqədar müəyyən tələblər irəli
sürülməsinə gətirib çıxarır. Şəkil 9.7 b – də lövhəşəkilli
izolyasiya materialı nümunəsinin (O materialı) həcmi
müqavimətinin ölçülməsi sxemi verilmişdir. Nümunə A və
B metal elektrodların arasına yerləşdirilir (elektrod mühafizə
halqası adlandırılan C halqasının içində yerləşir).
Nümunənin səthindən keçən cərəyan halqa vasitəsi ilə,
qalvanometrin xaricindən keçməklə, birbaşa cərəyan
mənbəyinə ötürülür. Qalvanometrdən isə ancaq həcmi
cərəyan keçir və buna görə də hesablanan müqavimət həcmi
müqavimət olur. Qalvanometrdən c və d nöqtələrinə gedən
məftillərin yerini dəyişdirməklə səthi müqaviməti də
müəyyənləşdirmək olar.
326
Müqavimətin və qeyri – xətti müqavimətin dəqiq
ölçülməsi üçün müqayisə metoduna əsaslanan sxemlər
tətbiq edilə bilər.
Şə
kil 9.8, a – da K açarının vəziyyətini ardıcıl olaraq
dəyişdirməklə R
x
obyektindən və R
o
nümunə rezistordan
(istinad rezistoru) keçən I
x
və I
o
cərəyanları ölçülür.
Gərginliyin U qiyməti sabit olarsa, I
x
R
x
= I
o
R
o
bərabərliyi
doğru olur və nəticə etibarı ilə R
x
= I
o
R
o
/ I
x
.
a
b
KSC
Şə
k. 9.8 Müqayisə metodu ilə müqavimətlərin (a, b) ölçülməsi
Dəqiq ölçmələrdə R
x
və
R
o
obyektlərindəki U
x
və U
o
gərginliklərinin sabit cərəyan kompensatoru ilə ardıcıl
olaraq ölçülməsini nəzərdə tutan və şəkil 9.8, b – də
göstərilən sxemdən istifadə edilə bilər. Şəkildən məlum olur
ki, R
x
= R
o
U
x
/U
o
.
Bu ölçmə sxemlərinin üstün cəhəti cərəyan
mənbəyinin stabilliyinin elə də əhəmiyyətli olmaması (U
gərginliyinin ancaq U
x
və U
o
ölçülərkən sabit qalması tələb
edilir) və yüksək dəqiqliyə malik R
o
rezistorlarından istifadə
olunmaqla aparılan ölçmələrdə daha dəqiq nəticələr əldə
edilməsidir.
Böyük müqavimətləri, C kondensatorunun yükünü
R
x
müqaviməti məlum olmayan obyektdən buraxdıqdan
sonra t müddəti ərzində toplanan Q elektrik yükünü
qalvanometrlə ölçərək də müəyyənləşdirmək mümkündür
(şəkil 9.9). Bunun üçün K açarı t müddəti ərzində 1
vəziyyətində
saxlanılır.
Həmin
müddət
ə
rzində
kondensatorda əldə edilən yük Q = UC (1- e
– t/(RxC)
). Daha
327
sonra K açarı 2 vəziyyətinə gətirilir. Ballistik qalvanometrin
ilk maksimal yayınması α
1max
= Q / C
Q
(burada C
Q
qalvanometrin ballistik əmsalıdır). Buradan:
C
Q
α
1max
= UC (1- e
– t/(RxC)
); R
x
= t / {C ln | UC /
(UC - C
Q
α
1max
) |}
və ya
t << R
x
C
olarsa, R
x
= t U / C
Q
α
1max.
Bu üsulla ölçmə aparmaq üçün yüksək elektrik
müqavimətli izolyasiyası olan kondensator tələb olunur.
Müqavimətin ölçülməsində xəta, dolayı yolla aparılan
ölçmələrin qiymətləndirilməsi üsulu ilə müəyyənləşdirilir.
