Měření pomocí Wheatstoneova můstku

Pomocí Wheatstoneova můstku při stejnosměrném proudu se měří odpor krouceného páru (smyčky) (obr. 5), izolační odpor žil páru (obr. 6), izolační odpor mezi žilami a stíněním ( Obr. 7).

Hodnoty uvedených parametrů slouží k diagnostice kabelových vedení pomocí speciálních přístrojů – měřicích můstků. Lokalizace poruch vyžaduje určení místa poruchy na kabelovém vedení.

Pomocí DC můstku je snadné vypočítat vzdálenost k poruše. Znalost odporu smyčky Rsh a lineární odpor žil kabelu Rpog, můžete použít vzorec: Lpáry = Rsh / 2Rpoga vypočítejte délku kroucené dvoulinky.

Lineární odpor měděných vodičů se určuje tabulkovou metodou na základě jejich průřezu. Záleží nejen na průřezu vodičů, ale také na jejich teplotě. Abyste se vyhnuli chybám, musíte použít hodnotu lineárního odporu pro odpovídající teplotu (to je důležité zejména pro nadzemní kabelová vedení, kde se teplota velmi liší). V jednoduchých mostech jsou hodnoty zadávány ručně operátorem z tabulek. U složitějších přístrojů se pomocí automatického nebo poloautomatického kalibračního postupu stanoví korekční faktor na základě naměřené hodnoty teploty (pro kterou je v sadě přístroje zahrnuto čidlo sondy).

Délku kroucené dvoulinky lze nastavit i můstkovou metodou se střídavým proudem (obr. 8). V tomto případě je měřeným parametrem kapacita kroucené dvoulinky. Vydělením kapacity kroucené dvoulinky její lineární kapacitou získáme délku kroucené dvoulinky.

Podobně jako u výše uvedených měření u stejnosměrného proudu se pomocí Wheatstoneova můstku při střídavém proudu určí kapacita krouceného páru (smyčky) a kapacita každého z jader páru vzhledem k obrazovce. Délku jader lze vypočítat jejich lineární kapacitou. Lineární kapacita (nF/km) kroucené dvoulinky závisí na průřezu žil, typu zkroucení, typu a materiálu izolace a je určena tabulkovým způsobem podle typu kabelu.

Prudký nárůst kapacity krouceného páru ve srovnání s jeho jmenovitou hodnotou obvykle indikuje přítomnost vody v jádru kabelu. K lokalizaci tohoto typu poškození se používají další metody, především sondování poškozeného páru pomocí reflektometru.

Všimněte si, že na rozdíl od odporu lineární kapacita slabě závisí na teplotě, což značně zjednodušuje měření.

Pro lokalizaci přerušení vodičů je vhodné použít měření se střídavým proudem (obr. 9). V případě stíněného kabelu se to nejlépe provede měřením kapacity každého z vodičů vzhledem ke stínění. Znalost lineární kapacity jádra Cpog, délku přerušeného drátu lze vypočítat pomocí vzorce Lpáry = Czh-e/Cpog.

Při měření kapacity vodičů přerušeného obvodu jsou vodiče zbývajících obvodů kabelového svazku spojeny mezi sebou a se spolehlivě uzemněným stíněním. Pokud jsou výsledky měření kapacity obou vodičů stejné, znamená to, že jsou oba přerušeny na stejném místě. Různé hodnoty indikují přítomnost přerušení pouze v jednom jádru a v jádru s menší kapacitou. Vzdálenost k bodu zlomu se vypočítá pomocí vzorce Lpáry = Czh-e/CpogKde Czh-uh и Cpog – měřená a lineární kapacita jádra.

Je velmi důležité pamatovat na to, že defekty ve stínění kabelu mají významný vliv na výsledek měření (obr. 10). Pomocí výše uvedeného schématu můžete určit místo přerušení stínění kabelu. K tomu je stínění odpojeno od uzemnění a poté je na obou stranách změřena jeho kapacita vzhledem k zemi. Místo přerušení se vypočítá na základě poměru výsledků těchto měření a délky kabelu (pokud není známa, je nutné použít měření délky smyčky žil libovolné dvojice při stejnosměrném proudu ). Vzdálenost k přerušení je nastavena přibližně – na základě naměřené kapacity stínění a jeho lineární kapacity (odhaduje se jako 0,083 lineární kapacity jádra vůči stínění).

Pokud kabel není stíněný, lze vzdálenost k bodu zlomu určit měřením kapacity páru vodičů. Nicméně použití obvodu Wheatstoneova můstku (Wheatstone) neposkytuje dostatečnou přesnost. Wheatstoneův obvod se však i v případě měření na stejnosměrný proud používá k lokalizaci poruchy nejčastěji, přednost se dává; Murrayův most (Murray).

