Dr. inż. W. K R U K O W S K I
P ro fe s o r P o lite c h n ik i L w o w s k ie j
NOWE METODY POMIARU OPORU OGNIW,
W SZCZEGÓLNOŚCI OGNIW NORMALNYCH I AKUMULATORÓW
S tre s z c z e n ie . P r z y p ra c a c h n ad u sta le n ie m p o ls k ic h p o d s ta w o w y c h w z o rc ó w s iły e le k tro m o to ry c z n e j w L a b o r a to rju m E le k tro te c h n ic z n e m P o lite c h n ik i L w o w s k ie j w y ło n iło się z a g a d n ie n ie p o m ia ru o p o ru o g n iw n o rm a ln y c h . Ż a d n a ze z n a n y ch d o ty c h c z a s metod n ie n a d a je się do p o m iaru oporu o g n iw n o rm a ln y c h . Z tego p o w o d u z o s ta ły przez a u to ra o p ra co w a n e n o w e m eto d y, p o le g a ją c e na z asad zie n a s tę p u jąc e j.
M ie r z y się ró ż n ice m ięd z y n ap ię c ie m o g n iw a badanego, p rz y ró ż n y c h jego o b cią że n ia ch , i niezm ienn em n ap ięcie m p om ocniczem , m o ż liw ie z bliżo n em do tego n a p ię c ia . Z a s a d a ta n a d a je się z aró w n o do p o m iaru o p o ru o g n iw o w y so k im o p orze i b a rd z o m a łe j o b cią ż a ln o ści, ja k ie m i są o g n iw a n o r
m alne, ja k i do p o m ia ru ogniw o b ard zo m a ły m oporze, j a k iem i są a k u m u la to r y . D o k ła d n e o m ó w ien ie n o w y c h m etod p o p rze d z a k r ó t k i p rz e g lą d i k r y t y k a z n a n y ch m eto d p o m ia ru oporu ogniw .
I. U w a g i w stę p n e .
D
L A u n ik n ię c ia n iep oroz u m ień , jest może w sk a z a n e p o d k r e ś lić o d ra z u n a w stęp ie, że p o d „o p o re m o g n iw a “ w n in ie js z e j p r a c y jest zaw sze ro z u m ia n a w ie lk o ś ć , n a z y w a n a p rz e w a ż n ie „o p o r e m w e w n ę tr z n y m " o g n iw a. T e n t r a d y c y jn y „ o p ó r w e w n ę tr z n y " p o ch o d zi jeszcze z czasów, k ie d y się d y s k u to w a ło n ad n a jk o rz y s tn ie js z y m o p o rem „ z e w n ę trz n y m ” i po do b n em i zag a d n ie n ia m i, n ie m a jące m i d zisiaj już żadnego p ra k ty c z n e g o znaczenia. N a z w a „o p ó r w e w n ę tr z n y " n ie m a log iczn eg o u z a sa d n ie n ia , g d yż jasnem jest. że je ż e li m ó w i się o oporze ja k ie g o ś o b jek tu , w d a n ym p rz y p a d k u og n iw a, to n ie u leg a, z d a je się, w ą tp liw o ś c i, że m a się n a m y ś li t y lk o ten opór, a n ie n a p rz y k ła d ja k iś in n y, p rz y łą c z o n y do jego z acisk ó w . Z re sz tą je ż e li jest m ow a o o p o ra ch tra n s fo rm a to ró w , g a lw a n o m e tró w i t. p., to także n ie m ó w i się n ig d y o o p o ra ch w e w n ę trz n y c h . Z a n a lo g icznych w z g lę d ó w d a le j b ęd zie ró w n ie ż zaw sze m o w a o sp ad ku n a p ię c ia o g n iw a, a n ie o „w e w n ę tr z n y m “ sp ad k u n a p ię cia. O m a w ia n e d a le j m e to d y p o m ia ru o p o ru o g n iw z o sta ł y o p ra co w a n e przez a u to ra n in ie js z e j p r a c y w L a b o ra to rju m E le k tro te c h n ic z n e m P o lite c h n ik i L w o w s k ie j, w z w ią z k u z
p ra c a m i n a d u stalen iem p o ls k ie j je d n o s tk i s iły e le k tro m o to ry c z n e j i jej w z o rcó w , to z naczy o gniw n o r m a ln y c h 1).
