Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » В помощь начинающим электрикам, Промышленное электрооборудование » Как устроены и работают приборы для измерения сопротивления
Количество просмотров: 72401
Комментарии к статье: 6


Как устроены и работают приборы для измерения сопротивления


По своей физической природе все вещества по-разному реагируют на протекание через них электрического тока. Одни тела хорошо его пропускают и их относят к проводникам, а другие очень плохо. Это диэлектрики.

Как устроены и работают приборы для измерения сопротивления

Свойства веществ противодействовать протеканию тока оценивают численным выражением — величиной электрического сопротивления. Принцип его определения предложил Георг Ом. Его именем названа единица измерения этой характеристики.

Взаимосвязь между электрическим сопротивлением вещества, приложенным к нему напряжением и протекающим электрическим током принято называть законом Ома.

Взаимосвязь между напряжением, током и электрическим сопротивлением

Содержание статьи

Принципы измерения электрического сопротивления

Исходя из приведенной на картинке зависимости трех важнейших характеристик электричества определяют величину сопротивления. Для этого необходимо иметь:

1. источник энергии, например, батарейку или аккумулятор;

2. измерительные приборы силы тока и напряжения.

Принцип измерения электрического сопротивления

Источник напряжения через амперметр подключают к измеряемому участку, сопротивление которого необходимо определить, а вольтметром меряют падение напряжения на потребителе.

Сняв отсчет тока I амперметром и величину напряжения U вольтметром, рассчитывают значение сопротивления R по закону Ома. Этот простой принцип позволяет выполнять замеры и производить расчеты вручную. Однако, пользоваться им в таком виде сложно. Для удобства работы созданы омметры.

Конструкция простейшего омметра

Производители измерительных приборов изготавливают устройства измерения сопротивления, работающие по:

1. аналоговым;

2. или цифровым технологиям.

Первый вид приборов называют стрелочными за счет способа отображения информации — перемещения стрелки относительно начального положения в точку отсчета на шкале.

Омметр стрелочного типа

Омметры стрелочного типа, как измерительные приборы сопротивлений, появились первыми и продолжают успешно работать до настоящего времени. Они есть в арсенале инструментов большинства электриков.

В конструкции этих приборов:

1. все компоненты приведенной схемы встроены в корпус;

2. источник выдает стабилизированное напряжение;

3. амперметр измеряет ток, но его шкала сразу проградуирована в единицах сопротивления, что исключает необходимость выполнения постоянных математических расчетов;

4. на внешние вывода клемм корпуса подключаются провода с концами, обеспечивающими быстрое создание электрической связи с испытуемым элементом.

Принцип работы стрелочного омметра

Стрелочные приборы подобного класса измерения работают за счет собственной магнитоэлектрической системы. Внутри измерительной головки помещена обмотка провода, в которую подключена токопроводящая пружинка.

По этой обмотке от источника питания через измеряемое сопротивление Rx проходит ток, ограничиваемый резистором R до уровня миллиампер. Он создает магнитное поле, которое начинает взаимодействовать с полем постоянного магнита, расположенного здесь же, которое показано на схеме полюсами N—S.

Чувствительная стрелка закреплена на оси пружинки и под действием результирующей силы, сформированной от влияния этих двух магнитный полей, отклоняется на угол, пропорциональный силе протекающего тока или величине сопротивления проводника Rx.

Шкала прибора выполнена в делениях сопротивления — Омах. За счет этого положение стрелки на ней сразу указывает искомую величину.

Принцип работы цифрового омметра

В чистом виде цифровые измерители сопротивлений выпускаются для выполнения сложных работ специального назначения. Массовому потребителю сейчас доступен большой ассортимент комбинированных приборов, совмещающих в своей конструкции задачи омметра, вольтметра, амперметра и другие функции.

Принцип работы мультиметра в режиме омметром

Для замера сопротивления необходимо перевести соответствующие переключатели в требуемый режим работы прибора и подключить измерительные концы к проверяемой схеме.

При разомкнутых контактах на табло будет индикация «I», как показано на фотографии. Оно соответствует большему значению, чем прибор может определить на заданном участке чувствительности. Ведь в этом положении он уже измеряет сопротивление воздушного участка между контактами зажимов соединительных проводов.

