Относительный уровень передачи (усиления, ослабления) между двумя сечениями цепи J н 2 определяется как разность абсолютных уровней в каждом из этих сечений:

18-11. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ И КОНДЕНСАТОРОВ

Параметры катушек индуктивности и конденсаторов. Контурные катущки, дроссели, обмотки трансформаторов характеризуются

6)

Рис. 18-28. Эквивалентные схемы катушки индуктивности (а, б) (И конденсатора (е. г).

индуктивностью L, междувитковой емкостью и активным сопротивлением потерь , распределенным по их длине. Приближенно можно считать, что L, и R образуют замкнутую колебательную цепь (рис. 18-28,0) с собственной резонансной частотой

2я / LCi,

Вследствие влияния емкости С при измерении на высокой частоте f определяется действующая индуктивность

(рис. 18-28,6), которая может значительно превышать индуктивность L, измеренную на низкой частоте. С увеличением частоты возрастают и потери в катушке, характеризуемые ее действующим активным сопротивлением Rp. Поэтому испытание катушек индуктивности желательно производить в диапазоне рабочих частот. Катушки, помещенные в экраны, испытываются при надетых экранах.

Эквивалентную схему конденсатора с учетом потерь можно представить в двух равноценных вариантах: либо в виде емкости С, включенной последовательно.с сопротивлением потерь Rn (рис. 18-28,е), либо в виде той же емкости С, зашунтиро-

ванной сопротивлением утечки Ry (рис. 18-28,3), причем

У~(2я/С)/?п*

где / - частота тока в цепи.

Величину потерь в конденсаторе обычно характеризуют тангенсом угла потерь

igb = 2nfCRn-

2nfCRy

величина которого мало изменяется в широком диапазоне частот. Реже потери характеризуют коэффициентом мощности cos ф или током утечки /у, определяемым при некоторых стандартных условиях. В конденсаторах малой емкости потери, как правило, очень малы, и имн можно пренебречь. Напряжение, приложенное к конденсатору при испытании, не должно превосходить его типового рабочего напряжения.

Для измерения параметров катушек индуктивности и конденсаторов применяются методы вольтметра - амперметра, непосредственного измерения, сравнения (замещения), мостовой и резонансный.

Измерение индуктивности и емкости методом вольтметра - амперметра

Для измерения больших индуктивностей и емкостей при низкой частоте питания =50- 1 ООО ец применяются схемы, приведенные на рис. 18-29. Режим измерений устанавливается реостатом Ri. По показаниям

Рис. 18-29. Схемы измерения методом вольтметра-амперметра.

а индуктивностей: б - емкостей.

приборов переменного тока F и Л можно рассчитать полное сопротивление исследуемого элемента

где R и А-соответственно его активная и реактивная составляющие. Верхний (по схеме) вывод вольтметра присоединяют к точке / при Z <2вИ к точке 2 при Z > Z, где Zb И Za- полное входное сопротивление соответственно вольметра и амперметра. Если потери малы, т. е. 7? С X, то

Lx= г (для схемы иа рис. 18-29,с); 2nFI

Сх =

2aFU

(для схемы на рис. 18-29,6).

Для измерения индуктивности катушек со стальными сердечниками в условиях, близких к их рабочему режиму, схема на рис. 18-29, а дополняется цепью постоянного тока, обозначенной пунктиром. Необходимый ток подмагничивания устанаЁливается реостатом Дг и измеряется амперметром постоянного тока А. Разделительный конденсатор Ср и заградительный дроссель Др устраняют взаимное влияние между цепями источников постоянного и переменного тока. Приборы Переменного тока не должны реагировать на постоянную составляющую тока, поэтому вольтметр должен иметь закрытую схему входа, а последовательно с выпрямительной частью амперметра А необходимо включить конденсатор большой емкости.

Для измерения емкостей электролитических конденсаторов схема на рис. 18-29,6 дополняется источником постоянного напряжения (в положении 2 переключателя П), величина которого Uo должна превышать амплитуду переменного напряжения. Тогда в цепи будет действовать пульсирующее напряжение, безопасное для конденсатора при условии правильной полярности его подключения.

Фарадометры (микрофарадометры)

Действие одной из групп этих приборов основано на использовании зависимости тока или напряжения в цепи, питаемой источником переменного тока, от величины включенной в нее емкости. При этом отсчет измеряемых емкостей производится по шкале стрелочного измерителя.

Электродинамические фарадометры с ло-гометрическими измерителями, например.

Рис. 18-30. Последовательная схема фарадометра.

Д524, ЭФ, находят некоторое применение для измерения больших емкостей; их показания мало зависят от напряжения и частоты источника питания. Широкий диапазон измерений при пониженной точности имеют фарадометры с измерителями выпрямительной системы.

Фарадометры с последовательной схемой (рис. 18-30) применяются для измерения

сравнительно малых емкостей. Стабильное напряжение Uo частоты Fo подводится к цепи, в которой последовательно включены образцовая емкость Со, измеряемая емкость

Сх и миллиамперметр шА Перед началом

измерений при короткозамкнутых входных зажимах (что эквивалентно Cj = со) переменным резистором R устанавливают в цепи миллиамперметра ток полного отклонения

Рис. 18-31. Схема измерительной части электрон-носчетиого фарадометра.