O p ó r o g n iw a n o rm aln eg o jest je d n ą z w ie lk o ś c i, c h a r a k te r y z u ją c y c h stan o g n iw a i p o m ia r oporu, w y k o n y w a n y w p e w n y c h o d stęp ach czasu, może dać cenne w s k a z ó w k i co do zm ian, z ach o d z ą cych w ogniw ie. W n ad e r obszernej lit e ra tu rz e, p o św ięco n e j og n iw o m n o rm a ln ym , s p ra w a oporu o g n iw n ie jest je d n a k p ra w ie z u p e łn ie p oru szan a, a to p r z y p u szcza ln ie d lateg o , że żad n a ze z n a n ych d o ty ch cz as m etod p o m iaru oporu o g n iw n ie n a d a je się do p o m ia ru o p o ru o gniw n o rm a ln y c h . P r z y o p ra co w a n iu n o w y ch m etod o k a z a ło się, że zasada, n a k tó re j te m e to d y z o s ta ły o p arte, d a je się w n ieco o d m ien nej fo rm ie zasto so w ać do w sz elk ieg o ro d z a ju ogniw , n ie w y łą c z a ją c a k u m u la to ró w , p rz y k tó r y c h znane m e to d y ró w n ie ż z aw o d zą. P o m ia r oporu może je d n a k i p rz y a k u m u la to ra c h m ieć duże znaczenie, je ż e li m eto d a p o m ia ru jest p ro sta i p ew n a. P o m ia r oporu a k u m u la to ró w , w y k o n y w a n y w p e w n y c h o d stęp a ch czasu, może m ieć jeszcze w ię k sze znaczenie p ra k ty c z n e , niż p o m ia r o p o ru o g n iw n o rm a l
n ych. W d a lsz y m ciąg u n in ie js z e j p r a c y b ęd ą o m a w ia n e t y l k o z a s a d y p o szcz eg ó ln ych m etod p o m iaru, czysto p r a k ty c z ne szczeg ó ły n ato m ia st b ęd ą n a o g ó ł p o m inięte.
II. D a w n e m e to d y p o m iaru o p o ru o g n iw i ic h k r y t y k a . P o m ia r y oporu ogniw g a lw a n ic z n y c h są w sta rsz y ch d z ie ła ch , tr a k tu ją c y c h o p o m ia ra c h e le k try c z n y c h , o m a w ia n e sto su n k o w o o b sz e rn ie 2). M e to d y , o p is y w a n e w ty c h d z ie ła ch ,
*) Z a s a d y o p is a n y c h niżej m etod p o m ia ru o p o ru o gniw z o s ta ły p o d an e przez a u to ra na p o sied zen iu O d d z ia łu L w o w skiego P o ls k ie g o T o w a rz y s tw a F iz y c z n e g o w d n iu 2 m a rca 1934 r.
P ra c o m nad u stalen iem p o ls k ic h jed n o ste k w ie lk o ś c i e le k try c z n y c h , w y k o n y w a n y m w s p ó ln ie przez G łó w n y U r z ą d M ia r i L a b o ra to rju m E le k tro te c h n ic z n e P o lite c h n ik i L w o w s k ie j, b ęd zie p o św ięco n a o d d z ieln a, b ęd ą ca w p rz yg o to w a n iu p u b lik a c ja .
2) P a t r z np. znane a n g ie lsk ie d zieło K e m p e ‘a i p o d rę cz n ik i K i 1 1 1 e r a.
p o c h o d z ą p o cz ę ś c i jeszcze z c za só w , k ie d y je d y n e m ź r ó d łe m p rą d u b y ły p ie rw o tn e o g n iw a g a lw an icz n e , sto so w an e
— p ra w ie w y łą c z n ie — do u rząd z eń te le g ra fic z n y c h . E l e k try c z n e p r z y r z ą d y m ie rn ic z e b y ły w ty c h czasach jeszcze b a rd z o n ie d o s k o n a łe i o g ra n ic z a ły się w ła ś c iw ie do gal- w a n o m e tró w lu s te r k o w y c h o ru ch o m y c h m agnesach i do sto su n k o w o m a ło d o k ła d n y c h z esp o łó w o p o ro w y ch . G a lw a - n o m e try b y ły p rz e d e w s z y stk ie m zdatne do m etod z ero w ych , w n a jle p s z y m ra z ie jeszcze do o k re ś le n ia sto su n k u n a tę żeń p rą d u . P r z y r z ą d ó w do w y k o n y w a n ia w p ro s ty i p e w n y sposób p o m ia ru n a tę ż e n ia p rą d u i n a p ię c ia w d o k ła d n ie u sta lo n y c h je d n o s tk a c h w t e d y jeszcze n ie b y ło .
W m ia rę ro z w o ju e le k tro te c h n ik i o g n iw a g a lw an icz n e o d s u w a ły się n a p la n co raz d a lsz y , i z a in te re s o w a n ie d la n ic h co raz b a rd z ie j m a la ło . J e s t w ię c z ro z u m ia łe , że w n o w s z y ch p o d r ę c z n ik a c h z d z ie d z in y p o m ia ró w e le k try c z n y c h p o m ia r y o p o ru o g n iw g a lw a n ic z n y c h są tra k to w a n e n a d e r p o w ie rz c h o w n ie a lb o n a w e t z u p e łn ie p o m ijan e. M n ie j z ro zu m ia łe jest n a to m ia st, że tam , gdzie się m ó w i o ty c h p o m ia r a c h 3), z n a jd u je m y te sam e m e to d y, k tó re są o p is y w a n e w n a js ta r s z y c h p ra w ie d z ie ła ch , ch o cia ż p r z y ob ecnym stanie te c h n ik i p o m ia r y te m ożna w y k o n a ć w sposób znacznie p ro s ts z y i d o k ła d n ie js z y .
