Pomiar małych rezystancji

Pomiary małych rezystancji wykonuje się przy badaniu rezystancji połączeń: spawanych, szyn wyrównawczych, styków, połączeń kabli oraz cewek o niskiej oporności. Również mierniki do pomiaru małych rezystancji mogą być wykorzystywane do badania uzwojeń urządzeń elektrycznych, takich jak transformatory lub silniki. Próby te obejmują także kontrolę jakości połączeń lutowanych, ciągłości przewodów uziemiających.

Pomiary małych rezystancji można wykonywać kilkoma metodami. Najpopularniejsze, to metoda techniczna oraz pomiar mostkiem Thomsona (mostkiem sześcioramiennym). Dla małych wartości rezystancji, rzędu mikroomów, znaczącą rolę odgrywają rezystancje przewodów oraz rezystancje zestyków w miejscach połączeń, dlatego konstrukcja mostka zapewnia osobne zaciski prądowe i napięciowe przy rezystorach R_x i R_p. Zaleca się, aby wszystkie pozostałe rezystory miały oporność 1000-krotnie większą niż oporności doprowadzeń.

 

 

W stanie równowagi mostka prąd płynący w gałęzi galwanometru równy jest zero. Wzór na rezystancję mierzoną wynosi:

Na dokładność pomiaru mostkiem Thomsona ma wpływ uchyb od nieczułości, który dla małych rezystancji rzędu R_x=10-6..10-5Ω jest szczególnie widoczny. Dokładność zależy także od błędu odtworzenia wzorca, związanego z jakością wykonania poszczególnych elementów mostka. Podczas pomiaru mogą występować dodatkowe błędy, wynikające z przeciążeń prądowych oporników badanego i porównawczego, zmian temperatury oraz występowania dodatkowych sił elektromotorycznych w układzie.

Ze względu na wady i ograniczenia tradycyjnych mostków technicznych, istnieje obecnie tendencja do konstruowania elektronicznych mierników do pomiarów małych rezystancji w zakresie od pojedynczych mikro do kilkuset omów. Przyrządy pozwalają mierzyć bardzo małe rezystancje z rozdzielczością nawet do 0,1mΩ. Ważną cechą nowoczesnych mikroomomierzy jest prostota obsługi, zastosowanie różnych trybów pomiarowych i możliwość współpracy z komputerem.

Przyrządy te mierzą rezystancję metodą techniczną. Dowolny element przewodzący prąd można opisać wzorem zgodnie z prawem Ohma:

U_x - spadek napięcia na danym elemencie,
I - natężenie płynącego prądu,
R_x - mierzona rezystancja.

 

Układ z poprawnie mierzonym napięciem stosuje się przy małych rezystancjach, gdy prąd płynący przez mierzony element, jest wielokrotnie większy od prądu woltomierza mierzącego spadek napięcia na tym obiekcie. Rezystancję otrzymaną w wyniku pomiaru oblicza się z zależności:

I_V - prąd płynący przez woltomierz.

Przy bardzo dużej rezystancji woltomierza, prąd płynący w jego obwodzie jest pomijalnie mały, dlatego na wynik pomiaru nie wpływa rezystancja przewodów pomiarowych. Jest to tak zwana metoda czteroprzewodowa. Taki rodzaj pomiaru, eliminujący wpływ rezystancji przewodów zastosowany został w mierniku małych rezystancji Sonel MMR-620.

Pomiary przyrządem Sonel MMR-620 oraz Sonel MMR-630

Ze względu na bardzo małe wartości mierzonych rezystancji zastosowano metodę czteroprzewodową, która umożliwia wykonywanie dokładnych pomiarów bez uwzględniania wpływu rezystancji przewodów pomiarowych. Nie ma więc potrzeby ręcznej kalibracji miernika i przewodów pomiarowych, jednak istnieje taka możliwość (w przypadku zastosowania np. innego rodzaju końcówek pomiarowych), przy czym zawsze można wrócić do ustawień kalibracji fabrycznej urządzenia.

