Caratteristiche della misurazione di resistenze piccole e grandi

La resistenza è uno dei parametri più importanti circuito elettricodeterminare il funzionamento di qualsiasi circuito o installazione.

L'ottenimento di determinati valori di resistenza nella produzione di macchine elettriche, apparecchi, dispositivi durante l'installazione e il funzionamento di impianti elettrici è un prerequisito per garantirne il normale funzionamento.

Alcune resistenze mantengono il loro valore praticamente invariato, mentre altre, al contrario, sono altamente suscettibili a variazioni di volta in volta, da temperatura, umidità, sforzo meccanico, ecc. Pertanto, sia nella fabbricazione di macchine elettriche, apparecchi, dispositivi e in Durante l'installazione, gli impianti elettrici devono inevitabilmente misurare la resistenza.

Le condizioni e i requisiti per effettuare misurazioni della resistenza sono molto diversi. In alcuni casi è richiesta un'elevata precisione, in altri, al contrario, è sufficiente trovare un valore approssimativo della resistenza.

A seconda del valore resistenze elettriche sono divisi in tre gruppi:

• 1 ohm e meno — bassa resistenza,

• da 1 ohm a 0,1 Mohm — resistenze medie,

• di 0,1 Mohm e oltre — resistenze elevate.

Quando si misura una bassa resistenza, è necessario adottare misure per eliminare l'influenza sul risultato della misurazione della resistenza dei cavi di collegamento, dei contatti e del termo-EMF.

Quando si misurano le resistenze medie, è possibile ignorare le resistenze dei fili e dei contatti di collegamento, è possibile ignorare l'influenza della resistenza di isolamento.

Quando si misurano resistenze elevate, è necessario tenere conto della presenza di resistenza volumetrica e superficiale, dell'influenza di temperatura, umidità e altri fattori.

Caratteristiche di misura a bassa resistenza

Il gruppo di piccole resistenze comprende: avvolgimenti di armatura di macchine elettriche, resistenze di amperometri, shunt, resistenze di avvolgimenti di trasformatori di corrente, resistenza di conduttori corti del bus, ecc.

Quando si misurano resistenze basse, si dovrebbe sempre tenere conto della possibilità che la resistenza dei cavi di collegamento e le resistenze transitorie possano influenzare il risultato della misurazione.

Le resistenze dei puntali sono 1 x 104 — 1 x 102 ohm, resistenza di giunzione — 1 x 105 — 1 x 102 ohm

A resistenze transitorie o resistenze di contatto capire le resistenze che incontra una corrente elettrica passando da un filo all'altro.

Le resistenze transitorie dipendono dalle dimensioni della superficie di contatto, dalla sua natura e condizione: liscia o ruvida, pulita o sporca, nonché dalla densità del contatto, dalla forza di pressione, ecc.Comprendiamo, usando un esempio, l'influenza delle resistenze di transizione e delle resistenze dei fili di collegamento sul risultato della misurazione.

Nella fig. 1 è un diagramma per misurare la resistenza utilizzando strumenti di esempio amperometro e voltmetro.

Riso. 1. Schema elettrico errato per misurare la bassa resistenza con amperometro e voltmetro.

Dì la resistenza richiesta rx - 0,1 ohm e la resistenza del voltmetro rv = 500 ohm. Poiché sono collegati in parallelo, allora rNS/ rv= Iv / Ix = 0, 1/500 = 0,0002, ovvero la corrente nel voltmetro è lo 0,02% della corrente nella resistenza desiderata. Pertanto, con una precisione dello 0,02%, la corrente dell'amperometro può essere considerata uguale alla corrente nella resistenza richiesta.

Dividendo le letture del voltmetro collegato ai punti 1, 1′ della lettura dell'amperometro si ottiene: U'v / Ia = r'x = rNS + 2рNS + 2рk, dove r'x è il valore trovato della resistenza richiesta ; rpr è la resistenza del filo di collegamento; gk — resistenza di contatto.

Considerando rNS =rk = 0,01 ohm, si ottiene il risultato della misura r'x = 0,14 ohm, da cui l'errore di misura dovuto alle resistenze dei fili di collegamento e di contatto pari al 40% — ((0,14 — 0 ,1) / 0,1 )) x 100%.

È necessario prestare attenzione al fatto che con una diminuzione della resistenza richiesta, aumenta l'errore di misurazione dovuto ai motivi di cui sopra.

Collegando un voltmetro alle pinze amperometriche - punti 2 - 2 in fig.1, cioè a quei terminali di resistenza rx a cui sono collegati i fili del circuito di corrente, otteniamo la lettura del voltmetro U «v minore di U'v dalla quantità di caduta di tensione nei fili di collegamento e quindi il valore trovato della resistenza desiderata rx «= U»v / Ia = rx + 2 rk conterrà un errore dovuto alle sole resistenze di contatto.

Collegando un voltmetro come mostrato in fig. 2, ai potenziali terminali posti tra quelli di corrente, si ottengono le letture del voltmetro U»'v è minore di U «v dell'entità della caduta di tensione attraverso le resistenze di contatto, e quindi il valore trovato della resistenza richiesta r » 'x = U»v / Ia = rx

Riso. 2. Lo schema di collegamento corretto per misurare piccole resistenze con un amperometro e un voltmetro

Quindi il valore trovato sarà uguale al valore effettivo della resistenza richiesta, poiché il voltmetro misurerà il valore effettivo della tensione ai capi della resistenza richiesta rx tra i suoi terminali di potenziale.

L'utilizzo di due coppie di pinze, corrente e potenziale, è la tecnica principale per eliminare l'influenza della resistenza dei fili di collegamento e delle resistenze transitorie sul risultato della misura di piccole resistenze.

Caratteristiche di misura delle resistenze elevate

I cattivi conduttori di corrente e gli isolanti hanno un'elevata resistenza. Quando si misura la resistenza dei fili con bassa conducibilità elettrica, i materiali isolanti e i prodotti da essi realizzati devono tenere conto di fattori che possono influire sul grado della loro resistenza.

Questi fattori includono principalmente la temperatura, ad esempio la conducibilità del cartone elettrico alla temperatura di 20°C è 1,64 x 10-13 1/ohm e alla temperatura di 40°C 21,3 x 10-13 1/ohm. Pertanto, una variazione di temperatura di 20 °C ha causato una variazione di 13 volte della resistenza (conduttività)!

Le cifre mostrano chiaramente quanto sia pericoloso sottovalutare l'influenza della temperatura sui risultati delle misurazioni. Allo stesso modo, un fattore molto importante che influenza l'entità della resistenza è il contenuto di umidità sia del materiale di prova che dell'aria.

Inoltre, il tipo di corrente con cui viene condotto il test, l'entità della tensione in prova, la durata della tensione, ecc., possono influenzare il valore della resistenza.

Quando si misura la resistenza dei materiali isolanti e dei prodotti da essi realizzati, è necessario tenere conto anche della possibilità che la corrente passi attraverso due percorsi:

1) dal volume del materiale testato,

2) sulla superficie del materiale testato.

La capacità di un materiale di condurre una corrente elettrica in un modo o nell'altro è caratterizzata dalla quantità di resistenza che la corrente incontra in questo scherzo.

Di conseguenza, ci sono due concetti: resistività di volume attribuita a 1 cm3 del materiale e resistività superficiale attribuita a 1 cm2 della superficie del materiale.

Facciamo un esempio per illustrare.

Quando si misura la resistenza di isolamento di un cavo utilizzando un galvanometro, possono verificarsi errori di grandi dimensioni dovuti al fatto che il galvanometro può misurare (Fig. 3):

a) corrente Ivpassando dall'anima del cavo alla sua guaina metallica attraverso il volume dell'isolamento (la corrente Iv dovuta alla resistenza volumetrica dell'isolamento del cavo caratterizza la resistenza di isolamento del cavo),

b) corrente Epassa dall'anima del cavo alla sua guaina lungo la superficie dello strato isolante (poiché la resistenza superficiale dipende non solo dalle proprietà del materiale isolante, ma anche dallo stato della sua superficie).

Riso. 3. Corrente di superficie e di volume nel cavo

Per eliminare l'influenza delle superfici conduttive durante la misurazione della resistenza di isolamento, viene applicata una bobina di filo (anello di sicurezza) allo strato isolante, che viene collegato come mostrato in Fig. 4.

Riso. 4. Schema per misurare la corrente di volume del cavo

Quindi la corrente Is passerà oltre al galvanometro e non introdurrà errori nei risultati della misurazione.

Nella fig. 5 è un diagramma schematico per determinare la resistività di massa di un materiale isolante. — piastre A. Qui BB — elettrodi a cui è applicata la tensione U, G — galvanometro che misura la corrente dovuta alla resistenza di volume della piastra A, V — anello protettivo.

Riso. 5. Misura della resistenza di volume di un dielettrico solido

Nella fig. 6 è un diagramma schematico per determinare la resistenza superficiale di un materiale isolante (piastra A).

Riso. 6. Misura della resistenza superficiale di un dielettrico solido

Quando si misurano resistenze elevate, è necessario prestare molta attenzione anche all'isolamento dell'impianto di misura stesso, perché altrimenti una corrente fluirà attraverso il galvanometro a causa della resistenza di isolamento dell'impianto stesso, il che comporterà un corrispondente errore nella misurazione.

Si consiglia di utilizzare schermature o eseguire un controllo dell'isolamento del sistema di misura prima della misurazione.