M e t o d y p o m ia ru o p o ru o g n iw m ożna p o d z ie lić n a d w ie g r u p y : 1) p o m i a r s p a d k u n a p i ę c i a w o g n i w i e ; 2) m e t o d y m o s t k o w e . P o d z ia ł te n zresztą jest nieści- s ły , g d yż i p rz y m e to d ach m o stk o w y c h p o m ia r jest w ła ś c i
w ie o p a r ty n a p o ró w n y w a n iu sp a d k ó w n ap ię c ia . Is to tn ie js z y je s t m oże p o d z ia ł m etod w zależ n o ś ci od tego, czy do p o m ia ru jest u ż y t y p rą d s ta ły , c z y p r ą d zm ien ny. C z y n a le ż y u w a ż a ć za m ia ro d a jn ie js z e w y n ik i, o trzym a n e p rą d em s ta ł y m czy p rą d e m zm ien nym , to jest z ag a d n ie n iem sp ecjal- nem , k tó r e n ie b ęd z ie na tern m ie jsc u ob szern iej poruszane.
N ie u le g a je d n a k , z d a je się, w ą tp liw o ś c i, że w ięk sz e p r a k t y c z n e z n a c z e n ie p o s ia d a ją w y n ik i, o trz y m a n e p rz y p o m ia r a c h p rą d e m s ta ły m . T a k ie w a rto ś c i o p o ru c h a ra k te ry z u ją o g n iw o p o d w z g lę d em jego sp a d k u n a p ię c ia , k t ó r y w y s tę p u je p r z y jego p ra c y . C zęsto m o ż n ab y się w o g ó le o g ra n ic z y ć do o k re ś le n ia sp a d k u n a p ię c ia p rz y o k reślo n em ob ciążeniu , np.
p r z y n o m in a ln e m n atę ż en iu p rą d u danego ogniw a.
N o r m a ln ie p o m ia r y o p o ru o gniw , p rz y zasto so w an iu p rą d u stałeg o , są w y k o n y w a n e p r z y k ie ru n k u p rą d u w o g n i
w ie o d p o w ia d a ją c y m „ w y ła d o w a n iu " o g n iw a. W p e w n y c h p rz y p a d k a c h , p rz e d e w s z y s tk ie m p r z y a k u m u la to ra c h i o g n i
w a c h n o rm a ln y c h , jest je d n a k p o żąd ane, żeby p o m ia r b y ł w y k o n a n y i p r z y o d w ro tn y m k ie r u n k u p rą d u , t. zn. p rz y k ie ru n k u „ ła d o w a n ia " og n iw a.
1. M e t o d y p o m ia ru sp a d k u n a p ią c ia . D o tej g ru p y n a le ż ą m eto d y, p o le g a ją c e n a p o m ia rz e n a p ię c ia n a z a c is k a ch o g n iw a p rz y d w ó ch ró ż n y c h o b cią że n ia ch . W y c h o d z i się przy- te m z z a ło ż e n ia , że s iła e le k tro m o to ry c z n a w czasie w y k o n y w a n ia c ałeg o p o m ia ru p o s ia d a w a rto ś ć sta łą .
N a p ię c ie U n a z a c is k a c h o g n iw a, jego s iła e le k tro m o to r y c z n a E , o p ó r (m ie rz o n y ) R x i n atę żen ie p rą d u 7, p rz e p ły w a ją c e g o p rzez o gniw o, są z w ią z an e ró w n a n ie m następu- jąc e m
U = E - R X I . ... (1) I jest d o d atn ie, je ż e li o g n iw o się „ w y ła d o w u je " , u je m n e — je ż e li og n iw o jest „ ła d o w a n e ".
J e ż e li U i i U 2 o z n a cz a ją n a p ię c ia o g n iw a p rz y d w ó ch ró ż n y c h n a tę ż e n ia ch p rą d u 7i i /■_•, to o trz y m u je m y d w a r ó w n a n ia :
3) P a t r z np.. K o h l r a u s c h F . L e h r b u c h d er p r a k t i
schen P h y s ik , w y d . 16. L e ip z ig — B e r l i n 1930, p. 555 i L i n k e r , A . E le k tro te c h n is c h e M essk u n d e , w y d . 4. B e r l i n 1932 p. 27.
U , = E - R X I , ... (2 a) U S = E - R X I , ... • . (2b) Z ró w n a ń (2) w y n ik a :
W p r a k ty c e p o m ia r jest w y k o n y w a n y p ra w ie zaw sze w ten sposób, że m ie rz y się s iłę e le k tro m o to ry cz n ą E , c z y li n a p ię c ie n a z a c is k a ch nieo bciążo neg o o g n iw a ( U 1 E , / 1 = 0) i n a p ię c ie U o g n iw a ( U2 = U ) p rz y jak iem ś n atę żen iu p rą d u I = L . o trzym a n em przez p rz y łą c z e n ie do z a c is k ó w o g n i
w a jak ieg o ś oporu. O trz y m u je się w te d y n a p o d s ta w ie w zo ru (1) albo (3).
