Измерение сопротивлений резисторов входит в объем почти всех видов пусконаладочных и эксплуатационных работ. При выполнении этих измерений выявляют целость токоведущих цепей электрических машин и аппаратов, обнаруживают обрывы катушек, параллельных ветвей, витковые замыкания, проверяют качество сварки, пайки и др.

Для измерения сопротивлений постоянному току используют разнообразные приборы и следующие методы: амперметра — вольтметра, электрического моста, микроомметра.

Метод амперметра и вольтметра применяют во всех случаях, когда не требуется особенно большой точности измерения. Этим методом удобно пользоваться при измерении сопротивлений, находящихся в рабочем режиме. Точность измерения определяется суммой погрешностей амперметра и вольтметра.

Для получения достаточно точных результатов необходимо использовать приборы класса точности 0,5 с погрешностью не более 0,5 %. Пределы измерений приборов выбирают так, чтобы отсчеты показаний производились во второй половине их шкалы. Обычно в таких случаях применяют многопредельные вольтметры с пределами измерения напряжения в цепях постоянного тока от 0,045 до 300 В и тока от 0,03 до 30 А.

Метод основан на законе Ома, согласно которому измеряемое сопротивление какого-либо проводника R равно напряжению на его зажимах U, деленному на ток, проходящий через проводник :R = Z =U/ I. Т о., если пропустить через сопротивление ток и измерить его и напряжение на зажимах сопротивления, можно определить значение сопротивления.

Возможны две схемы включения вольтметра и амперметра для измерения сопротивления, показанные на рис. 1, а, б.

При измерении очень малых сопротивлений используют милливольтметр PV, который во избежание погрешности от сопротивления соединительных проводов и переходных контактов подключают к потенциальным зажимам измеряемого сопротивления Ri — PV3 (рис. 1, в).

Рис. 1. Схемы включения приборов для измерения методом амперметра и вольтметра сопротивлений: а — малых, б — больших, в — очень малых, S — переключатель, GB — батарея, RK — реостат, РА — амперметр, Xi — Ха — зажимы

Метод амперметра и вольтметра дает правильные результаты при соблюдении следующих условий:

– количество разъемных контактов в схеме измерения должно быть наименьшим; источником постоянного тока должна быть сеть или аккумуляторная батарея достаточной емкости напряжением 4—12 В;

– отсчеты показаний по обоим приборам должны выполняться одновременно двумя лицами по команде одного из них;

– сопротивление следует измерять при разных значениях тока;

– при измерениях повышенной точности надо выбирать приборы класса не ниже 0,5.

Мостовой метод

Устройства, применяемые для реализации такого измерения, называют измерительными мостами. Четырехплечевой или одинарный мост содержит в себе две диагонали и четыре плеча:

Рис 2 Схема измерительного моста постоянного тока

Мост образуют три резистора, значения которых известны – R2, R3, R4 и соответственно сопротивление, значение которого необходимо измерить Rx. В одну из диагоналей моста необходимо подключить источник питания, для данного случая источник Е0 подключенный к зажимам a и b, а другую нулевой индикаторНИ или гальванометр (зажимы c и d), который выполняет роль указателя симметричности моста. Когда потенциалы в точках c и d будут равны, то отклонение в НИ протекает ток IНИ = 0 и его отклонение тоже равно нулю. Мост в состоянии равновесия. Будут выполнятся следующие соотношения: I1 = I2, I3 = I4, RxI1=R3I3, R2I2=R4I4.

Учтя равенство токов, и почленно разделив два последних уравнения получим:

Из данного выражения можем выделить искомое сопротивление:

Плечо R₂ называют плечом сравнения, а плечами отношений R₃ и R₄ соответственно.

Методом одинарного моста измеряют только средние сопротивления. Измерять им малые и большие сопротивления не рекомендуют. Нижний предел измерений моста (единицы Ом) ограничивается влиянием сопротивлений проводов и контактов, которые подключаются в плечо ас последовательно с объектом измерения R_х. Верхний предел (10⁵ Ом) ограничен шунтирующим действием токов утечки.