Когда же концы установлены на резистор или проводник, то цифровой омметр отобразит значение его сопротивления реальными цифрами.

Принцип измерения электрического сопротивления цифровым омметром тоже основан на применении закона Ома. Но, в его конструкции уже работают более современные технологии, связанные с использованием:

1. соответствующих датчиков, предназначенных для измерения тока и напряжения, которые передают информацию по цифровым технологиям;

2. микропроцессорных устройств, обрабатывающих полученные сведения от датчиков и выводящих их на табло в наглядном виде.

У каждого типа цифрового омметра могут быть свои отличительные пользовательские настройки, которые следует изучить перед работой. Иначе по незнанию можно допустить грубые ошибки, ибо подача напряжения на его вход встречается довольно часто. Она проявляется выгоранием внутренних элементов схемы.

Обычными омметрами проверяют и измеряют электрические цепи, сформированные проводами и резисторами, обладающие относительно небольшими электрическими сопротивлениями на пределах до нескольких десятков или тысяч Ом.

Измерительные мосты постоянного тока

Электрические приборы измерения сопротивления в виде омметров созданы как переносные, мобильные устройства. Ими удобно пользоваться для оценки типовых, стандартных схем или прозвонки отдельных цепей.

В лабораторных условиях, где часто нужна высокая точность и качественное соблюдение метрологических характеристик при выполнении измерений работают другие устройства — измерительные мосты постоянного тока.

Электрические схемы измерительных мостов на постоянном токе

Принцип работы таких приборов основан на сравнении сопротивлений двух плеч и создании баланса между ними. Контроль сбалансированного режима осуществляется контрольным мили- или микроамперметром по прекращению протекания тока в диагонали моста.

Когда стрелка прибора установится на ноль можно вычислить искомое сопротивление Rx по значениям эталонов R1, R2 и R3.

Общая схема измерительного моста

Схема измерительного моста может иметь возможность плавного регулирования сопротивлений эталонов в плечах или выполняться ступенчато.

Схема измерительного моста с плавным изменением сопротивления плеч

Внешний вид измерительных мостов

Конструктивно такие приборы выполняются в едином заводском корпусе с возможностью удобной сборки схемы для электрической проверки. Органы управления переключения эталонов позволяют быстро выполнять измерения сопротивлений.

Измерительный мост Р333

Омметры и мосты предназначены для измерения сопротивления проводников электрического тока, обладающих резистивным сопротивлением определенной величины.

Приборы измерения сопротивления контура заземления

Необходимость периодического контроля технического состояния контуров заземлений зданий вызвана условиями их нахождения в грунте, который вызывает коррозионные процессы металлов. Они ухудшают электрические контакты электродов с почвой, проводимость и защитные свойства по стеканию аварийных разрядов.

Схема измерения сопротивления контура заземления

Принцип работы приборов этого типа тоже основан на законе Ома. Зонд контура заземления стационарно размещен в земле (точка С), за счет чего его потенциал равен нулю.

На одинаковых расстояниях от него порядка 20 метров забивают в грунт однотипные заземлители (главный и вспомогательный) так, чтобы стационарный зонд был расположен между ними. Через оба этих электрода пропускают ток от стабилизированного источника напряжения и замеряют его величину амперметром.

На участке электродов между потенциалами точек А и С вольтметром замеряют падение напряжения, вызванное протеканием тока I. Далее проводится расчет сопротивления контура делением U на I с учетом поправки на потери тока в главном заземлителе.

Если вместо амперметра и вольтметра использовать логометр с катушками тока и напряжения, то его чувствительная стрелка будет сразу указывать конечный результат в омах, избавит пользователя от рутинных вычислений.

По этому принципу работает много марок стрелочных приборов, среди которых популярны старые модели МС-0,8, М-416 и Ф-4103.

Их удачно дополняют разнообразные современные измерители сопротивлений, созданные для подобных целей с большим арсеналом дополнительных функций.

Измеритель сопротивления MRU-101

Приборы измерения удельного сопротивления грунта

С помощью только что рассмотренного класса приборов также измеряют удельное сопротивление почвы и различных сыпучих сред. Для этого их включают по другой схеме.

Схема измерения удельного сопротивления грунта

Электроды главного и вспомогательного заземлителя разносят на расстояние, большее 10 метров. Учитывая то, что на точность замера могут влиять близкорасположенные токопроводящие объекты, например, металлические трубопроводы, стальные башни, арматура, то к ним допустимо приближаться не меньше, чем на 20 метров.

Остальные правила измерения остаются прежними.

По такому же принципу работают приборы измерения удельного сопротивления бетона и других твердых сред. Для них применяются специальные электроды и незначительно меняется технология замера.

Как устроены мегаомметры

Обычные омметры работают от энергии батарейки или аккумулятора — источника напряжения небольшой мощности. Его энергии достаточно для того, чтобы создать слабый электрический ток, который надежно проходит через металлы, но ее мало для создания токов в диэлектриках.

По этой причине обычным омметр не может выявить большинство дефектов, возникающих в слое изоляции. Для этих целей специально создан другой тип приборов измерения сопротивлений, которые принято называть на техническом языке «Мегаомметр». Название обозначает:

  • мега — миллион, приставка;

  • Ом — единица измерения;

  • метр — общепринятое сокращение слова измерять.

Внешний вид

Приборы этого типа тоже бывают стрелочными и цифровыми. В качестве примера можно продемонстрировать мегаомметр марки М4100/5.

Мегаомметр М4100

Его шкала состоит из двух поддиапазонов:

1. МΩ — мегаомы;

2. KΩ — килоомы.

Электрическая схема

Мегаоометр

Сравнивая ее со схемой устройства обычного омметра, легко увидеть, что она работает по тем же самым принципам, основанным на применении закона Ома.

В качестве источника напряжения выступает генератор постоянного тока, ручку которого необходимо равномерно вращать с определенной скоростью порядка 120 оборотов в минуту. От этого зависит уровень высоковольтного напряжения, выдаваемого в схему. Эта величина должна пробить слой дефектов с пониженной изоляцией и создать сквозь нее ток, который отобразится перемешением стрелки по шкале.

Переключатель режима измерения МΩ—KΩ коммутирует положение групп резисторов схемы, обеспечивая работу прибора в одном из рабочих поддиапазонов.

Отличием конструкции мегаомметра от простого омметра является то, что на этом приборе используются не две выходные клеммы, подключаемые к измеряемому участку, а три: З (земля), Л (линия) и Э (экран).

Клеммами земля и линия пользуются для измерения сопротивдения изоляции токоведущих частей относительно земли или между разными фазами. Клемма экрана призвана устранить воздействие создаваемых токов утечек через изоляцию на точность работы прибора.

У большого количества мегаомметров других моделей клеммы обозначают немного по-другому: «rx», «—», «Э». Но суть работы прибора от этого не меняется, а клемма экрана используется для тех же целей.

Подробнее об этом смотрите здесь: Как правильно использовать мегаомметр

Цифровые мегаомметры

Соврменные приборы измерения сопротивления изоляции оборудования работают по тем же принципам, что их стрелочные аналоги. Но они отличаются значительно большим количеством функций, удобством в измерениях, габаритами.

Выбирая цифровые приборы для постоянной эксплуатации следует учитывать их особенность: работу от автономного источника питания. На морозе батарейки быстро теряют работоспоосбность, требуют замены. По этой причине работа стрелочными моделями с ручным генератором остается востребованной.

Правила безопасности при работе с мегаомметрами

Минимальное напряжение, создаваемое прибором на выходных клеммах, составляет 100 вольт. Оно используется для проверки изоляции электронных блоков и чувствительной аппаратуры.

В зависимости от сложности и конструкции оборудования электрической схемы на мегаомметрах применяют другие значения напряжений вплоть дл 2,5 кВ включительно. Самыми мощными приборами можно оценивать изоляцию высоковольтного оборудования линий электропередач.

Все эти работы требуют четкого выполнения правил безопасности, а осуществлять их могут исключительно подготовленные специалисты, имеющие допуск к работам под напряжением.

Характерными опасностями, создаваемыми мегаомметрами при работе являются:

  • опасное высокое напряжение на выходных клеммах, измерительных проводах, подключенном электрическом оборудовании;

  • необходимость предотвращения действия наведенного потенциала;

  • создание остаточного заряда на схеме после выполнения замера.