E i U , w z g lę d n ie o g ó ln ie U i i U 2, m ożna n a jd o k ła d n ie j z m ie rz yć z ap om ocą p rz y r z ą d u k o m p en sa cyjn eg o . W y n ik , o trz y m a n y z tego ro d z a ju p o m iaru, będ zie je d n a k t y lk o p o z orn ie b ard zo d o k ła d n y i d la teg o z asto so w an ie p rz y rz ą d u k o m p en sa cy jn eg o jest t y lk o n ie p o trz eb n ą k o m p lik a c ją . Z m ien n o ść s iły ele k tro m o to ry cz n e j i o p o ru o g n iw a jest p r a w ie zaw sze ta k znaczna, że d ąże n ie do w y k o n a n ia b ard zo
„d o k ła d n e g o " p o m ia ru jest z u p e łn ie b ezcelow e. P r z y p o m iarz e o p o ru p ie rw o tn y c h o g n iw g a lw a n ic z n y c h jest z u p e ł
n ie w y s t a r c z a ją c y p o m ia r n a p ię c ia zapom ocą dobrego p r z y rz ą d u ze s ta ły m m agnesem i ru ch o m ą c e w k ą o oporze conaj- m n iej o k o ło 100 ii n a 1 V z ak re su p o m iaru, c z y li o m a k s y m a ln y m poborze p rą d u , n ie p rz e k ra c z a ją c y m 10 m A . O p o ry o g n iw p ie rw o tn y c h su ch y ch i m o k ry c h są rzęd u k ilk u d z ie się tn yc h do k ilk u ohm ów i d la teg o p rz y z asto so w a n iu p r z y rz ą d ó w tego ro d z a ju m ożna bez z asto so w a n ia ja k ie jk o lw ie k p o p ra w k i u w ażać, że n ap ię c ie , zm ierzone p rz y o g n iw ie nie- o b cią ż o n em ró w n a się sile e le k tro m o to ry c z n e j. D o b re w s p ó ł
czesne p rz y r z ą d y , przezn aczo n e s p e c ja ln ie do p o m ia ru n a p ię ć p rz y p rą d z ie sta ły m , p o s ia d a ją zresztą o p o ry p rz e w a ż nie z n aczn ie w ięk sze, n o rm a ln ie conajm iniej 200 lł/ V (7 m ax.
5 m A ), a w p rz y rz ą d a c h s p e c ja ln y c h n a w e t do 10 000 <i/V i w y ż e j (7 max. 0,1 m A d n a w e t m n ie j) 4).
W lite ra tu r z e s p o ty k a się różne, p oczęści bardzo sk o m p lik o w a n e , n ie p rz e jrz y s te i z u p e łn ie p rz e sta rz a łe m e to d y p o m ia ru oporu ogniw . W y s t a r c z y tu w sp o m n ieć np. o m e
to d a c h O h m a i W a l t e n h o f e n a - B e e t z a 5). W z a sadzie w sz y s tk ie te m eto d y, o ile n ie są m eto d am i mostko- w em i, n ie są n iczem innem , ja k o d m ian a m i m e to d y p o m iaru sp a d k u n a p ię c ia , n ie m a ją c e m i je d n a k p rz y o b ecnym stanie te c h n ik i p o m ia ró w e le k try c z n y c h n a jm n ie jsz e j r a c ji b ytu.
2. M e to d y m ostkow e. M e to d y te p o le g a ją n a zasadzie m ostku W h e a t s t o n e ' a ; s p o ty k a się z aró w n o m eto d y p rą d u stałego, ja k i zm iennego. D o pierw szeg o ro d z a ju m e
tod n a le ż y n a p rz y k ła d s p o ty k a n a często w lite ra tu rz e m eto da M a n c e ' a . W ty m u k ła d z ie b a d a n e ogniw o jest w łą c z o ne w m o stek , p o d o b n ie ja k się w łą c z a in n e o p o ry, k tó r e m a
ją b y ć m ierzo n e w m ostku; jest ono je d y n e m ź ró d łe m s iły ele k tro m o to ry cz n e j w u k ła d z ie . P r z y w y k o n a n iu p o m iaru d o b ie ra się o p o ry w in n y c h g a łę z ia ch m ostku tak, a b y z n a j
d u ją c y się w jed n e j p rz e k ą tn e j g a lw a n o m e tr n ie z m ie n ia ł o d c h y le n ia p rz y z a m y k a n iu i o tw ie ra n iu w y łą c z n ik a w p rz e w o d zie, tw o rz ą c y m d ru g ą p rz ek ą tn ą . M e to d a M a n c e ‘a n ie ma o b ecnie już żadnego p ra k ty c z n e g o znaczenia, ja k zresztą w s z y s tk ie p odob ne m etody.
4) P r z e p is y V D E ( V D E 0807/1928 i V D E 0808/1928) p rz e w id u ją np. z asto so w a n ie p rz y rz ą d ó w o oporze n ie m n ie j
szym, niż 100 ii/V .
B) W a 1 1 e n h o f e n, v. Pogg. A n n a le n 134 (1868) p.
218 E T Z 12 (1891) p. 243 i B e e t z, v. Pogg. A n n a le n 142 (1871) p. 573 ja k ró w n ie ż K i 11 1 e r, E . H an d b u c h der E l e k tro te ch n ik , w y d . 2, t. I. S tu ttg a r t 1892 p. 357.
