ЛЕКЦИЯ 14.

 

Качество многих электрических цепей зависит от сте­пени соответствия их параметров требуемым значениям. Поэтому с измерением емкости С, индуктивности L и взаимной индуктивности М приходится встречаться час­то. Элементов электрической цепи, которые бы в чистом виде содержали только один из каких-либо перечислен­ных выше параметров, на практике не существует. На­пример, любой конденсатор помимо емкости характери­зуется также конкретным сопротивлением потерь и со­противлением изоляции между его обкладками; катушка индуктивности имеет также сопротивление проводника и межвитковую емкость. Однако на практике эти эле­менты электрической цепи часто представляют упрощен­ными схемами замещения, содержащими только два на­иболее существенных элемента (R и С; R и L), знание значений которых позволяет правильно судить о состоя­нии цепи.

На рис.14.1,а и б показаны эквивалентные схемы за­мещения и векторные диаграммы двух наиболее распро­страненных способов представления конденсаторов - по­следовательной и параллельной схемами замещения.

В таком конденсаторе ток опережает напряжение на угол, меньший 90°. Угол d, дополняющий угол между током и напряжением в цепи конденсатора до 90°, называется углом потерь. Конденсаторы принято характеризовать двумя параметрами: емкостью С и тангенсом угла ди­электрических потерь tg d. Как видно из рис.14.1,а, в последовательной схеме tgd отражает отношение паде­ний напряжений на активном сопротивлении и емкости, а в параллельной схеме рис.14.1,б - отношение токов.

При измерении параметров катушки индуктивности в ней обычно выделяют и измеряют значения индуктивно­сти L и сопротивления потерь R (рис.14.2) или доброт­ности Q, под которой понимают отношение индуктивного сопротивления катушки к активному:

Q = wL/R.

Мосты для измерения емкости и угла потерь конденсаторов. На рис.14.3,а,б показаны мостовые схемы для измерения параметров конденсаторов с последователь­ной и параллельной схемами замещения. До­пустим, что конденсатор, параметры которого измеряют­ся, включен в первое плечо моста и мост уравновешен.

В таком случае справедливо равенство

.

Для схемы рис. 14.3, а

Подставив эти значения в уравнение равновесия моста, получим:

Приравняв отдельно действительные и мнимые части этого соотношения, найдем:

Для схемы рис. 14.3, б

Подставив эти выражения в уравнение равновесия моста, получим:

Из последнего уравнения следует

Мосты для измерения индуктивности и добротности катушек индуктивности. Катушка индуктивности, параметры которой измеряются, включается в одно из плеч четырехплечего моста, например в первое плечо . Чтобы мост можно было уравновесить, по крайней мере одно из оставшихся плеч должно содержать реактивность в виде индуктивности или емкости. Предпочтение отдают емкости, так как катушки индуктивности по точности изготовления уступают конденсаторам, а стоят значительно дороже. Схема такого моста показана на рис. 14.4.

Здесь

При равновесии моста согласно общему уравнению равновесия справедливо

Приравняв отдельно действительные и мнимые части, получим два условия равновесия:

Добротность катушки Q выражается через найденные значения :

.

Уравновешивается такой мост регулировкой и . Значение пропорционально индуктивности, а - добротности измеряемой катушки. Недостаток рассмотренной схемы – плохая сходимость моста при измерении параметров катушек с низкой добротностью. Если , процесс уравновешивания уже затруднен, а при уравновешивание моста практически невозможно. Измерение параметров катушек индуктивности с низкой добротностью производится с помощью шестиплечего моста.

 

Определение места повреждения кабельных линий.

К наиболее характерным повреждениям кабельных линий относятся замыкание между жилами или между жилой и изоляцией, обрыв жилы и ее замы­кание на землю или на изоляцию. Место повреждения кабеля в этих случаях оп­peдeляют различными способами. Наи­более распространенный из них способ сравнения, или петли. Его применяют при пробое изоляции или при замыка­нии между жилами, когда сопротивле­ние места повреждения не превышает 1000 Ом. Если сопротивление места по­вреждения большое, его предварительно «прожигают» большим током. Для опре­деления расстояния до места поврежде­ния кабеля применяют специальные мосты (типа КМ-61С или Р333),называемые кабельными. В таких приборах в зависимости от длины кабельной линии используют две разновидности мостовых схем (еще их называют петлями) – Варлея и Муррея.

Рис. 14.5. Схемы кабельных мостов постоянного тока: а – Варлея; б – Муррея.

 

В схеме Варлея (рис. 14.5,а) кабельную линию включают в мост вместо одного из его плеч. При равновесии моста неизвестное сопротивление можно вычислить по формуле

,

где R_л – сопротивление линии.

Тогда расстояние до места повреждения кабеля

,

где ρ и s – удельное сопротивление материала и площадь сечения жилы кабеля.

В схеме Муррея (рис.14.5,б) кабельную линию включают вместо двух плеч моста. В этом случае условием его равновесия будет равенство

.

Отсюда

,

а расстояние до места повреждения

.

Выбор схемы моста для определения расстояния до места повреждения кабельной линии зависит от сопротивления линии, т.е. от ее протяженности. В линиях большой протяженности целесообразно использовать схему моста Муррея.