Рис. 3. Мостовые схемы постоянного тока, применяемые для измерения сопротивлений

При измерении малых сопротивлений обычными мостами сопротивления соединительных проводов и контактных соединений вносят большие погрешности в результаты измерения. Для их устранения применяют двойные мосты постоянного тока (рис. 3,б). В этих мостах провода, соединяющие резистор с измеряемым сопротивлением R_x и некоторый образцовый резистор с сопротивлением R0 с другими резисторами моста, и их контактные соединения оказываются включенными последовательно с резисторами соответствующих плеч, сопротивление которых устанавливается не менее 10 Ом. Поэтому они практически не влияют на результаты измерений. Провода же, соединяющие резисторы с сопротивлениями R_x и R0, входят в цепь питания и не влияют на условия равновесия моста. Поэтому точность измерения малых сопротивлений довольно высокая. Мост выполняют так, чтобы при регулировках его соблюдались следующие условия: R1 = R2 и R3 = R4. В этом случае

R_x = R₀R₁/R₄ (113)

Двойные мосты позволяют измерить сопротивления от 10 до 0,000001 Ом.

Если мост не уравновешен, то стрелка в гальванометре будет отклоняться от нулевого положения, так как ток измерительной диагонали при неизменных значениях сопротивлений R1, R2, R3 и э. д. с. источника тока будет зависеть только от изменения сопротивления R_x. Это позволяет проградуировать шкалу гальванометра в единицах сопротивления R_x или каких-либо других единицах (температура, давление и пр.), от которых зависит это сопротивление. Поэтому неуравновешенный мост постоянного тока широко используют в различных устройствах для измерения неэлектрических величин электрическими методами.

Применяют также различные мосты переменного тока, которые дают возможность измерить с большой точностью индуктивности и емкости.

Для более точного измерения сопротивлений в практике наладочных работ широко применяют мосты постоянного тока Р 316, УМВ, РЗЗЗ.

При наладочных работах используют микроомметры Ф415, Ф4104.

Сопротивление изоляции электрических цепей, машин и аппаратов — важнейший показатель состояния электроустановки.

Это сопротивление измеряют с помощью мегаомметра, учитывая, что его значение зависит от времени, через которое сделан отсчет. Поэтому за измеренное сопротивление изоляции принимают установившееся значение, которое наступает через 1 мин после приложения напряжения. Измерения должны производиться в соответствии с действующими правилами техники безопасности лицами с требуемой квалификационной группой.

При оценке состояния сопротивления изоляции пользуются методом абсорбции. При этом сравниваются показания мегаомметра, полученные через 15 и 60 с после приложения напряжения к изоляции. В качестве показателя для сравнения принимают отношение (коэффициент абсорбции)

Кза = R60/R15,

где R60 и R15 — сопротивления изоляции, отсчитанные через 60 и 15 с после приложения напряжения к изоляции.

Значение коэффициента абсорбции сравнивают с предыдущими измерениями. В процессе наладочных работ измерения этого коэффициента выполняют при положительной температуре (не ниже 10 °С). При 15—30 °С для неувлажненных обмоток он находится в пределах 1,3—2. Увлажненные обмотки имеют коэффициент абсорбции, близкий к единице.

Перед началом измерений во избежание погрешностей необходимо принять следующие меры: удалить пыль, очистить изоляторы, устранить сырость. Измерение производят мегаомметром на 1000 или 2500 В.

Рис. 4. Схемы мегомметров: а — М4100/1—4. 5 — М4100/ 5

Рис. 4.2. Устройство мегаомметра

При выполнении наладочных работ широко применяют мегаомметры различных типов и напряжений (на 100, 500, 1000 и 2500 В). Схемы мегаомметров приведены на рис. 4. Мегаомметр М4100/1—4 (рис. 4, а) состоит из измерительного механизма Р со шкалой, проградуированной в омах или мегаомах, выпрямителя UD и генератора G постоянного или переменного тока с последующим выпрямлением, резисторов Rl — R4 и конденсаторов Cl, С2. Преобразование переменного тока в постоянный необходимо потому, что при испытаниях показания приборов зависели бы не только от измеряемого сопротивления изоляции, но и от емкостного сопротивления испытываемой цепи, особенно это относится к кабельным и воздушным линиям, имеющим большую емкость.

