Измерение ёмкости.

Диапазон измерения емкости — 1 пФ...1ОО мкФ (множитель 10^-12 — приставка пико; множитель 10^-6 — приставка микро). Выбор метода зависит от измеряемой емкости, условий измерения (температуры окружающей среды, частоты и величины питающего напряжения), требуемой точности и наличия СИ.

Косвенные измерения — это методы амперметра и вольтметра; амперметра, вольтметра и ваттметра. Прямые измерения — мостовые методы и метод непосредственной оценки.

При измерении емкости и тангенса угла диэлектрических потерь используются:

• мосты переменного тока (с ручным уравновешиванием). Диапазон измерения: емкости — 10 пФ... 1 мкФ; тангенса угла потерь — 0, 001... 1; классы точности: 0, 1; 0, 2; 0, 5; 1, 0; 2, 0; 5, 0;

• цифровые мосты. Диапазон измерения: емкости — 1 пФ..100 мкФ; тангенса угла потерь — 0, 0001... 1; классы точности: 0, 02; 0, 05;

• фарадметры с электромагнитным и электродинамическим ИМ на принципе логометра. Их применяют при грубых измерениях относительно больших емкостей. На этом принципе может быть построен и генриметр. Диапазон измерения: 1... 10 мкФ; классы точности: 1, 0; 1, 5.

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. 11.13, а, б показаны эквивалентные схемы замещения и векторные диаграммы двух наиболее распространенных способов представления конденсаторов — последовательной и параллельной схемами замещения.

Эквивалентная схема замещения и векторные диаграммы конденсаторов.

а – последовательная схема замещения; б – параллельная.

В таком конденсаторе ток опережает напряжение на угол, меньший 90°. Угол δ, 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 δ. Как видно из рис. 11.13, а, в последовательной схеме tg δ отражает отношение падений напряжений на активном сопротивлении и емкости, а в параллельной схеме рис. 11.13, 6 — отношение токов.

Таким образом, для измерения параметров конденсаторов необходимы методы и аппаратура, позволяющие производить раздельное измерение активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления.

При выборе метода измерения и производстве измерений необходимо иметь в виду, что емкость С зависит от частоты переменного тока, напряжения, температуры и т. п.

Если тот или другой фактор влияет на измеряемую величину и им пренебречь нельзя, то при измерении необходимо создать те же условия, в которых измеряемый объект будет находиться при его эксплуатации. Если зависимость между влияющим фактором и измеряемой величиной известна, то измерение можно проводить в любых условиях, но после измерения сделать соответствующий пересчет результата измерения.