Компенсаторы постоянного тока

Компенсаторы постоянного тока бывают двух типов: большого сопротивления и малого сопротивления.

У компенсаторов первого типа сопротивление рабочей цепи достигается 10 000 Ом на 1 В напряжения питания. Для них применяют гальванометры с относительно большим критическим сопротивлением. Верхний предел измерения ЭДС (напряжения) 1,2 – 2,5 В.

Для измерения относительно малых ЭДС и напряжений применять компенсаторы большого сопротивления нерационально вследствие увеличения погрешности измерения. Для измерения малых ЭДС (например, ЭДС термопар) используют компенсаторы малого сопротивления. Рабочий ток этих компенсаторов выбирают в пределах
от 1 до 25 мА. Для них применяют гальванометр с не большим критическим сопротивлением, чтобы он мог работать в условиях, близких к режиму критического успокоения.

ЭДС нормального элемента компенсируется на отдельном участке рабочей цепи, имеющей некоторое постоянное сопротивление и переменное сопротивление, устанавливаемое в зависимости от окружающей температуры.

Делитель напряжения, на котором создается компенсирующее напряжение, должен быть таким, чтобы перемещение рычагов декад в процессе компенсации не вызывало измерения рабочего тока.

Кроме того, должны быть обеспечена возможности точного отчета установленного значения сопротивления (или падения напряжения на нем). Для этого на практике применяется несколько типов декад делителей напряжения.

Рис. 2.32. Принципиальная схема потенциометра постоянного тока.

При использовании компенсационного метода на постоянном токе необходимо выполнение только двух условий:

· равенство величин напряжений;

· противоположность их направлений.

Принципиальная схема потенциометра постоянного тока приведена на рис. 2.32, где

Е_N – нормальный элемент;

U_Х – измеряемое напряжение;

G – магнитоэлектрический гальванометр;

r₀ – образцовое сопротивление;

r – известное регулируемое сопротивление;

r_рег – сопротивление для установки рабочего тока;

Б – вспомогательная батарея.

Рабочий ток устанавливается с большой точностью с помощью нормального элемента E_N. Изменяют сопротивление r_рег до получения нулевого показания гальванометра. Это будет в том случае, когда

E_N = I r₀

Известным значениям E_N r₀ можно с большой точностью определить установленное значение рабочего тока I. Точность установления момента компенсации зависит от чувствительности гальванометра G, которая может быть очень высокой.

Высокая точность измерения компенсатором обусловлена высокой чувствительностью применяемого гальванометра, высокой точностью нормального элемента и резисторов, а также высокой стабильностью вспомогательного источника питания.

Достоинством компенсатора является отсутствие потребления мощности от источника измеряемой величины в момент компенсации. Именно по этой причине возможно точное измерение ЭДС с помощью компенсаторов.

Компенсаторы можно использовать для измерения напряжений, превышающих их предел измерений. В этом случае измеряемое напряжение подается на вход компенсатора через образцовый делитель напряжения.

Компенсаторы широко применяют также для точного измерения тока и сопротивления косвенным способом.