Измерительный механизм изготовляют в виде двухрамочного магнитоэлектрического логометра. Измеряемое сопротивление включают между зажимами Л (линия) и 3 (земля) и вращают рукой рукоятку якоря генератора. Ток, генерируемый генератором, проходит по двум параллельным ветвям. Одна часть тока протекает от выпрямителя UD через сопротивления резисторов Rl, R2 и одну из обмоток измерительного механизма. Значение этого тока не зависит от значения измеряемого сопротивления. Другая часть тока протекает через вторую обмотку измерительного механизма, измеряемое сопротивление изоляции и сопротивления резисторов R3, R4. Следовательно, значение тока в этой обмотке зависит от значения измеряемого сопротивления. Таким образом, отклонение стрелки измерительного механизма зависит от соотношения токов в его обмотках. Поэтому при неизменном напряжении, развиваемом генератором, отклонение стрелки измерительного механизма зависит только от значения измеряемого сопротивления, что позволяет нанести на шкалу непосредственно Омы (или мегаомы и килоомы).

Якорь генератора достигает номинальной частоты при вращении рукоятки прибора с частотой 120 об/мин. На валу якоря помещен центробежный регулятор, обеспечивающий постоянство напряжения при увеличении частоты вращения якоря выше номинальной. На рис. 4, 6 показана электрическая схема мегаомметра М4100/5 на 2500 В, который по конструкции отличается от мегаомметра М4100/1—4 количеством конденсаторов и выпрямителем, собранным по схеме умножения напряжения.

Рис. 5. Схемы измерения сопротивления изоляции мегаомметрами: а — M4100/I—4 на пределе б — М4100/1 — 4 ка пределе «кW», в — М4 100/5 на пределе «МЙ», г — М4100/5 на пределе «кW»

Для исключения влияний поверхностных токов утечки, которые могут исказить результаты измерения сопротивления изоляции, в схемах некоторых приборов предусмотрен специальный третий зажим Э (экран), который, присоединен непосредственно к выводу генератора (рис. 4,б). В этом случае токи по поверхности увлажненного изолятора отводятся в землю, минуя обмотки измерительного механизма. Линейный зажим Л защищен охранным изолирующим кольцом. Схемы измерения сопротивлений изоляции мегаомметрами М4100/1—5 приведены на рис. 5, а — г. При измерении на пределе kW перемычку на одном из комплектных соединительных проводов подсоединяют к зажимам Л — 3, а измеряемое сопротивление — между зажимами 3 — W.

Технические характеристики мегаомметров М4100/1—5 приведены в табл. 1.

Перед измерениями необходимо убедиться в исправности мегаомметра. При вращении ручки генератора стрелка индикатора должна устанавливаться на отметку «с»» шкалы МОм, а при установке перемычки между выводами Л — 3 — на «0» этой же шкалы. В противном случае прибор считается неисправным.

Таблица I. Технические характеристики мегаомметров М 4100/1—5

Примечание. Технические показатели и схемы мегаомметров последних выпусков имеют незначительные изменения.

Запрещается приступать к измерениям, не убедившись в отсутствии напряжения па проверяемом объекте!

Рис. 6. Схема включения мегаомметра M4I00/5

В зависимости от измеряемого сопротивления подключение производят к соответствующим зажимам, например для мегаомметров М 4100/5 так, как показано на рис. 6.

Измерения мегаомметром осуществляют два человека: один вращает рукоятку генератора, другой касается частей цепи, подлежащих измерению. Отсчет производится после того, как стрелка займет устойчивое положение.

При измерении изоляции высоковольтного оборудования следует пользоваться мега-омметром на 2500 В, а при измерении низковольтного оборудования — на 100, 500 и 1000 В.

При проверке изоляции электрооборудования следят за тем, чтобы не подать повышенное напряжение на детали и элементы электроустановок с пониженным испытательным напряжением (конденсаторы, выпрямители, микросхемы и пр.).