MASURAREA REZISTENTELOR PRIN METODE INDUSTRIALE

MASURAREA REZISTENTELOR PRIN METODE INDUSTRIALE

1. Generalitati

Rezistenta este o marime fizica a carei masurare se face intr-un larg interval valoric, de la 10^-8 Ω (rezistente de contact) si pana la 10¹⁸Ω.

Rezistenta se poate masura fie in c.c., fie in c.a., si in consecinta s-a dezvoltat o mare varietate de metode de masurare in functie de intervalul valoric, frecventa, eroare admisibila, cerinte impuse modului de afisare (analogic sau digital).

Alegerea unei anumite metode este conditionata in principal de ordinul de marime prezumat pentru rezistenta si de precizia impusa masurarii.

In curent continuu rezistenta unui receptor pasiv este definita ca raportul dintre tensiunea la bornele sale si curentul care-l strabate :

In curent alternativ rezistenta unui receptor pasiv este definita ca raportul dintre puterea activa consumata de receptor si patratul valorii efective a curentului alternativ care-l starbate:

Rezistenta in c.c. a unui receptor este constanta; in c.a. rezistenta variaza in functie de frecventa tensiunii de alimentare, ca o consecinta a efectului pelicular, a pierderilor prin curenti turbionari si prin histerezis.

In curent alternativ, masurarea rezistentei se face printr-o metoda indirecta: se determina puterea consumata de receptor cu un wattmetru, iar cu un ampermetru se masoara valoarea efectiva a curentului ce strabate rezistenta.

Limita superioara de frecventa a aparatelor trebuie sa fie mai mare decat frecventa la care se masoara rezistenta.

Metodele industriale de masurare a rezistentelor sunt: metoda substitutiei, metoda rezistentei aditionale, metoda voltmetrului, metoda ampermetrului si a voltmetrului.

1. Metoda substitutiei - este o metoda directa de masurare a rezistentelor folosind un singur aparat indicator: ampermetru (miliampermetru) sau voltmetru. Precizia de masurare a rezistentei R_x este independenta de clasa de precizie a aparatului folosit.

In schemele din figura, rezistenta necunoscuta R_x se monteaza in paralel cu o rezistenta etalon de comparatie R_c reglabila, de valoare cunoscuta (rezistenta in decade).

Metoda implica doua masurari si anume: comutatorul K inchis, K₁ pe pozitia "a" se introduce in circuit rezistenta necunoscuta R_x si se citeste indicatia aparatului (A sau V). Se comuta apoi K₁ pe pozitia "b", introducand in circuit rezistenta etalon R_c, care se regleaza pana se obtine aceeasi indicatie a aparatului indicator. Cei doi curenti sau tensiuni fiind egali (egale), rezulta ca valoarea marimii de masurat R_x este egala cu valoarea marimii reglate R_c (R_x=R_c).

Precizia de masurare depinde de precizia cu care se cunoaste rezistenta R_c si de stabilitatea sursei de tensiune E.

2. Metoda rezistentei aditionale - este o metoda indirecta de determinare a rezistentelor, folosind urmatoarea schema (fig. c) in care:

mA - miliampermetru;

R_x - rezistenta necunoscuta;

R_c - rezistenta etalon in decade;

K, K₁ - intrerupatoare cu o pozitie.

Se alimenteaza montajul cu tensiune inchizand K. Pentru prima masurare K₁ inchis, deci rezistenta etalon R_c (pentru care se stabileste o anumita valoare) este scoasa din circuit, se masoara cu miliampermetrul mA curentul I_x absorbit de rezistenta necunoscuta R_x. Deschizand intrerupatorul K₁ (introducand deci in circuit rezistenta etalon R_c cunoscuta), curentul va scadea la valoarea I_x0. Se determina prin calcule rezistenta R_x.

3. Metoda voltmetrului - se utilizeaza pentru masurarea rezistentelor foarte mari, comparabile cu rezistenta interna a voltmetrului care se utilizeaza (fig. d).

Cand comutatorul K este pe pozitia 1, voltmetrul V cu rezistenta interna R_v va masura tensiunea U₀, la bornele sursei, (E = 2 - 4V).

Se comuta comutatorul K pe pozitia 2, voltmetrul indicand tensiunea U_x. Avand rezistenta interioara R_v a voltmetrului, masurand tensiunile U₀ si U_x , se determina rezistenta necunoscuta R_x.

4. Metoda ampermetrului si voltmetrului de masurare a rezistentei este o metoda indirecta. Ampermetrul si voltmetrul folosit trebuie sa fie de precizie ridicata.

Dupa modul de legare a voltmetrului fata de ampermetru se disting: montajul amonte (fig. e) si montajul aval (fig. f).

Notand cu U si I indicatiile voltmetrului si ampermetrului, si cu relatia: valoarea aproximativa a rezistentei de masurat, se comite o eroare sistematica de metoda ce trebuie corectata.

Expresiile corecte ale rezistentei se stabilesc tinand seama de consumurile aparatelor de masura (se cunosc: R_A - rezistenta interna a ampermetrului si R_v - rezistenta interna a voltmetrului).

e)

a). In montaj amonte - relatia corecta de calcul se stabileste tinand seama de caderea de tensiune pe rezistenta ampermetrului.

Eroarea sistematica de metoda se calculeaza cu relatia:

,

iar eroarea relativa in montaj amonte este:

Eroarea relativa de metoda in montaj amonte este pozitiva si cu atat mai mica, cu cat rezistenta R_x de masurat este mai mare decat rezistenta interna R_A a ampermetrului.

b). In montaj aval - relatia corecta de calcul se stabileste tinand seama de curentul ce trece prin voltmetru:

f)

Eroarea absoluta sistematica de metoda se calculeaza cu relatia:

unde:

, dar (fig. f.)

deci:

Eroarea relativa pentru montajul aval va fi:

Eroarea relativa de metoda in montajul aval este negativa si cu atat mai mica cu cat rezistenta R_x de masurat este mai mica decat rezistenta R_V a voltmetrului.

In concluzie, pentru masurarea unei rezistente mai mici se va adopta montajul aval, iar pentru o rezistenta mare - montajul amonte.

Schema de montaj pentru metoda voltampermetrica este urmatoarea: fig. g).

g)

V - voltmetru

A - ampermetru

K - comutator cu doua pozitii pentru realizarea montajelor amonte si aval

R_x - rezistenta necunoscuta

5. Modul de lucru si chestiuni de studiat

a). Se realizeaza montajul din fig. a, facandu-se masuratori conform descrierii de la punctul 1.

b). Se realizeaza montajul din fig. c, se alimenteaza cu tensiune continua de 4V si se fac citiri conform descrierii de la punctul 2, citiri care se trec in tabelul urmator, efectuandu-se calculele.

Metoda rezistentei aditionale:

c). Se realizeaza montajul din fig. d, se alimenteaza cu o tensiune continua de 4V. Se citesc tensiunile U₀ cand si U_x cand . Se trec in tabel si se determina rezistenta R_x (care va fi o rezistenta in decade de 10000 Ω sau mai mare).

Metoda voltmetrului:

d). Se realizeaza montajul din fig. g. Se alimenteaza pe rand cu tensiunile alternative: 127V si 220V.

Se fac citirile aparatelor (A si V) pentru montajul amonte () si pentru montajul aval (), trecandu-se in tabel. Cunoscandu-se rezistentele R_A si R_V se determina R_X.

Metoda voltmetrului si ampermetrului: