Мосты постоянного и переменного тока, измерение сопротивления заземлений

Для измерения величин сопротивления используют мостовые схемы. Схема моста постоянного тока приведена па рисунке 2.28.

Рисунок 2.28 – Схема моста постоянного тока

Мост содержит четыре резистора R1, R2, R3, R4 - образующих четыре плеча АС, AD, DB, ВС. В диагональ АВ включен индикатор нуля, а в диагональ CD - источник питания схемы. Изменяя сопротивления плеч моста, можно добиться равенства потенциалов в точках А и В, а следовательно отсутствие тока через индикатор. Если будет выполняться условие R1*R3 = R2*R4, то ток в цепи индикатора будет отсутствовать. Это условие еще называют балансом моста и резиcтop R4, включенный в плечо, смежное но отношению к измеряемому, называют образцовым плечом сравнения. Он является основным элементом при определении сопротивления Rx. Отношение сопротивлений R2/R3 меняется скачкообразно с кратностью 10n. Это обеспечивает широкие пределы измерений.

Мостовые схемы применяют в приборах ПКП для измерения электрических параметров кабельных линий - электрического сопротивления каждой жилы, электрического сопротивления шлейфа, электрического сопротивления омической асимметрии, электрического сопротивления изоляции.

Кабельная линия состоит из жил, покрытых изоляцией. Каждая жила имеет свое собственное сопротивление (например, линия двухпроводная - жилы "а" и "б"). Значит, Ra и Rб. Сумма этих двух сопротивлений даст Rшл, т.е. Rшл = Ra + Rб. Разность этих сопротивлений называется омической асимметрией ΔR = Ra - Rб. Так как жилы имеют изоляцию, то можно измерить сопротивление изоляции между жилами Rизаб и сопротивление изоляции между каждой жилой и землей Лиза и Яизб.

2

Если в схеме моста постоянного тока заменить в плечах сопротивления резисторов полными сопротивлениями некоторых двухполюсников, то получим схему моста переменного тока. На рисунке 2.29 приведена общая схема моста переменного тока.

Рисунок 2.29 – Схема моста переменного тока

Такой мост питается переменным напряжением, обычно от генератора синусоидальной формы. В качестве индикатора баланса используют электронные вольтметры. Условие равновесия (баланс моста) записывается следующим образом:

Z1*Z3 = Z2* Z4

Заменив сопротивление Z его выражением в показательной форме, получим:

|Z1|еjφ1 *|Z3| еjφ3 = |Z2| еjφ2*|Z4| еjφ4

где |Z1|, |Z2|, |Z3|, |Z4| - модули полных сопротивлений плеч;

еjφ1, еjφ3, еjφ2, еjφ4 - фазовые сдвиги между током и напряжением в соответствующих плечах.

Тогда условие баланса распадается на два условия равновесия:

|Z1|*|Z3| = |Z2|*|Z4| и

еjφ1 + еjφ3 = еjφ2 + еjφ4

Из этого следует, что мост переменного тока можно уравновесить регулировкой не менее двух элементов схемы с переменными параметрами, так как нужно добиваться равновесия по модулям и фазам раздельно.

Практически мост можно привести в равновесие только последовательными приближениями, так как даже при раздельных регулировках активных и реактивных составляющих модуль и фаза изменяются одновременно.

Второе условие равновесия моста переменного тока — суммы фазовых сдвигов в противолежащих плечах должны быть равны друг другу, определяют построение схемы моста. То есть, если в первом и третьем плечах включены резисторы, то во втором и четвертом плечах должны находиться реактивные сопротивления с обратными знаками.