M o s tk i p rą d u zm iennego w zostaso w an iu do p om iaru o p o ru o g n iw są znane w ró ż n ych o d m ian ach . N a jp ro s ts z y m u k ła d e m jest z n a n y u k ła d K o h l r a u s c h a do p o m iaru oporu e le k tro litó w . W a d ą tego u k ła d u , p rz y w łą c z e n iu jak o n ie z n a n y o p ór jednego o gniw a, jest to, że w m o stku p ły n ą oprócz p rą d ó w zm ien nych jeszcze p r ą d y stałe, k tó r y c h ź ró d łe m jest b a d a n e ogniwo. P r ą d a m i tem i jest o b ciążone z a ró w n o to ogniw o, ja k i p rz y rz ą d z e ro w y (n a p rz y k ła d te lefo n ). W a d y te m ożna usunąć albo p rz y n a jm n ie j znaczn ie zm n iejsz yć, m ierząc jed no cześn ie opór d w ó ch w łą c z o n y c h p iz e c iw sobie, m o ż liw ie id e n ty c z n y c h ogniw . In n ą d o s k o n a l
szą m etodą, z ap o b ie g a ją cą p o w sta n iu p r ą d ó w sta ły c h , jest w łą c z e n ie w o d p o w ie d n ich g a łę zia ch m o stk a k o n d en sato ró w . Jń k o n a jle p sz ą w zasadzie fo rm ą tego ro d z a ju m o stka n a le ż y u w a ż a ć u k ła d N e r n s t a i H a a g n a . T a m eto d a jest je d n a k n a d e r sk o m p lik o w a n a i n ie m a w iększeg o p r a k ty c z nego zasto so w an ia, ja k zresztą w sz y s tk ie m e to d y m ostkow e p o m iaru oporu ogniw.
N a z ako ń czen ie tego k ró tk ie g o p rz e g lą d u z n a n ych m e
tod p o m iaru oporu o gniw n a le ż y stw ierd z ić, że je d y n ą sto so w an ą na szerszą sk alę m etodą jest p o m ia r n a p ię c ia nie- obciążonego i obciążonego o g n iw a zapom ocą od pow iedn ieg o p rz y rz ą d u w skazó w ko w eg o . P r ą d ..o b ciążen ia“ jest alb o m ie rz o n y zapom ocą am p erom ierza, albo o b licz a n y z w ie lk o ś ci z nanego oporu, u żyteg o ja k o o b cią że n ie. N ie sto i zresztą nic n a p rzeszk o dzie do w y k o n y w a n ia tego ro d z a ju p o m ia ró w i p rz y „u je m n e m " n atężen iu p rą d u . J e ż e li tego ro d z a ju p o m ia r y n ie są n o rm a ln ie w y k o n y w a n e i je ż e li niem a, z d aje się, nig d zie w lite ra tu r z e w z m ia n e k o teg o ro d z a ju p o m iarach , to p rz yp u sz cz a ln ie d lateg o , że p o m ia r „ p r z y ła d o w a n iu " ma w ięk sz e p ra k ty c z n e znaczenie t y lk o p rz y ak u m u la to rach , gdzie je d n a k m etoda p o m iaru sp ad k u n a p ię c ia tak , ja k ona n o rm a ln ie jest w y k o n y w a n a , w o g ó le zaw odzi.
N o w o czesne m eto d y p o m iaru n a p ię ć p rz y p rąd zie zm ien n ym p o z w a la ją na b ez p o śred n i p o m ia r sp ad k u n a p ię cia, w y w o ła n e g o w o g n iw ie p rą d e m zm ien nym . D la u n ik n ię cia p rą d ó w s ta ły c h n a le ż y p rz y ta k im p o m iarze w łą c z y ć w szereg z b adan em ogniw em k o n d e n sa to r o w ięk sz ej p o je m ności. Z a le ż n ie od w ie lk o ś c i sp ad ku n a p ię c ia w cho d zą w r a chubę różne m e to d y p o m iaru. P r z y m a ły c h sp ad k ach n a p ię c ia m ożna u ż y ć p rz y r z ą d ó w n a p rą d s ta ły , p rz yłą cz o n y c h zap o m o cą p ro sto w n ik ó w , np. ste ro w a n y c h p ro sto w n ik ó w m e
ch a n icz n y ch , alb o zasto so w ać m etodę k o m p en sa cyjn ą . O bie te m e to d y m a ją tę zaletę, że p o z w a la ją o k re ś lić p rzesu n ięcie fazy m ięd z y p rą d em i n ap ięciem , co może b y ć p ożyteczne p rz y w y ja ś n ie n iu n ie k tó ry c h zag ad n ień sp e cja ln y ch . W k a ż d y m ra z ie z asto so w an ie p rą d u zm iennego p rz y m etod ach p o m iaru sp a d k u n a p ię c ia w y d a je się b a rd z ie j celow e, niż sto
so w an ie m ostków na p rą d zm ienny.
J a k już b y ło p o w ie d z ia n e n a w stęp ie, żad n a ze znan ych m etod p o m ia ru oporu o g n iw n ie n a d a je się w ła ś c iw ie do p o m ia ru oporu o gniw n o rm a ln y c h i a k u m u la to ró w , P o w o d y są w obu w y p a d k a c h p o zo rn ie różne.