/п. При включении С ток уменьшается до значения 1х- Градуировка шкалы приближенно определяется по формуле

и имеет такой же характер, как у параллельных схем омметров. Середине шкалы соответствует емкость

Рабочий участок шкалы обычно ограничивается значениями 0,1 Со и 10 Со. При измерении емкостей порядка тысяч пикофарад и более в качестве источника питания используют сеть частоты 50 гц. При переходе к пределам измерений малых емкостей для получения приемлемых значений напряжения Uo питание схемы производят от внутреннего или внешнего генератора - источника напряжения повышенной частоты порядка тысяч герц.

Фарадометры с параллельной схемой применяются для измерения больших емкостей. Они по принципу действия и характеру шкалы аналогичны омметрам соответственно с параллельной и последовательной схемами измерения. Питание их производится пульсирующим напряжением.

Электронносчетные фарадометры основаны на измерении среднего значения тока разряда (заряда) исследуемых конденсаторов СX; они применяются для измерения емкостей до 0,1-1 мкф при относительной погрешности 0,1-1%.

Питание измерительной части схемы (рис. 18-31) производится напряжением прямоугольной формы, поступающим от мультивибратора или формируемым посредством ограничения синусоидальных колебаний. Во время действия импульса происходит быстрый заряд конденсатора Сх через диод Д до максимального напряжения ищ. В интервале между импульсами конденсатор разряжается через магнитоэлектрический из-

меритель (микроамперметр) И до минимального напряжения f/н. При частоте следования входных импульсов F и амплитуде импульса Vn =U -(7 среднее значение тока через измеритель, создаваемого периодическими разрядами конденсатора С,

lx = FUnCx,

при стабильных значениях Uv, к F линейную шкалу измерителя можно проградуировать в значениях Сх Результаты измерений будут правильны, если за один период входного напряжения конденсатор будет успевать полностью зарядиться и разрядиться (в пределах напряжений Uu -Ub). Этого легче всего добиться при прямоугольной форме импульсов и соблюдении условия

CnF.<W,

где Сп- предельное значение измеряемых емкостей Сх, пф; F - частота повторения, импульсов!сек.

Расширение пределов измерения емкостей производится изменением в десятикратном отношении частоты F. Перед началом измерений на каждом пределе производится калибровка фарадометра посредством подключения к нему (нажатием кнопки К) образцовой емкости Со=Сп; при этом регулировкой частоты генератора F добиваются отклонения стрелки измерителя до конца шкалы.

Измерение емкостей методом сравнения (замещения)

В схеме на рис. 18-32 измеряемая емкость Сх и образцовая емкость Со сравниваются по величине их сопротивления переменному току. При включении С потенциометром R устанавливают в цепи ток, удоб-

Рис. 18-32. Схема измерения емкостей методом сравнения.

ный ДЛЯ отсчета по миллиамперметру тА или другому индикатору. Затем вместо Сх включают магазин емкостей или градуированный переменный конденсатор, изменением емкости которого добиваются прежнего показания индикатора; это будет иметь место при Со = Сх. Точность измерений может быть получена порядка 1 % и выше. Для предохранения индикатора в цепь включают ограничительный конденсатор Cj.

Метод сравнения в различных вариантах широко применяется в мостовых и резонансных схемах измерения.

Мостовые методы измерений

Мосты переменного тока. Для измерения параметров катушек индуктивности и конденсаторов, частоты, сдвига фаз и других электрических величин находят применение уравновешенные мосты переменного тока.

Условия равновесия моста. В общем случае мост состоит из четырех сопротивлений zi, 22, 2з и ?4 (рис. 18-33), которые могут иметь активный, реактивный (емкост-

Рис. 18-33. Схема моста переменного тока.

ный, индуктивный) или комплексный характер. К одной диагонали моста непосредственно или через трансформатор Гр подводится напряжение питания переменного тока частоты F, в другую диагональ включен индикатор нуля переменного тона .

В процессе измерений должны быть достигнуты два условия:

1) равенство произведений полных сопротивлений противоположных плеч

Zi Z2 = Zs гц

2) равенство сумм фазовых углов этих же плеч моста

ф4 + ф2 = фз + фь i

при этом между вершинами а к б разность потенциалов будет отсутствовать. Второе условие может быть выполнено лишь при правильном выборе схемы моста. Два плеча моста обычно составляют из активных сопротивлений, для которых фазовый угол Ф=0. Если эти плечи являются смежными, то два других плеча должны содержать сопротивления одинакового характера - оба емкостные или оба индуктивные; если же они противоположны, то в другие плечи включаются сопротивления различного характера-одно емкостное, а второе индуктивное, имеющие фазовые углы разных знаков, сумма которых может быть равной нулю. В качестве регулируемых элементов мостов используются образцовые переменные резисторы и магазины сопротивлений и емкостей.

Мосты, условия равновесия которых зависят от частоты F, называются частотоза-висимыми и служат в основном для измерения частоты. Для других измерений применяются преимущественно частотонезависи-