Merkmale der Messung kleiner und großer Widerstände

Der Widerstand ist einer der wichtigsten Parameter StromkreisBestimmung des Betriebs eines Stromkreises oder einer Anlage.

Das Erreichen bestimmter Widerstandswerte bei der Herstellung elektrischer Maschinen, Apparate, Geräte bei der Installation und dem Betrieb elektrischer Anlagen ist Voraussetzung für deren ordnungsgemäßen Betrieb.

Einige Widerstände behalten ihren Wert praktisch unverändert, während andere im Gegenteil sehr anfällig für Änderungen von Zeit zu Zeit aufgrund von Temperatur, Feuchtigkeit, mechanischer Anstrengung usw. sind. Daher sowohl bei der Herstellung elektrischer Maschinen, Apparate, Geräte als auch Bei der Installation elektrischer Anlagen muss zwangsläufig der Widerstand gemessen werden.

Die Bedingungen und Anforderungen zur Durchführung von Widerstandsmessungen sind sehr vielfältig. In manchen Fällen ist eine hohe Genauigkeit erforderlich, in anderen hingegen reicht es aus, einen ungefähren Widerstandswert zu ermitteln.

Abhängig vom Wert elektrische Widerstände sind in drei Gruppen unterteilt:

• 1 Ohm und weniger – geringer Widerstand,

• von 1 Ohm bis 0,1 Mohm – mittlere Widerstände,

• von 0,1 MOhm und mehr – hohe Widerstände.

Bei der Messung niedriger Widerstände müssen Maßnahmen ergriffen werden, um den Einfluss des Widerstands von Verbindungsdrähten, Kontakten und Thermo-EMF auf das Ergebnis der Messung auszuschließen.

Bei der Messung durchschnittlicher Widerstände können Sie die Widerstände von Verbindungsdrähten und Kontakten sowie den Einfluss des Isolationswiderstands ignorieren.

Bei der Messung hoher Widerstände müssen das Vorhandensein von Volumen- und Oberflächenwiderständen, der Einfluss von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und anderen Faktoren berücksichtigt werden.

Messeigenschaften mit geringem Widerstand

Zur Gruppe der kleinen Widerstände gehören: Ankerwicklungen elektrischer Maschinen, Widerstände von Amperemetern, Shunts, Widerstände von Wicklungen von Stromwandlern, Widerstände von kurzen Leitern des Busses usw.

Bei der Messung niedriger Widerstände sollten Sie immer die Möglichkeit berücksichtigen, dass der Widerstand der Anschlussdrähte und transiente Widerstände das Messergebnis beeinflussen können.

Die Widerstände der Prüfleitungen betragen 1 x 104 – 1 x 102 Ohm, der Verbindungswiderstand – 1 x 105 – 1 x 102 Ohm

Bei transienten Widerständen bzw Kontaktwiderstände die Widerstände verstehen, auf die ein elektrischer Strom trifft, wenn er von einem Draht zum anderen fließt.

Übergangswiderstände hängen von der Größe der Kontaktfläche, von ihrer Art und Beschaffenheit – glatt oder rau, sauber oder schmutzig – sowie von der Kontaktdichte, der Anpresskraft usw. ab.Lassen Sie uns anhand eines Beispiels den Einfluss von Übergangswiderständen und Widerständen von Anschlussdrähten auf das Messergebnis verstehen.

In Abb. 1 ist ein Diagramm zur Widerstandsmessung anhand beispielhafter Amperemeter- und Voltmeterinstrumente.

Reis. 1. Falscher Anschlussplan für die Messung von Niederwiderständen mit Amperemeter und Voltmeter.

Angenommen, der erforderliche Widerstand rx beträgt 0,1 Ohm und der Widerstand des Voltmeters rv = 500 Ohm. Da sie parallel geschaltet sind, gilt rNS/ rv= Iv / Ix = 0, 1/500 = 0,0002, d. h. der Strom im Voltmeter beträgt 0,02 % des Stroms im gewünschten Widerstand. Somit kann der Strom des Amperemeters mit einer Genauigkeit von 0,02 % als gleich dem Strom im erforderlichen Widerstand angesehen werden.

Wenn wir die Messwerte des an die Punkte 1, 1′ angeschlossenen Voltmeters durch die Messwerte des Amperemeters dividieren, erhalten wir: U'v / Ia = r'x = rNS + 2рNS + 2рk, wobei r'x der gefundene Wert des erforderlichen Widerstands ist ; rpr ist der Widerstand des Verbindungsdrahtes; gk – Kontaktwiderstand.

Unter Berücksichtigung von rNS =rk = 0,01 Ohm erhalten wir das Messergebnis r'x = 0,14 Ohm, woraus der Messfehler aufgrund der Widerstände der Anschlussdrähte und Kontaktwiderstände 40 % beträgt – ((0,14 – 0,1) / 0,1 )) x 100 %.

Es ist zu beachten, dass mit einer Verringerung des erforderlichen Widerstands der Messfehler aus den oben genannten Gründen zunimmt.

Durch Anschluss eines Voltmeters an die Stromzangen – Punkte 2 – 2 in Abb.1, d Der gefundene Wert des gewünschten Widerstands rx «= U»v / Ia = rx + 2 rk enthält einen Fehler, der nur auf die Kontaktwiderstände zurückzuführen ist.