BQ
Şə
k. 9.9.Böyük müqavimətlərin kondensatorun dolub boşalması vasitəsi
ilə ölçülməsi sxemi; BQ – ballistik qalvanometr
Tutumun, itki bucağı tangensinin, induktivliyin,
elektrik möhkə mliyinin və qarş ılıqlı induktivliyin
ölçülmə si. Elektrik tutumunu (C) və induktivliyi (L)
ölçmək üçün istehsal edilən cihazların ölçü diapazonu xeyli
genişdir və elektrik tutumunda 10
-8
.... 10
4
mkF,
induktivlikdə isə 10
-7
.... 10
3
Hn təşkil edir. Ölçmələrin
dəqiqliyi ölçmə vasitəsinin növündən və ölçülən C, L
kəmiyyətlərinin qiymətindən əhəmiyyətli dərəcədə asılıdır.
Bilavasitə
ölçmələr.
Elektrik
tutumu
və
induktivliyin ölçülməsində ən çox əllə tarazlaşdırılan
dəyişən cərəyan körpülərindən, rəqəmsal körpülərdən,
328
elektrik möhkəmliyini ölçən cihazlardan (bu cihazlar
rezonans metodu əsasında işləyir və sıfır döyünmələri
göstərir), kombinəli cihazlardan və digər alətlərdən istifadə
edilir.
Elektrik tutumu (C) və induktivliyi (L) ən dəqiq
ölçən cihazlar dəyişən cərəyan körpüləridir. Nümunə
kondensatorların tutumunun və nümunə makaraların
induktivliyini ölçməyə imkan verən xüsusi dəyişən cərəyan
körpüləri mövcuddur. Bu körpülərin ölçmə xətası faizin
mində bir hissələri qədər az ola bilər. C və L
kəmiyyətlərinin dəqiq ölçülməsi üçün bəzi ölçmə
qurğularından da istifadə edilir. Məsələn, tərkibində dəyişən
cərəyan körpüsü olan У592M qurğusu elektrik tutumunu 1
pF ... 10 mkF diapazonunda və δ = ± (0.02 + 1 /C) % xəta
ilə, induktivliyi isə 0.02 mkHn ..... 1 Hn diapazonunda və δ
= ± (0.03 + 1 / L) % xəta ilə ölçməyə imkan verir (burada C
– elektrik tutumunu, L isə induktivliyi göstərir).
Ə
n çox istifadə olunan dəyişən cərəyan körpüləri
0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 2.0 və 5.0 dəqiqlik sinfinə malikdir. Əsas
C
və L parametrlərinə əlavə olaraq körpülərlə
kondensatorların itki bucağı tangensi (tgδ) və makaraların
möhkəmlik əmsalı (Q) da ölçülür. Ən dəqiq ölçmə nəticəsi
verən körpülərdən biri 0.1 dəqiqlik sinfinə malik, elektrik
tutumunu 10 .... 10
9
pF, induktivliyi 10
-6
.... 10
3
Hn, itki
bucağı tangensini 10
-3
... 1, möhkəmlik əmsalını 4.5 ..... 200
diapazonunda ölçə bilən P571M tipli körpüdür. Körpülərin
ə
sas kəmiyyətlərin ölçülməsində verdiyi xəta üçün normalar
müəyyən edilmişdir. Elektrik tutumu ölçülərkən xəta δ = ±
[k + 10 /C(1+k)] % -i, induktivliyi ölçərkən δ = ± [k + 3 /L
(1+k)] % -i keçməməlidir (burada k körpünün dəqiqlik
sinfini, C – elektrik tutumunu, L isə induktivliyi göstərir).
İ
tki bucağı tangensinin (tgδ) və Q əmsalının ölçülməsində
meydana gələn xətalar da alətin dəqiqlik sinfindən asılıdır
və bir neçə faizdən onlarla faizə qədər dəyişə bilər.