P r z y o g n iw a ch n o rm a ln y c h trud n o ść p o leg a na tem, że o b cią ż a ln o ść ty c h ogniw jest b ard zo m a ła . J a k i e obciążenie o g n iw a n o rm aln eg o m ożna w p o szczeg ó ln ych p rz y p a d k a c h d o pu ścić, z ależ y zarów no od k o n s tr u k c ji ogniwa, czasu ob
cią że n ia , ja k p rz ed ew sz y stk iem od tego, do ja k ie j k la s y d a ne ogniw o n ależ y . W k a ż d y m ra z ie p rz y ogniw ach, p rz e z n a czo n ych do p o m ia ró w n a jw y ż sz e j p re c y z ji, u n ik a się m o ż li
w ie każdego n iepotrzebnego o bciążenia. W y s t a r c z y może p rz y to c z y ć ja k o p rz y k ła d , że p rz y p o ró w n a n ia c h s iły e le k tr o m o to rycz n ej ogniw , w c h o d z ą c y c h w s k ła d p o dstaw ow ego w z o rca s iły elek tro m o to ry cz n e j, w L a b o ra to rju m E le k t r o tec h n icz n y m P o lite c h n ik i L w o w s k ie j dopuszcza się c h w ilo w o o b ciążenie o g n iw a p rą d em o n atężen iu n a jw y ż e j 5 X 10 ” A ,
a w n ie k tó ry c h p rz y p a d k a c h n a w e t ty lk o 5 X 10 10 A . Ja k o n a jw y ż sz e d o p u sz czaln e o b ciąże n ie o g n iw a p rz y pom ia- îz e oporu m ożna może p rz y ją ć 5 X 10“ 8 do 1 X 10 7 A . P r z y tych n atę ż en ia ch p rą d u sp a d ek n a p ię c ia p r z y o p orze o g n iw a rzędu 100 do 1 000 11 w y n o s iłb y w ię c t y lk o o k o ło 5 X 10 6 do 1 X 10 4 V . Z tego w y n ik a , że n a w e t p rz y z a s to so w a n iu pierw szorzędnego u rz ą d z e n ia k o m p en sa cy jn eg o , a t y lk o u k ła dy k o m p e n sa c y jn e w c h o d z ą w o g ó le w rachu b ę, p o m ia r s p a d ku n a p ię c ia je s t w ła ś c iw ie n ie w y k o n a ln y . P o m ija ją c z resz tą trudności, z w ią z a n e z o siąg n ięcie m d o statecz n ej d o k ła d n o ś c i p om iaru sp a d k u n a p ię c ia , duże tru d n o ś c i s p ra w ia jeszcze o d p o w ied n ie o b ciążenie og n iw a, g d yż p o trz eb n e są k u tem u o p o ry rz ęd u 10 M S , k t ó r y c h w ie lk o ś ć je st znan a z d o k ła d nością p a ru p ro ce n tó w . W y k o n a n ie p o m ia ru p r z y u je m n y m p rą d z ie n as trę c z a tru d n o ś c i jeszcze w ięk sz e. Z a s to s o w a n ie do p o m iaru o p o ru o g n iw n o rm a ln y c h m o stk a n a p rą d z m ie n n y w y d a je się jeszcze b a rd z ie j ry z y k o w n e . P r z y tej m e to dzie m ożna c o p ra w d a u n ik n ą ć z u p e łn ie o b cią że n ia o g n iw a p rą d em sta łym , a le z ato o b ciąża się og n iw o p rą d e m z m ie n n y m i to w sposób, k tó reg o w p ły w tru d n o o k re ś lić . O b c ią ż e n ie p rą d e m zm ien nym m usi w k a ż d y m ra z ie b y ć d o sy ć z n a cz ne, g d yż czu ło ść p rz y r z ą d ó w z e ro w y c h n a p rą d z m ie n n y
(te le fo n alb o g a lw a n o m e tr w ib r a c y jn y ) je st sto su nk o w o m a ła. Z a s to so w a n ie u k ła d ó w w z m a c n ia ją c y c h b y ło b y d a lsz ą znaczn ą k o m p lik a c ją .
C o się ty c z y o g n iw a k u m u la to ro w y c h , to tru d n o ść p o m ia ru oporu p o le g a tu g łó w n ie n a tem, że m ierz o n y o p ór jest b a rd zo m a ły , w y n o s i on n a w e t p r z y sto su n k o w o m a ły c h p rz e n o śn ych o g n iw ach z a le d w ie 1 X 10 2 11 , a p rz y w ię k s z y c h o g n iw a ch s ta c y jn y c h m oże b y ć m n iejszy, niż 1 X 1 0 5 11. M o ż n a p r z y ją ć , że sp ad ek n a p ię c ia o g n iw a a k u m u la to ro w e g o p r z y n atężen iu p rą d u , o d p o w ia d a j ącem w y ła d o w a n iu o g n iw a w ciągu trze ch godzin, jest rzęd u 0,05 V , c z y li rzęd u 2 % n a p ię cia ogniwa.