При измерении сопротивления слоя изоляции высокое напряжение прикладывается между токоведущей частью и контуром земли или оборудованием другой фазы. На протяженных кабелях, линиях электропередачи оно заряжает емкость, образованную между разными потенциалами. Любой неумелый работник своим телом может создать путь для разряда этой емкости и получить электрическую травму.

Остаточное напряжение

Чтобы исключить такие несчастные ситуации перед выполнением замера мегаомметром проверяют отсутствие опасного потенциала на схеме и снимают его после работы с прибором по специальной методике.

Устранения остаточного напряжения

Омметры, мегаомметры и рассмотренные выше измерители работают на постоянном токе, определяют только резистивное сопротивление.

Приборы измерения сопротивления в цепях переменного тока

Наличие большого количества различных индуктивных и емкостных потребителей как в бытовых домашних электросетях, так и на производстве, включая предприятия энергетики, создает дополнительные потери энергии за счет реактивной составляющей полного электрического сопротивления. Отсюда возникает необходимость ее полного учета и выполнения специфических измерений.

Приборы для измерения сопротивления петли фаза-ноль

Когда в электрической проводке происходит неисправность, приводящая к закорачиванию потенциала фазы на ноль, то образуется цепь, по которой идет ток короткого замыкания. На его величину влияет сопротивление участка электропроводки от места КЗ до источника напряжения. Оно определяет величину аварийного тока, который должен отключаться автоматическими выключателями.

Поэтому сопротивление петли фаза-ноль необходимо выполнять на самой удаленной точке и с его учетом подбирать номиналы защитных автоматов.

Для выполнения подобных замеров разработано несколько методик, основанных на:

  • падении напряжения при: отключенной цепи и на сопротивлении нагрузки;

  • коротком замыкании с пониженными токами от постороннего источника.

Замер на нагрузочном сопротивлении, встроенном в прибор, отличается точностью и удобством. Для его выполнения концы прибора вставляют в самую отдалённую от защит розетку.

Измерение сопротивления петли фаза-ноль

Нелишним бывает выполнение измерений во всех розетках. Современные измерители, работающие по этому методу, сразу показывают сопротивление петли фаза-ноль на своем табло.

Измеритель сопротивления MZC-200

Все рассмотренные приборы представляют только часть устройств для измерения сопротивления. На предприятиях энергетики работают целые измерительные комплексы, позволяющие постоянно анализировать изменяющиеся величины электрических параметров на сложном высоковольтном оборудовании и принимать экстренные меры для устранения возникающих неисправностей. 

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории В помощь начинающим электрикам, Промышленное электрооборудование

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Как выполняется измерение сопротивления заземления
  • Какие бывают измерители сопротивления заземления
  • Как пользоваться мегаомметром - правила безопасности, подключение, порядок ...
  • Применение моста Уитстона для измерения неэлектрических величин
  • Почему измерение сопротивления петли фаза-ноль выполняют профессионалы и не ...
  • Подключение амперметра и вольтметра в сети постоянного и переменного тока
  • Что такое амперметр, виды, устройство и принцип работы
  • Основные виды конструкций трансформаторов
  • Как определить неисправность конденсаторов
  • Стрелочные и цифровые мультиметры - достоинства и недостатки
  • Категория: В помощь начинающим электрикам, Промышленное электрооборудование

    Электрические измерения, Электроизмерительные приборы, Электрические схемы, Работа с мегаомметром, Сопротивление изоляции, Измерители сопротивления, Контур заземления, Стрелочные приборы, Измерительные мосты

      Комментарии:

    #1 написал: Алексей |

    Хорошая статья, но сделайте исправление - измерение сопротивления заземления выполняется на переменном токе, в целях исключения явления поляризации электродов. Это общемировая практика...

      Комментарии:

    #2 написал: Максим |

    Концепция электрического сопротивления является основополагающей для проектирования установок, поскольку эта характеристика электрических проводников определяет определенным образом величину тока, допустимого для их циркуляции, и размеры проводников, которые будут использоваться в указанных установках, таким образом, чтобы соответствовать пределам падения напряжения, определяемым этим сопротивлением.

      Комментарии:

    #3 написал: Алексей Кузовцев |

    Общие методы измерения сопротивления, Измерение сопротивления методами отклонения, Измерение сопротивления мостовыми методами, Измерение малых сопротивлений, Измерение сопротивления земли, Измерение защитных проводников, Измерение переходных сопротивлений, Измерение больших сопротивлений, Измерение сопротивления изоляции полов и стен, Общие сведения об измерении импедансов, емкостей и индуктивностей, Измерение импеданса методами отклонения, Измерение импеданса мостовыми методами, Измерение импеданса контура.