Durch den Anschluss eines Voltmeters wie in Abb. 2, zu den Potentialanschlüssen, die sich zwischen den Stromanschlüssen befinden, erhalten wir die Messwerte des Voltmeters U»'v ist kleiner als U «v der Größe des Spannungsabfalls an den Kontaktwiderständen und daher dem gefundenen Wert des erforderlichen Widerstands r » 'x = U»v / Ia = rx

Reis. 2. Der richtige Anschlussplan zur Messung kleiner Widerstände mit einem Amperemeter und einem Voltmeter

Somit ist der gefundene Wert gleich dem tatsächlichen Wert des erforderlichen Widerstands, da das Voltmeter den tatsächlichen Wert der Spannung am erforderlichen Widerstand rx zwischen seinen Potentialanschlüssen misst.

Die Verwendung von zwei Klemmenpaaren, Strom und Potenzial, ist die wichtigste Technik, um den Einfluss des Widerstands der Verbindungsdrähte und der Übergangswiderstände auf das Ergebnis der Messung kleiner Widerstände zu eliminieren.

Eigenschaften der Messung hoher Widerstände

Schlechte Stromleiter und Isolatoren haben einen hohen Widerstand. Beim Messen des Widerstands von Drähten mit geringer elektrischer LeitfähigkeitDämmstoffe und daraus hergestellte Produkte müssen Faktoren berücksichtigen, die den Grad ihrer Widerstandsfähigkeit beeinflussen können.

Zu diesen Faktoren zählt vor allem die Temperatur, beispielsweise beträgt die Leitfähigkeit von Elektrokarton bei einer Temperatur von 20 °C 1,64 x 10-13 1/Ohm und bei einer Temperatur von 40 °C 21,3 x 10-13 1/Ohm. Somit verursachte eine Temperaturänderung von 20 °C eine 13-fache Änderung des Widerstands (Leitfähigkeit)!

Die Zahlen zeigen deutlich, wie gefährlich es ist, den Einfluss der Temperatur auf Messergebnisse zu unterschätzen. Ebenso ist der Feuchtigkeitsgehalt sowohl des Testmaterials als auch der Luft ein sehr wichtiger Faktor, der die Größe des Widerstands beeinflusst.

Auch die Art des Stroms, mit dem die Prüfung durchgeführt wird, die Größe der geprüften Spannung, die Dauer der Spannung usw. können den Widerstandswert beeinflussen.

Bei der Widerstandsmessung von Isolierstoffen und daraus hergestellten Produkten muss auch die Möglichkeit des Stromflusses über zwei Pfade berücksichtigt werden:

1) durch das Volumen des getesteten Materials,

2) auf der Oberfläche des getesteten Materials.

Die Fähigkeit eines Materials, elektrischen Strom auf die eine oder andere Weise zu leiten, wird in diesem Witz durch den Widerstand charakterisiert, auf den der Strom trifft.

Dementsprechend gibt es zwei Konzepte: Volumenwiderstand, der 1 cm3 des Materials zugeordnet wird, und Oberflächenwiderstand, der 1 cm2 der Oberfläche des Materials zugeordnet wird.

Nehmen wir zur Veranschaulichung ein Beispiel.

Bei der Messung des Isolationswiderstands eines Kabels mit einem Galvanometer können große Fehler auftreten, da das Galvanometer Folgendes messen kann (Abb. 3):

a) Strom Iv, der vom Kern des Kabels zu seinem Metallmantel durch das Volumen der Isolierung fließt (der Strom Iv aufgrund des Volumenwiderstands der Kabelisolierung charakterisiert den Isolationswiderstand des Kabels),

b) Strom E, der vom Kern des Kabels zu seinem Mantel entlang der Oberfläche der Isolierschicht fließt (da der Oberflächenwiderstand nicht nur von den Eigenschaften des Isoliermaterials abhängt, sondern auch vom Zustand seiner Oberfläche).

Reis. 3. Oberflächen- und Volumenstrom im Kabel

Um den Einfluss leitender Oberflächen bei der Messung des Isolationswiderstands zu eliminieren, wird auf die Isolationsschicht eine Drahtspule (Sicherheitsring) aufgebracht, die wie in Abb. 4.

Reis. 4. Schema zur Messung des Volumenstroms des Kabels

Dann fließt der Strom Is zusätzlich zum Galvanometer und führt nicht zu Fehlern in den Messergebnissen.

In Abb. 5 ist ein schematisches Diagramm zur Bestimmung des spezifischen Massenwiderstands eines Isoliermaterials. – Platten A. Hier BB – Elektroden, an die die Spannung U angelegt wird, G – Galvanometer, das den Strom aufgrund des Volumenwiderstands von Platte A misst, V – Schutzring.

Reis. 5. Messung des Volumenwiderstands eines festen Dielektrikums

In Abb. 6 ist ein schematisches Diagramm zur Bestimmung des Oberflächenwiderstands eines Isoliermaterials (Platte A).

Reis. 6. Messung des Oberflächenwiderstands eines festen Dielektrikums

Bei der Messung hoher Widerstände muss auch auf die Isolation der Messanlage selbst geachtet werden, da sonst aufgrund des Isolationswiderstands der Anlage selbst ein Strom durch das Galvanometer fließt, der zu einem entsprechenden Messfehler führt.

Es wird empfohlen, vor der Messung eine Abschirmung zu verwenden oder eine Isolationsprüfung des Messsystems durchzuführen.