T e n m a ły sp a d e k n a p ię c ia jest p o w o d em , że n a w e t p r z y k o rz y s tn y c h w a ru n k a c h p o m ia ru z w y c z a jn a m eto d a p o m ia ru sp ad ku n a p ię c ia n ie m oże d ać d o k ła d n ie js z y c h w y n ik ó w . J e ż e li np. o d ch y le n ie p rz y rz ą d u p rz y p o m iarz e n a p ię c ia w y nosi o k o ło 100 d z ia łe k , to sp a d k o w i n a p ię c ia p rz y o b cią że
niu ogniw a p rą d em n o m in a ln y m o d p o w ia d a zm ian a w y c h y le n ia p rz y rz ą d u o m n ie jw ię c e j d w ie d z ia łk i. W ty c h w a ru n k a ch p o m iar oporu będ zie o b arcz o n y b łę d em rzęd u 10%.
W y k o n a n ie p o m iaru p rz y m a łe m o b cią że n iu o g n iw a alb o p rz y d w ó ch m a ło od siebie ró ż n ią c y c h się o b cią ż e n ia ch n ie może b y ć w o g ó le w y k o n an e . W ię k s z ą d o k ła d n o ś ć m o ż n ab y o siąg nąć, sto su ją c d o k ła d n y p rz y r z ą d k o m p e n s a c y jn y . P r z y r z ą d tego ro d z a ju je d n a k t y lk o w w y ją t k o w y c h w y p a d k a c h m ó g ł
b y b y ć zasto so w an y do p o m ia ru p r z y b a te r ji s ta c y jn e j.
M o s tk i w u k ła d z ie W h e a t s t o n e‘a n ie w c h o d z ą o cz y w iś cie w o g ó le w ra ch u b ę p rz y o p o rach , ja k ie sp o ty k a m y w a k u m u la to rac h . W zasad zie m o ż n a b y zasto so w a ć in n ą z metod, sto so w a n yc h do m a ły c h o p orów , n a p r z y k ła d m ostek K e l v i n a ( T h o m s o n a ) a lb o m etodę H o c k i n - M a t t h i e s - s e n a. Z a s to so w a n ie ty c h m etod p rz y p rą d z ie zm ien n ym b y ło b y je d n a k c o n a jm n ie j b ard zo tru d n e. W lite ra tu r z e z n a j
d u je m y c o p ra w d a w z m ia n k i o tego ro d z a ju i in n y c h m e to dach, z m ie rz a ją c y c h do p o k o n a n ia tru d n o śc i p o m ia ru oporu a k u m u la to r ó w 6). J e d y n ą m eto d ą n a p rą d zm ien ny, k tó ra m o g ła b y d o p ro w a d z ić do celu, w y d a je się w y m ie n io n y w y żej b ezp ośred n i p o m ia r sp a d k u n a p ię c ia . M e to d a ta n ie b y ła jed n a k , z d a je się, d o ty ch cz as jeszcze n ig d y z astosow ana,
”) P a t r z np. F e r r a r i s, L . C o rso d i M is u r e E le k t r i- che, w y d . 2, Torino-— G e n o v a 1921 p, 118 (w z m ia n k a o m e to
dzie G r a s s i), M o n t p e l l i e r , J . A . et A 1 a m e t, M . M esu res É le c triq u e s In d u s trie lle s , P a r is 1911, p. 252 i G e r a r d , E . M e s u re É le c triq u e s , P a r is 1896, p. 364.
I I I . N o w e m e to d y p o m ia ru o p o ru og n iw .
Z p o p rz e d n ieg o w y n ik a , że m e to d y p o m ia ru sp a d k u n a p ię c ia z aw o d z ą w w y p a d k u o g n iw n o rm a ln y c h i a k u m u la to ró w d lateg o , że m a łe s p a d k i n a p ię ć są o trz y m y w a n e ja k o ró ż n ice d w ó ch m a ło od sieb ie ró ż n ią c y c h się n a p ię ć innego rzędu. W a r u n k i p o m ia r u b y ły b y z naczn ie k o rz ys tn ie jsz e , g d y b y się u d a ło m ie r z y ć b ez p o śred n io s p a d k i n a p ię c ia albo c o n a jm n ie j sp ro w a d z ić p o m ia r do p o m ia ru n ap ię ć rzędu ty c h sp a d k ó w n ap ięć. R o z u m o w a n ie to n a s u w a n a s tę p u ją ce z a sa d n icze ro z w ią z a n ie z a g a d n ie n ia : n a l e ż y m i e r z y ć r ó ż n i c e m i ę d z y n a p i ę c i e m o g n i w a p r z y r ó ż n y c h j e g o o b i ą ż e n i a c h i n i e z m i e n n e m (a lb o d o k ła d n ie z nan em ) n a p i ę c i e m p o m o c n i c z e m t e g o s a m e g o r z ę d u , j a k n a p i ę c i e o g n i w a .