Rys. 1. Miernik przyłącza się do badanego obiektu zgodnie z rysunkiem.

 

Należy zwrócić uwagę na to, aby przewody napięciowe były dołączone do gniazd U₁ i U₂, a prądowe do gniazd I₁ i I₂ (skrajne zewnętrzne). Należy także dobrać właściwie końcówki pomiarowe, gdyż dokładność wykonywanych pomiarów zależy od jakości wykonanych połączeń. Muszą one zapewniać dobry kontakt i umożliwiać niezakłócony przepływ prądu pomiarowego.

Przed rozpoczęciem pomiaru, należy wybrać przełącznikiem obrotowym maksymalny prąd pomiarowy z zakresu od 0,1mA do 10A. Zakres pomiarowy i tym samym prąd wybierany jest ręcznie lub automatycznie. W niektórych przypadkach (np. przekroczenie dopuszczalnej mocy wydzielanej na obiekcie) może być pożądane ograniczenie maksymalnego prądu przepływającego przez badany obiekt. MMR-620 posiada blokadę pozwalającą na ustawienie górnej dopuszczalnej wartości prądu pomiarowego.

Przyrząd mierzy rezystancję wywołując przepływ prądu przez mierzony obiekt (przewodami prądowymi), jednocześnie kontrolując spadek napięcia na zaciskach przewodów napięciowych. Przerwa w którymkolwiek obwodzie zostanie odpowiednio zasygnalizowana, a pomiar rezystancji nie będzie możliwy.

Tryb pracy

Użytkownik wybiera sposób przeprowadzenia pomiaru w jednym z kilku dostępnych trybów:

• w trybie ręcznym każdy pomiar musi zostać wyzwolony przez obsługującego za pomocą przycisku `Start`,
• w trybie automatycznym pomiar rozpoczyna się, w momencie podłączenia ostatniego zacisku pomiarowego,
• dla ciągłego trybu pomiary wykonywane są cyklicznie co 3 sekundy.

Pomiary można wykonywać prądem płynącym tylko w jednym kierunku lub w dwóch przeciwnych kierunkach. Badanie prądem jednokierunkowym przyspiesza pomiary, natomiast próba prądem dwukierunkowym eliminuje błędy wynikające z obecności w mierzonym obiekcie wewnętrznych napięć i sił elektrotermicznych. Przy pomiarze prądem dwukierunkowym, jako wynik główny wyświetlana jest wartość średnia rezystancji z dwóch pomiarów, przy prądach płynących w przeciwnych kierunkach. Oprócz tego wyświetlane są wyniki uzupełniające, czyli rezystancja RF przy prądzie płynącym w umownym kierunku `do przodu` i rezystancja RR przy prądzie płynącym w umownym kierunku `wstecz`.

Normalny czas trwania pomiaru wynosi 3 sekundy. W celu zmierzenia obiektu o charakterze indukcyjnym można wybrać wydłużony czas pomiaru. Dla obiektów o dużej indukcyjności czas pomiaru wydłuża się do kilku minut a po skończonym pomiarze następuje rozładowanie mierzonego obiektu. Istnieje możliwość zastosowania przyspieszonego trybu pomiaru urządzeń o charakterze indukcyjnym (tryb FAST), który przy nieznacznie dokładności przyspiesza procedurę pomiarową.

Kolejnym trybem pracy jest okienkowy tryb pracy, umożliwiający ustawienie górnej i dolnej granicy, pomiędzy którymi ma znaleźć się wynik pomiaru. Wyniki poza tym zakresem są sygnalizowane dwoma długimi sygnałami dźwiękowymi. Granice dopuszczalnego zakresu zmienności wyników ustalane są przez użytkownika. W przypadku używania trybu automatycznego i ciągłego, przekroczenie ustawionych zakresów spowoduje przerwanie serii pomiarów i oczekiwanie na reakcję mierzącego.