KOMPENSATORY:

-NAPIĘCIA STAŁEGO

Pomiar napięcia elektrycznego metodą kompen. polega na porównaniu napięcia mierzonego Ux ze znaną wartością napięcia wzorcowego Uw.

W układzie na rys. galwanometr reaguje na różnicę napięć Ux i Uw .Przez zmianę wartości napięcia wzorcowego można doprowadzić wskazanie galwanometru do zera. Stan kompensacji osiąga się wówczas gdy galwanometr nie wskazuje różnicy potencjałów (przepływu prądu) a więc przy Ig=0 uzyskuje się Ux=Uw. Zasada kompensacji napięć jest wykorzystywana w kompensatorach przeznaczonych do pomiaru napięć stałych bez poboru prądu z obwodu kontrolowanego. W momencie odczytu kompensatory nie pobierają prądu co jest ich istotną zaletą, ponieważ wielkość mierzona nie jest zniekształcona przez urządzenie pomiarowe.

-KOM. O REGULOWANYM PRĄDZIE

Wartość prądu roboczego Ir, regulowaną oporni. Rr mierzy amperomierz. Napięcie mierzone Ex porównuje się ze spadkiem napięcia na stałym oporniku wzorcowym Rk. W układzie skompensowanym Ig=0 mierzone napięcie wyznacza się na podstawie wskazania amperomierza i znanej wartości Rk czyli Ex=Ir⋅Rk

Wady: mało dokładny, małe zakresy napięcia

-KOM. STAŁOPRĄDOWE (podwójna kompensacja)

Prąd roboczy Ir o stałej i znanej wartości powoduje na oporniku Rk spadek napięcia porównywany z mierzonym napięciem Ex. Regulując opornik potencjometryczny rk doprowadza się układ do kompensacji. Przy Ig=0 napięcie jest określone wzorem:

Ex=Ir⋅Rk

Kompensator Feussnera- należy do układów o stałym prądzie roboczym i dużej rezystancji. Regulację napięcia kompensującego Uk dokonuje się za pomocą nastawnego dzielnika napięcia. Dzielnik taki powinien zapewnić stałość rezystancji w obwodzie prądu roboczego, niezależnie od położenia przełączników dzielnika. Zastosowanie podwójnych dekad Feussnera umożliwia budowę dzielnika o dowolnej liczbie stopni regulacji napięcia kompensującego.

Prąd roboczy dekady przepływa zawsze przez 10 oporników o jednakowych wartościach nominalnych, niezależnie od położenia szczotek przełącznika. Oznacza to ,że rezystancja dekady na dekady na drodze prądu Ir jest stała. Napięcie kompen. występujące na górnej części dekady zależy od zacisku ustawienia przełącznika i może przyjmować wartości od 0 do 10 R⋅Ir z podziałem dziesiętnym.

Wady: duża liczba zestyków w przełącznikach, duża rezystancja kompensatora co ma wpływ na ograniczenie czułości układu.

KOMPEN. NAPIĘCIA PRZEMIENNEGO:

Występuje wówczas, gdy galwanometr prądu przemiennego włączony między dwa napięcia o jednakowej częstotliwości wykazuje brak różnicy potencjałów(porównywane napięcia są równe i przeciwnie skierowane). Komp. te wykorzystuje się do pomiaru wartości skutecznej napięcia sinusoidalnego oraz jego fazy bez poboru prądu z obwodu kontrolowanego. Ich dokładność jest sporo mniejsza niż komp. napięcia stałego. Błędy pomiaru wynikają z następujących przyczyn: brak wzorca napięcia przemiennego, trudność uzyskania jednakowych kształtów napięć, wpływ na układ indukcyjności, pojemności itp.

Kompensator pracujący w układzie współrzędnych biegunowych:

Pomiar przemiennego napięcia Ux polega na takim dobraniu fazy oraz amplitudy napięcia Uk aby galwanometr nie wskazywał różnicy potencjałów. Proces kompensacji ilustruje wykres wektorowy. Napięcie Ug na galwanometrze jest różnicą wektorów napięcia mierzonego Ux i kompensującego Uk . Kąt β zmienia się za pomocą przesuwnika fazowego w taki sposób napięcia Ug miało minimalną wartość, wtedy oba napięcia są w fazie, po czym opornikiem Rk zmienia się moduł napięcia Uk do stanu gdy galwanometr wskaże zero(Ug=0),stąd: Ux=Uk=Ir⋅Rk.

Kompensatory tego rodzaju umożliwiają szybkie i dość dokładne określenie kątów fazowych między różnymi napięciami, odczytywanych z podziałki przesuwnika fazowego.

Kompensator pracujący we.współ. prostokątnych(k.Geygera)

Kompensację mierzonego napięcia Ux osiąga się przez zmianę nastawień oporników kompensacyjnych Rk1 i Rk2. Stan kompensacji wskazuje galwanometr. Równoważenie napięć wymaga nastawienia opornikiem Rk1 napięcia Uk1 przy którym galwanometr wskaże minimum odchylenia, a następnie opornikiem Rk2 zmiany napięcia Uk2, aż do sprowadzenia wskazania galwanometru do zera. Gdy Ug=0 występuje równość Ux=Uk, Uk1=Ir1⋅Rk1 Uk2=Ir2⋅Rk2 Uk =pierwiastek z (U²_k1+U²_k2), tgβ=Uk2/Uk1

Dokładność pomiaru komp. napięcia przemiennego jest znacznie ograniczona klasą dokładności zastosowanych mierników. Podstawowy błąd pomiaru kompensatorów napięcia przemiennego wynoci zwykle 0,5%.

BŁĘDY POMIAROWE ZA POMOCĄ KOMP.

1) U_K=R_N⋅J_K |δ_Uk| = |δ_Rn| + |δ_Ik|

|δ_Uk|_graniczny = |δ_Rk| + |δ_Ik| + |δ_C|

|δ_C| = |ΔU_min| / |U_K| - błąd nieczułości

2) J_K = U_N / R_K^' -dla wartości nastawionej

U_K = R_K⋅( U_N / R_K^') R_K -nastawiona przy pierwszej kompensacji

|δ_Uk|_graniczny = |δ_Rk| + |δ_Un| + |δ_Rk'|

KOMPARATORY- są to kompensatory napięcia stałego wyposażone w przetwornik termoelektryczny, umożliwiający porównanie czyli komparację wartości skutecznej prądu przemiennego z prądem stałym. W komparatorach stosuje się próżniowe przetworniki termoelektryczne o małym prądzie znamionowym grzejnika i o znamionowym napięciu wyjściowym termoelementu przy jednym termoogniwie.

Komparatory służą do pomiarów wartości skutecznych prądów i napięć przemiennych o częstotliwościach od 20Hz do 20KHz, zakresy pomiarowe to od 10 mA do 6A i od 0.5V do 1000V,błąd znamionowy wynosi okołó 0.02%-0,05%.

---