      Комментарии:

    #4 написал: Опытный электрик |

    Приборы для измерения сопротивления используются для измерения электрического сопротивления проводников, компонентов и других электронных элементов. Существует несколько типов приборов, используемых для измерения сопротивления.

    1. Омметры: это основной тип приборов для измерения сопротивления. Они обычно работают путем подачи постоянного тока через проводник и измерения падения напряжения на нем. Это позволяет определить значение сопротивления в соответствии с законом Ома. Омметры могут иметь различные диапазоны измерений и точность.

    2. Мосты для измерения сопротивления: они используются для измерения сопротивления элементов с высокой точностью. В мостах сравниваются сопротивления измеряемого элемента и эталонного сопротивления, что позволяет измерять сопротивление с большей точностью, чем с помощью обычного омметра. Мультиметры: это универсальные приборы, которые могут измерять сопротивление, напряжение и ток. Они обычно имеют несколько диапазонов измерений и функций автоматического выбора диапазона. Некоторые мультиметры также имеют функции записи данных и автоматической компенсации температуры.

    3. Цифровые приборы для измерения сопротивления: они представляют собой современные версии омметров и могут работать как с постоянным, так и переменным током. Они обычно имеют более широкий диапазон измерений, чем омметры, и могут измерять сопротивление до нескольких мегаом.

    Во всех приборах для измерения сопротивления существует ряд общих принципов работы. Они все измеряют падение напряжения на проводнике и используют закон Ома для расчета сопротивления. Важным фактором при измерении сопротивления является также температура, поскольку сопротивление проводника зависит от температуры. Многие приборы для измерения сопротивления имеют функции автоматической компенсации температуры, чтобы учесть этот фактор и обеспечить более точные измерения.

      Комментарии:

    #5 написал: Алексей |

    При естественных заземлителях результаты измерений сопротивлений не сопоставимы с исходными нормированными значениями, полученными при приемо-сдаточных измерениях, так как в сложной системе естественных и искусственных заземлителей существующими приборами (МС-08, М-416, амперметр — вольтметр) и способами измерений невозможно приближенно оценить сопротивление конкретных заземляющих устройств, а, следовательно, невозможно оценить их состояние и влияние на растекание токов повреждения и грозозащиту. Способ улучшения конкретного заземляющего устройства выбрать невозможно.

    В эксплуатационных условиях периодические и выборочные измерения сопротивлений заземлителей и заземляющих устройств проводятся только в сетях 6—35 кВ, поскольку в них допускается длительная работа с замкнутой на землю фазой и поэтому опасные прикосновения наиболее вероятны.

    В кабельных сетях периодические измерения сопротивлений заземляющих устройств не имеют смысла, так как все устройства объединены металлическими оболочками кабелей и в результате измеряется сопротивление всей кабельной сети. В связи с этим оценить состояние конкретного заземляющего устройства невозможно.

    Специальные повторные заземлители нулевого провода на кабельных линиях до 1000 В по условиям безопасности прикосновения не требуются. Вероятность обрыва нулевого провода кабельных линий также как и опасные случайные или не случайные прикосновения к ним, практически исключены, так как нулевые провода, оболочки кабелей, корпусы распределительных устройств и заземлители надежно соединены между собой. Этим кабельные линии отличаются от воздушных, на которых оборвавшийся нулевой провод под напряжением может быть доступен для прикосновения длительное время. Оболочка кабеля и нулевой провод должны заземляться в удобных местах, например, на кабельных сборках и коробках.

      Комментарии:

    #6 написал: Сергей |

    Для измерения сопротивления используются различные приборы, такие как омметры, мегаомметры и авометры. Омметры являются основным типом приборов для измерения сопротивления и работают путем подачи постоянного тока через проводник и измерения падения напряжения на нем. Мегаомметры используются для измерения сопротивления изоляции и работают по принципу измерения сопротивления между двумя точками. Авометры являются многофункциональными приборами, которые объединяют в себе три прибора для измерения основных электрических величин: амперметра, вольтметра и омметра.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.