У залежності від втрат повний опір конденсатора (котушки індуктивності) може бути представлений у вигляді еквівалентних схем двополюсників. Так для конденсаторів без втрат (), еквівалентна схема , для конденсаторів з малими втратами використовується еквівалентеа послідовна схема заміщення , для конденсаторів з великими втратами – еквівалентна паралельна схема заміщення.

Аналогічні схеми використовуються і для котушок індуктивності. Згідно ГОСТ 2519-67 встановлено 6 рядів номінальної ємності конденсаторів, представляючі собою ряди геометричної прогресії із знаменником , де n= 6, 12, 24, 48, 96 і 192. Допустимі відхилення ємності конденсаторів від номінальних значень визначені ГОСТ 9661-61, у відповідності з якою вони діляться на класи точності: І клас – ; ІІ клас – ; ІІІ клас – ; ІV клас – ; V клас – ; VІ клас – . Номінальну ємність маркують на конденсаторі повністю, а для мініатюрних конденсаторів використовують код, згідно якого ємності до 100 пФ виражаються в пікофарадах, позначаючи їх буквою “П”. Ємності від 100 пФ до 105 пФ виражаються в нанофарадах (буква “Н”), а ємності від 0.1 мкФ і вище – в мікрофарадах (буква “М”). При цьому, положення букви відповідає положенню коми між цифрами, що позначають ємність. Наприклад: 3пФ позначають 3п; 150 пФ = 0.15 нФ – Н15; 1500 пФ = 1.5 нФ – 1Н5; 0.015 мкФ – 15 Н; 0.15 мкФ – М15.

Котушки індуктивності по конструкції можуть бути з магнітними і немагнітними осердями або без осердь, циліндричні або плоскі, сталої або змінної індуктивності, каркасні або безкаркасні, одношарові або багатошарові. Класифікація котушок і конденсаторів більш детально розглянута у довідниках.

Слід мати на увазі, що реактивні опори в колах змінного струму виникають не тільки між обкладками конденсаторів і котушок індуктивності, а й електричними провідниками, витками обмоток електродвигунів, трансформаторів, дроселів, електровимірювальних приладів і т.п.

Облік впливу реактивних опорів на роботу реальних електричних кіл вимагає їх вимірювання. В робочих умовах вимірювання реактивних опорів здійснюється чотирма основними методами: амперметра-вольтметра, безпосередньої оцінки, нульовим (мостовим) і резонансним [2,11].

а) б)

Рисунок 9.1 – Схеми вимірювання ємності (а) та індуктивності (б)

методом амперметра і вольтметра

Рисунок 9.2 – Схема моста змінного струму

а) для конденсаторів б) для конденсаторів в) для конденсаторів

без втрат з малими втратами з великими втратами

Рисунок 9.3 – Схеми мостів змінного струму для вимірювання параметрів конденсатора

Метод амперметра-вольтметра

Цей метод є непрямим, найбільш простим і найменш точним, так як правило при його використанні вимірюється повний комплексний опір вимірювального об’єкта , що вносить значну похибку. Вимірювання рекомендується виконувати по схемам, зображених на рисунку 9.1

Вимірювана ємність обчислюється за формулою

,

а індуктивність

.

де UC і UL – напруга на обкладках конденсатора і зажимах котушки індуктивності.

При використанні цього методу необхідно знати робочу частоту (f). Різновидністю цього методу, що дозволяє одержати велику точність вимірювання, є метод чотирьох приладів, де поряд з амперметром і вольтметром у вимірювальне коло включається частотомір і ватметр. Вимірювальні опори при цьому розраховуються за формулами

; ;

,

де Pw – потужність, що вимірюється ватметром; f – покази частотомір; U, І – відповідно покази ватметра і амперметра.

Обидва описані методи є непрямими методами вимірювання L і С.

Нульовий метод

Більш точно L і С можуть бути виміряні нульовим методом (мостами змінного струму). В порівнянні з описаними вище методами вимірювання нульовий метод має суттєву перевагу, оскільки дозволяє порівнювати вимірювані індуктивності і ємності безпосередньо з мірами, які звичайно виконуються у вигляді декадних магазинів індуктивності і ємності, які входять у прилади порівняння.

Мости змінного струму

Мостом називають електровимірювальний прилад порівняння, який складається з чотирьох елементів, з’єднаних між собою в кільцеву схему так, що при цьому утворюються дві діагоналі, до однієї із яких (діагональ живлення) підключається джерело живлення, а до другої індикатор нуля (ІН). Ємності і індуктивності вимірюються мостами змінного струму, в діагональ живлення (ab) яку включається джерело синусоїдальної напруги (Uжив) з нормованою частотою , а у вимірювальну діагональ (cd) – індикатор високої чутливості. Чотири елемента кільцевої схеми утворюють плечі моста, які являються комплексними опорами (рисунок 9.2).

Умова рівноваги моста описується рівнянням або в комплексній формі

,

де – модулі, а – аргументи комплексних опорів плеч моста. З останньої рівності слідує, що міст змінного струму буде зрівноважений при умові, коли одночасно будуть рівні похідні модулів комплексних опорів протилежних плеч і суми їх аргументів

; .

Живлення моста може здійснюватись або від мережі змінного струму, або від генератора синусоїдальних коливань. В якості індикаторів нуля використовують гальванометри (при частоті 50 Гц), телефони з узгоджуючим трансформатором (в області звукових частот), лампові мілівольтметри (мікроамперметри), або електронно-променеві трубки.

Вимірювання ємності мостами змінного струму

Мости змінного струму, які призначені для вимірювання ємності, можуть бути трьох типів (рисунок 9.3).

При вимірюванні параметрів конденсаторів, які мають втрати, мости змінного струму зрівноважуються по двох параметрах. Процес зрівноваження полягає в по перемінному регулюванні цих параметрів.

Мости для вимірювання індуктивності

Вимірювання індуктивності L мостом змінного струму може бути виконано шляхом її порівняння або із зразковою індуктивністю, або із зразковою ємністю.

Універсальні мости дозволяють реалізувати будь-яку вимірювальну схему приведену на рисунках 9.2, 9.3.

Резонансні методи вимірювання ємності і індуктивності

У техніці високих частот вимірювання ємності і індуктивності здійснюється резонансними методами з використанням генераторів високої частоти (ГВЧ). Схема для вимірювання ємності резонансним методом приведена на рисунку 9.4.

При вимірюванні ГВЧ налаштовуються з допомогою лампового вольтметра (ЛВ) на резонансну частоту власних