329
Zəif tutumların və induktivliklərin ölçülməsi daha
çətindir. Buna səbəb parazit reaktiv parametrlərin, cərəyan
sızmalarının və digər amillərin təsiridir. C və L
kəmiyyətlərinin zəif qiymətlərini ölçərkən körpüyə nisbətən
yüksək tezlikli cərəyan vermək lazım olur ki, bu da parazit
parametrlərin təsirini bir az da gücləndirir. Körpülərin
konstruktiv quruluşunu dəyişdirərək və müxtəlif qoşulma
sxemi variantları üzərində işləyərək zəif tutumların və
induktivliklərin ölçü xətalarını xeyli azaltmaq mümkündür.
Zəif diapazonlar üçün ən yaxşı körpülərdən biri 2· 10
8
.....
11.1 mkF ölçmə diapazonuna malik və ± 0.25% xəta verən
E82 körpüsü hesab edilir.
Körpülərin vacib parametrlərindən biri də onların
işçi tezlik diapazonlarıdır. Səs diapazonunda işləyən aşağı
tezlikli və yüzlərlə meqaherslərdə işləyən yüksək tezlikli
körpülər mövcuddur. İşçi tezlik diapazonun vacib olması C,
L, tgδ və Q kəmiyyətlərinin çox vaxt körpülərin işçi
diapazonuna yaxın və ya bərabər tezliklərdə ölçülməsidir.
Körpüyə verilən cərəyanın tezliyi ölçmələrin dəqiqliyinə
təsir edir. Körpülər ən dəqiq ölçmə nəticəsini 1 kHz tezlikdə
verir.
Dəqiqlikdə əllə tarazlaşdırılan körpülərə yaxın olan
rəqəmsal körpülər də qənaətbəxş nəticələr almağa imkan
verir. Ölçmə prosesinin avtomatlaşdırılması və kodlu çıxışa
malik olmaları rəqəmsal körpülərdən istifadəni xeyli
asanlaşdırır. Ən dəqiq rəqəmsal körpülərə misal olaraq
elektrik tutumunu
10
-6
.... 10
2
mkF, induktivliyi 10
-7
.... 10
2
Hn, itki bucağı
tangensini 10
-4
... 1 diapazonunda ölçə bilən P5016 tipli
körpünü göstərmək olar. 1 kHz tezlikdə elektrik tutumunun
ölçülməsində minimal xəta 10
-2
.... 10
-1
diapazonunda (±
0.02%), induktivliyin ölçülməsində isə 0.01 ..... 1 Hn
diapazonunda (± 0.05%) əldə edilir. Bu xəta digər diapazon
və tezliklərdə xeyli artır. Məsələn, 50 kHz tezlikdə 10
6
....
10
5
mkF diapazonuna daxil olan tutumun, 10
3
.... 10
5
Hn
330
diapazonuna daxil olan induktivliyin ölçülməsində xəta ±
5% - çatır.
Yüksək tezliklərdə C, L, tgδ və Q kəmiyyətlərini
kumetrlərlə (elektrik möhkəmliyini ölçən cihaz) və rezonans
metoduna əsaslanan, sıfır döyünmələri göstərən cihazlarla
da ölçmək mümkündür. Bu cihazların arasında ən dəqiq
nəticə verən cihaz elektrik tutumunu 1 pF ... 5 000 pF
diapazonunda (300 ... 700 kHz) 0.5 ... 5% xəta ilə,
induktivliyi isə 10
-3
..... 100 mkHn diapazonunda (10 ....
1.55 · 10
3
kHz tezlik diapazonunda) 1 ... 2 % xəta ilə
ölçməyə imkan verən E7-9 cihazıdır.
Elektrik tutumu maqnitoelektrik ölçmə mexanizmi
ehtiva edən, dəqiqlik sinfi 2.5 və 4 olan kombinəli
cihazlarla da ölçülə bilər. Bu cihazların elektrik tutumunun
ölçülməsində, adətən ən çox 4 yuxarı hədd olur. Məsələn,
2.5 dəqiqlik sinfinə malik Ф4318 cihazının ölçmə hədləri
0.05, 0.5, 5.0, 50 və 500 mkF təşkil edir.
Dostları ilə paylaş: |