Curs 8

Compensatoare de tensiune

Compensatorul (potenţiometrul) de curent continuu este un dispozitiv care serveşte la

măsurarea directă a tensiunilor electrice şi a tensiunilor electromotoare continue prin

operaţii simple, precum şi la măsurarea indirectă a rezistenţelor, curenţilor şi puterii

electrice.

Compensatorul este utilizat în operaţiile de etalonare a aparatelor electrice de

măsurare, măsurările fiind de înaltă precizie (erori sub 0,01%).

Principiul metodei constă în compensarea tensiunii (sau t.e.m.) de măsurat cu o altă

tensiune (metoda opoziției), care poate fi variată şi cunoscută cât mai precis. Precizia

măsurării depinde de precizia cu care este cunoscută valoarea tensiunii de comparare.

Metoda de măsurare este tot o „metodă de zero”.

Principiul metodei de compensare:

ua sursă de alimentare pentru circuitul de lucru

R reostat de reglare a curentului de lucru Ia

uc tensiunea de compensare

IN indicator de nul

ux tensiunea necunoscută (de măsurat)

aacx

a

a

uR

rIruu

R

uI

0gI

Ig

r

R

uc

ux

Ia

ua

IN

Metoda de compensare curent constant ( .var;. rctIa )

rezistenţă constantă ( .;.var ctrIa )

8.1. Compensatoare de c.c.

a) Compensator de c.c cu curent constant (schema compensatorului cu substituţie şi

tarare (etalonare))

Ea sursa de alimentare

Ra reostat de reglare a curentului de lucru

k1 întrerupător de alimentare

R1 reostat de compensare

R2 reostat etalon

IN indicator de nul

k2 comutator

EN tensiunea etalon a elementului normal

Ex t.e.m. de măsurat

Ea

EN Ex

N x

k2

Ig rx RN

k1

R2 R1

Ra

Ia

IN

k2 N: etalonare (tarare) : Ig=0

N

Na

aNN

R

EI

IRE

k2 x: măsurare

N

N

xaxxR

ErIrE

curentul de lucru se fixează la o valoare comodă pentru calcule:

AIa

432 10;10;10

de exemplu:

3

3

3

10

65,101810:

;01865,1;10

x

N

N

xx

NN

Na

rR

ErE

ERalegeSe

VEAI

valoarea lui Ex în [V] va fi tocmai valoarea lui rx în [kΩ]

Erori: valoarea EN (eroarea constructivă 0,01% + eroarea datorată variaţei

temperaturii)

rezistenţe de contact, de izolaţie, tensiuni termoelectromotoare

constructive ale rezistoarelor decadice

instabilitatea sursei de alimentare Ea

reglarea şi citirea galvanometrului

b) Compensator de c.c cu rezistenţă constantă

la măsurări de tensiuni mici nu apar erori datorate rezistenţelor de contact

precizia este limitată de cea a instrumentului de măsură a curentului de lucru

Extinderea limitelor de măsurare la compensatoarele de c.c. se poate realiza astfel:

direct se pot măsura tensiuni până la 2V(comparabile cu EN)

extinderea se realizează cu divizoare de tensiune pur rezistive

+ ux

Ea

-

R

Ra

Ia

mA

IN

ax IRu

VuVuEx

u

R

uRIRu

R

u

RR

uI

xx

xx

x

xx

9,119:

1010

109

'

'

ux u’x spre compensator; u

’x=Ea

x1

x10

x100

I

R

9R

90R

8.2. Alte măsurători cu compensatorul de tensiune

a) Măsurarea curenţilor

b) Măsurarea rezistenţelor

RN

Ra

ux

Ix

-

+

etalonrezistentaRR

uI N

N

xx

k

N

x

xx

x

xx

N

x

xN

Ru

u

I

uR

uIRk

R

uI

uIRk

1

22

2

'

1

1

'

2,2

1,1

1’ 2 2

’ 1

Rx RN

Ra

ux

I

-

+

8.3. Compensatoare de c.a.

Compensarea în c.a înseamnă egalitatea tensiunii alternative cunoscute cu tensiunea

alternativă de măsurat. Se vorbeşte astfel de o compensare în:

amplitudine

fază

frecvenţă

factor de formă

Precizia este scăzută, deoarece instrumentul de lucru este, de obicei, Ampermetrul

electrodinamic (0,1 ...0,2%).

Se utilizează ca indicatoare de nul:

microvoltmetre electronice

osciloscoape specializate

galvanometre cu vibraţii (performanţe reduse)

Indicatoarele de nul sunt selective, măsurarea făcându-se pe armonica fundamentală a

tensiunii necunoscute.

a) Compensatoare de c.a. în coordonate polare

principiul şi schema

alimentarea compensatorului şi a circuitului de studiat se

face de la aceeaşi sursă de c.a

compensatoare în coordonate polare

compensatoare în coordonate rectangulare

1

+j

x c

xu

cu

cx

cx

j

c

j

x

cx uu

eueu

uu

cx

Tφ regulator de fază

instrument de măsură a curentului de lucru Ia

Ra reostat de reglare a curentului Ia

R reostat de compensare

IN indicator de nul

cx

axx

cx

cx

cx

Iruuu

uuIN

0

se modifică faza tensiunii de compensare (prin Tφ) până când cx primul

minim la IN

T S R

rx

~

ux

uc R

Ra

Ia

mA

IN

Tφ

mA

se modifică apoi rezistenţa R calibrată al doilea minim ( cx uu )

Obs.: R poate fi gradat direct în V (mV) se citeşte comod valoarea efectivă a

tensiunii măsurate

cx se citeşte pe ecranul gradat al Tφ

se pot măsura 1,5...15V; 0...1800

b) Compensatoare de c.a. în coordonate rectangulare

principiul şi schema

2xu

1xu

2cu

1cu

1

+j

x c

xu

cu

22

11

2121

cx

cx

ccxxcx

uu

uu

juujuuuu

0’

0

r2

uc2

uc1

C

B

ux

D

A M IN

uc

R1

Ra

I1

mA

R2

r1

I2

cuplaj inductiv mutual

(circuitele sunt parcurse

de doi curenţi defazaţi

cu 900)

1

2

2222

111

2121

211

2

2122

0

IR

MrIru

Iru

juujuu

uuIN

IIIR

MjIIMjRI

c

c

ccxx

cx

1

2

2

2

2

1

2

2

2

1

c

c

x

ccxxx

xx

u

uarctg

uuuuu

ejuu x

suma tensiunilor 2211 ; cccc juuuu (aflate în cuadratură şi fiind

reglabile) poate compensa xu situată în oricare dintre cele 4 cadrane.

uc2

uc1

uc

D

C

B

0, 0’

A