Viz také:

• Princip činnosti můstkového obvodu
• Technika měření pomocí můstkových přístrojů
  • Měření pomocí Murrayova mostu
  • Měření pomocí Hilborn/Graf mostu

  Hlavní metody měření stejnosměrného odporu jsou: nepřímá metoda; metoda přímého odhadu a metoda mostu.
  Volba metody měření závisí na očekávané hodnotě měřeného odporu a požadované přesnosti.
  Nejuniverzálnější z nepřímých metod je metoda ampérmetr-voltmetr.
  Metoda ampérmetr-voltmetr. Je založen na měření proudu protékajícího měřeným odporem a úbytku napětí na něm. Používají se dvě schémata měření: měření velkých odporů (obr. 1.9, a) a měření malých odporů (obr. 1.9, b). Na základě výsledků měření proudu a napětí se určí požadovaný odpor.
  Pro schéma na Obr. 1.9 a určí se požadovaný odpor a relativní metodologická chyba měření
  
  kde Rx je naměřený odpor; Ra je odpor ampérmetru.
  Pro schéma na Obr. 1.9,6 je stanoven požadovaný odpor a relativní metodologická chyba měření
  
  kde Rv je odpor voltmetru.
  Z definice relativních metodických chyb vyplývá, že měření podle schématu na Obr. 1.9a poskytuje menší chybu při měření velkých odporů a měření podle schématu na Obr. 1.9,6 – při měření nízkých odporů.
  Chyba měření pomocí této metody se vypočítá pomocí výrazu
  
  kde γ_в, c_a, — třídy přesnosti voltmetru a ampérmetru;
  U_п, I _п meze měření voltmetru a ampérmetru.
  Přístroje používané k měření musí mít třídu přesnosti nejvýše 0,2. Voltmetr je připojen přímo k měřenému odporu. Proud během měření by měl být takový, aby byly hodnoty měřeny na druhé polovině stupnice. V souladu s tím je zvolen i bočník používaný k měření proudu přístrojem třídy 0,2. Aby se zabránilo zahřívání odporu a tím i snížení přesnosti měření, neměl by proud v měřicím obvodu překročit 20 % jmenovité hodnoty.
  
  Rýže. 1.9. Schéma měření velkých (a) a malých (b) odporů metodou ampérmetr-voltmetr.
  Doporučuje se provést 3 – 5 měření při různých hodnotách proudu. V tomto případě se jako výsledek bere průměrná hodnota naměřených odporů.
  Při měření odporu v obvodech s vysokou indukčností by měl být voltmetr zapojen po vytvoření proudu v obvodu a odpojen před přerušením proudového obvodu. To musí být provedeno, aby se vyloučila možnost poškození voltmetru samoindukčním emf měřicího obvodu.

  Měřič parametrů uzemňovacího zařízení MRU-200

  měření odporu vodičů připojujících se k zemi a vyrovnání potenciálu (kovové spojení) (2p);
  měření odporu zemnících zařízení pomocí třípólového obvodu (3p);
  měření odporu zemnících zařízení pomocí čtyřpólového obvodu (4p);
  měření odporu více uzemňovacích zařízení bez přerušení zemnícího obvodu (pomocí proudových kleští);
  měření odporu zemnících zařízení metodou dvou svorek;
  měření odporu bleskosvodů (hromosvodů) čtyřpólovým obvodem pulzní metodou;
  Měření střídavého proudu (unikající proud);
  měření měrného odporu půdy pomocí Wennerovy metody s možností volby vzdálenosti mezi měřicími elektrodami; vysoká odolnost proti hluku;

  Metoda přímého hodnocení. Zahrnuje měření stejnosměrného odporu pomocí ohmmetru. Měření ohmmetrem poskytuje značné nepřesnosti. Z tohoto důvodu se tato metoda používá pro přibližná předběžná měření odporu a pro testování spínacích obvodů. V praxi se používají ohmmetry typu M57D, M4125, F410 atd. Rozsah měřených odporů těchto zařízení leží od 0,1 Ohm do 1000 kOhm.
  Pro měření malých odporů, např. pájecího odporu vinutí kotvy stejnosměrných strojů, se používají mikroohmmetry typu M246. Jedná se o poměrová zařízení s optickým ukazovátkem, vybavená speciálními samočistícími sondami.
  Také kontaktní měřiče byly použity pro měření malých odporů, například přechodového odporu spínacích kontaktů. Kontaktní měřiče Mosenergo mají meze měření 0 – 50000 1,5 μOhm s chybou menší než 68 %. Kontaktní měřiče KMS-63, KMS-500 umožňují měření v rozsahu 2500-5 μOhm s chybou menší než XNUMX %.
  Pro měření odporu vinutí výkonových transformátorů a generátorů se používají stejnosměrné potenciometry typu PP-63, KP-59 s dostatečně vysokou přesností. Tato zařízení využívají principu kompenzačního měření, tj. úbytek napětí na měřeném odporu je vyrovnáván známým úbytkem napětí.

  

  Mostová metoda. Používají se dvě schémata měření – schéma jednoduchého můstku a schéma dvojitého můstku. Odpovídající schémata měření jsou znázorněna na Obr. 1.10.
  Pro měření odporu v rozsahu od 1 Ohm do 1 MOhm se používají jednoduché DC můstky jako MMV, R333, MO-62 atd. Chyba měření u těchto můstků dosahuje 15 % (MMV můstek). U jednotlivých můstků výsledek měření bere v úvahu odpor propojovacích vodičů mezi můstkem a naměřený odpor. Proto u takových můstků nelze měřit odpory menší než 1 ohm kvůli výrazné chybě. Výjimkou je můstek P333, se kterým můžete měřit vysoké odpory pomocí dvousvorkového obvodu a malé odpory (do 5-10 Ohmů) pomocí čtyřsvorkového obvodu. V druhém případě je vliv odporu spojovacích vodičů téměř vyloučen, protože dva z nich jsou součástí obvodu galvanometru a další dva jsou součástí odporového obvodu ramen můstku, které mají relativně vysoké odpory.

  Rýže. 1.10. Schémata měřících mostů.
  a – jediný most; b – dvojitý most.
  Ramena jednoduchých můstků jsou vyrobena z odporových zásobníků a v některých případech (například MMV můstek) mohou být ramena R2, R3 vyrobena z kalibrovaného drátu (rheochord), po kterém se pohybuje motor spojený s galvanometrem. Rovnovážný stav můstku je určen výrazem Rх = R3•(R1/R2). Pomocí R1 se nastaví poměr R1/R2, obvykle násobek 10, a pomocí R3 se můstek vyrovná. U můstků s tavidlem je vyvážení dosaženo plynulou změnou poměru R3/R2 při pevných hodnotách R1.
  U dvojitých můstků se při měření nebere v úvahu odpor propojovacích vodičů, což umožňuje měřit odpory až do 10-6 Ohmů. V praxi se používají jednoduché dvojité můstky jako P329, P3009, MOD-61 atd. s rozsahem měření od 10-8 Ohmů do 104 MOhmů s chybou měření 0,01 – 2 %.
  V těchto můstcích je rovnováha dosažena změnou odporů R1, R2, R3 a R4. V tomto případě je dosaženo rovnosti R1 = R3 a R2 = R4. Rovnovážný stav můstku je určen výrazem Rх= RN•(R1/R2). Zde je odpor RN příkladným odporem, nedílnou součástí mostu. Na měřený odpor Rx jsou připojeny čtyři vodiče: vodič 2 je pokračováním silového obvodu můstku, jeho odpor neovlivňuje přesnost měření; vodiče 3 a 4 jsou zapojeny do série s odpory R1 a R2 většími než 10 Ohmů, takže jejich vliv je omezený; drát 1 je nedílnou součástí můstku a měl by být zvolen co nejkratší a nejtlustší.
  Při měření odporu v obvodech s vysokou indukčností, aby se předešlo chybám a zabránilo poškození galvanometru, je nutné provádět měření při ustáleném proudu a vypnout jej dříve, než dojde k přerušení proudového obvodu.
  Odpor stejnosměrného proudu se měří bez ohledu na způsob měření za ustálených tepelných podmínek, kdy se okolní teplota neliší od teploty měřeného objektu o více než ±3°C. Pro převod naměřeného odporu na jinou teplotu (např. pro účely srovnání na 15°C) se používají převodní vzorce.

  Měření pomocí zařízení SONEL jsou založena na metodě ampérmetr-voltmetr. Pro měření vysokých odporů – jedná se o elektroměry izolačního odporu řady MIC, pro nízké odpory – jedná se o mikroohmmetry MMR-600, MMR-610 atd. MMR měřiče jsou vybaveny stabilizovanými zdroji proudu, analogově-digitálními převodníky, proudovými a potenciální propojovací konektory, přepínač směru proudu pro eliminaci chyb měření v případech s termo-EMF, ovládání z mikrokontroléru, digitální zobrazení výsledků, propojení s počítačem.
  Chyba měření – 0,25 % s rozlišením 0,1 μOhm (MMR-610).