Метод падения напряжения наиболее простой и достаточно точный; он применяется при измерениях электрического сопротивления обмоток силовых трансформаторов. При этом методе известный постоянный ток / проходит через неизвестное сопротивление г, на зажимах которого измеряют падение напряжения U\ затем подсчитывают сопротивление
(3-4)
где r — искомое электрическое сопротивление обмотки, Ом; U — падение напряжения в обмотке, В; I — ток, А.
Если измеряемое сопротивление небольшое (менее 1 Ом), а ток устанавливают в несколько ампер (2—3 А и более), то собственное потребление вольтметра не имеет значения, а потому оба провода цепи вольтметра подсоединяют к вводам трансформатора непосредственно (рис. 3-1,а). По схеме (рис. 3-1,а) ток от аккумуляторной батареи через регулируемый резистор и амперметр А с шунтом подают на обмотку трансформатора. К вводам обмотки отдельными проводами подключен через кнопку включения вольтметр V. Если падение напряжения на вводах трансформатора менее 0,5 В, то применяют милливольтметр. Спаивать вместе вольт- метровые и токовые (провода измерительного кабеля нельзя. Это может внести большую ошибку в измерения (из-за сопротивления контакта между токовыми проводами и вводом трансформатора).
Рис. 3-1. Схема измерения сопротивления обмоток трансформатора методом падения напряжения.
а — измерение малых сопротивления (порядка единиц ом и ниже); б — измерение больших сопротивления (порядка нескольких десятков ом и выше).
Если расчетное значение измеряемого сопротивления составляет 1% и более сопротивления вольтметра, необходимо при измерениях по схеме на рис. 3-1,а учесть ток, потребляемый вольтметром. Тогда формула для определения электрического сопротивления обмотки rх принимает вид:
(3-5)
где U/rv — ток, потребляемый, вольтметром; rv — сопротивление вольтметра.
При этом сопротивление провода в цепи вольтметра не должно быть более 0,5% внутреннего сопротивления вольтметра.
Пример. Покажем, что при измерениях малых сопротивлений эта ошибка невелика и может не учитываться. Измеренное сопротивление обмотки НН однофазного трансформатора по схеме на рис. 3-1,а, без учета потребления вольтметра, равно r = 0,01 Ом.
Определить истинное сопротивление обмотки трансформатора и допущенную при измерениях ошибку, если известно сопротивление вольтметра r = 10 Ом, а показания вольтметра и амперметра при измерениях были: U=0,02 В; 1=2,0 А.
Определим сопротивление обмотки rх по (3-5):
rx = Uf(I-U/rv) =0,02/(2,0—0,02/10) =0,02/(2,0-0,002) = =0,01001 Ом.
Ошибка в измерении равна:
(0,01001 —0,010)100/0,010=0,1 %.
При измерении больших сопротивлений (более 1 Ом) собственное потребление вольтметра (3,0—4,5 мА и более) играет существенную роль. Если сопротивление амперметра и подводящего провода, соединяющего зажимы амперметра и трансформатора, составляет более 0,5% измеряемого сопротивления, применяют схему на рис. 3-1,б. Здесь измеряют, помимо сопротивления обмотки, также сопротивление амперметра и провода, идущего от амперметра к вводу А трансформатора, которое следует вычесть из общего измеренного сопротивления. Искомое электрическое сопротивление rх обмотки определяют по формуле:
(3-6)
где rа — сопротивление амперметра, Ом; Гщ, — сопротивление провода от амперметра до одного из вводов трансформатора, Ом.
При измерении сопротивлений порядка нескольких десятков ом и сопротивлений rА+rпр порядка сотых долей ом, ошибка составляет десятые доли процента, поэтому ее можно не учитывать.
При определении сопротивлений по методу падения напряжения применяют переносные приборы класса точности не ниже 0,5. Приборы устанавливают на предел измерений, обеспечивающий отклонение стрелки во второй половине шкалы. Ток выбирается таким, чтобы отклонение стрелки на вольтметре было не менее 70—80 делений.
При измерении сопротивлении обмоток мощных трансформаторов устанавливаемый ток часто составляет доли процента номинального. Если неизвестен порядок измеряемого сопротивления, то выбор шунта для амперметра начинают с шунта на максимальный ток. Установку для измерения включают при введенном сопротивлении всех реостатов. Вольтметр всегда должен быть отключен и включают его только в момент измерений при установившемся токе. По показанию вольтметра, подключаемого вначале всегда на максимальный предел измерения (соответственно напряжению источника питания), видно, на каком пределе измерения вольтметра при установлении в цепи тока следует вести измерения для получения отсчетов, находящихся не менее чем во второй трети шкалы прибора.
Закончив измерения, отключают вольтметр, а затем отключают цепь тока. Несоблюдение этой последовательности приводит к порче вольтметра из-за действия э. д. с. самоиндукции измеряемых обмоток. Для защиты вольтметра от повреждения в случае непредвиденного разрыва цепи тока или неправильного выбора предела измерения вольтметра встречно-параллельно ему включаются два диода (рис. 3-2).
Ключом включения, имеющего «самовозврат», выбирают пределы измерения. По мере поворота рукоятки ключа происходит переключение прибора на все уменьшающиеся пределы измерения. На требуемом пределе рукоятку ключа удерживают и делают отсчет по вольтметру. Затем после освобождения рукоятки ключ автоматически возвращается в исходное положение (рис. 3-2).
Рис. 3-2. Схема пульта для измерения сопротивления обмоток постоянному току.
Б - батарея аккумуляторная 12-15 В; ВС — вспомогательное устройство; А - амперметр типа М-104/1; V — вольтметр типа М-106/1; Д — диод полупроводниковый; R-R — реостаты ползунковые на 70, 60 и 5 Ом; 1ΠΜ. 2ПМ — пускатели магнитные типа ПА-211; рП — промежуточное реле типа ЭП 41/Б; ЭЗ — электрозвонок.
Ток, измеряемый в цепи амперметром А, устанавливают с помощью ползунковых реостатов в пределах 1—20 А, а включение измерительной цепи вольтметра V и переключение его пределов измерения производят ключом КУ.
Обмотки ВН и СН трансформаторов обладают значительной индуктивностью и при замыкании цепи измерения ток в них нарастает медленно. Для сокращения времени неустановившегося режима можно дать вначале напряжение значительно выше того, что требуется для получения необходимого тока, а затем медленно уменьшать его (при приближении тока к заданному значению). Это можно осуществить, шунтируя ползунковые реостаты (сопротивлением, в 5—10 раз большим, чем сопротивление измеряемой обмотки) на время нарастания тока до заранее заданного предела, после чего реостаты расшунтируют.
Питание постоянным током производится от аккумуляторных батарей емкостью 150—200 А-ч при напряжении 12—18 В. Применение других источников питания (выпрямители, генераторы) для установок измерения в индуктивных цепях активных сопротивлений не рекомендуется из-за пульсации напряжения.