Sp o só b z a s to so w a n ia tej ogólnej z a s a d y z a le ż y od w ie l
k o ś c i o p o ru i d o pu szczaln eg o o b cią że n ia b adan eg o ogniw a, p o żą d a n e j d o k ła d n o ś c i i t, p. O m a w ia n ie w s z y s tk ic h n a s u w a ją c y c h się m o ż liw o ś c i w y k o n a n ia p o m ia ru w y d a je się z b y teczne. W y s t a r c z y p rz y to c z y ć k ilk a c h a ra k te ry s ty c z n y c h i c e lo w y c h o d m ian m eto d y. Z e w z g lę d u n a ró ż n y c h a ra k te r p o m ia r ó w o p o ru a k u m u la to r ó w i o g n iw n o rm a ln y c h oba r o d z a je p o m ia ró w b ęd ą tr a k to w a n e o d d z ieln ie. U k ła d y , p o d a n e d la a k u m u la to ró w , n a d a ją się o cz y w iś c ie i do in n y c h o g n iw o m a ły m oporze. Z re s z tą g ra n ic e m ięd z y poszcze- g ó ln e m i o d m ian a m i m e to d y często się z a c ie ra ją .
1. P o m ia r o p o ru a k u m u la to ró w . Z e w z g lę d u n a m a ły o p ó r a k u m u la to r ó w m ogą p rz y p o m ia ra c h ty c h o p o ró w b yć z asto so w a n e t y lk o t a k ie u k ła d y , w k tó r y c h sp a d k i n a p ię ć w p rz e w o d a ch , p rz y r z ą d a c h i t. p. n ie d o d a ją się p rz y p o m ia rz e do n a p ię ć na z a c is k a c h a k u m u la to ró w .
U k ła d n a jp ro s ts z y i zaraz em c h a ra k te ry s ty c z n y jest u w id o c z n io n y n a ry s. 1. N a s tę p n e u k ła d y są ro z w in ię c ie m te-
Rr
U.
dl u,. - u„
Ud,
=ux
c z y li
u dl - u d2= u xl- u x,
z czego w y n ik a (p a trz ró w n a n ie 3 ):
U. d l '
U d jest d o d a tn ie , je ż e li U x ^> U p i o d w ro tn ie. P r z y zm ian ie o b ciąże n ia b adan eg o o g n iw a w ie lk o ś ć U d może z m ien iać sw ój znak. Je s t w ię c c e lo w e p r z y łą c z y ć m iliw o lto m ie rz za- p o m o cą p rz e łą c z n ik a . O k re ś le n ie z n a k u U d n ie n astręcza w ię k s z y c h tru d n o ści. O ile n ie chodzi o ja k ie ś sp e c ja ln e b a d an ia, to n a jw y g o d n ie j jest w y k o n a ć jed en z d w ó ch p o m ia ró w n a p ię c ia U d p rz y p rz e rw a n y m obw odzie ob ciążenia, t. zn. p rz y l x = 0.
U k ła d w e d łu g rys. 2 słu ż y do p o m iaru o p o ru R x p r z y ujem n em n atężen iu p rą d u l x , t. zn. p rz y ła d o w a n iu ogniw a.
U k ła d ten ró ż n i się od u k ła d u rys. 1 przez d o d a n ie p o m o c
n iczej b a te r ji B do ła d o w a n ia b adan eg o ogniw a. Ł a t w o jest o cz y w iś c ie zro bić u k ła d p o łączeń, p o z w a la ją c y na p rz e jś cie z u k ła d u 1 n a u k ła d 2.
O b lic z e n ie w y n ik ó w u p raszcza się jeszcze, je ż e li p rz y jed n em z o b ciążeń b adan eg o o g n iw a U d = 0 . Je ż e li n ap rzy- k ła d o rz y l x = 0, U d = 0, to w a rto ś ć
U
d , zm ierzona d la je d nego o b ciąże n ia i x. jest n iczem innem , ja k w p ro st sp a d k ie m n a p ię c ia o g n iw a b adanego p rz y o b ciążeniu l x. O trz y m u je m y w ię cUd
I
„
(6)go u k ła d u . P r z e c iw k o b a d an em u o g n iw u a k u m u la to ro w e m u (o p ó r R , n a p ię c ie U x) jest z a łą cz o n e po m o cn icze ogniw o a k u m u la to ro w e , d o w o ln e j w ie lk o ś c i o n a p ię c iu U p , p rzyczem U p ~ U x . B a d a n e o g n iw o m oże b y ć o b ciążone przez p r z y łą czenie do niego o b w od u, s k ła d a ją c e g o się z o p o ru r e g u la c y j
nego R r i a m p e ro m ie rz a do p o m ia ru p rą d u o b ciąże n ia l x . R ó ż n ic a n ap ię ć U d U x — U p obu o g n iw jest m ierzo n a za- po m o cą m iliw o lto m ie rz a m V o z a k re sie p o m iaru , np. 100 m V .
J e ż e li U dl i U di o z n a cz a ją ró ż n ice n ap ięć, o d p o w ia d a ją c e n a p ię c io m U xl i U x, b ad an eg o o g n iw a p rz y o b cią ż e n ia c h i , to w ie lk o ś c i te są z w ią z an e ró w n a n ia m i:
W a r u n e k U d 0 m ożna często z d o stateczną d o k ła d n o ś cią sp e łn ić d la l x = 0, je ż e li o g n iw o p o m o cn icz e jest p o d w z g lę dem stanu n a ła d o w a n ia , gęstości k w a su i t. p. zbliżone do o g n iw a badanego.
O ile cho d zi o w y k o n a n ie dużej ilo ś c i p o m iaró w , na- p r z y k ła d p o m ia r o p o ru w ięk sz ej ilo ś c i o g n iw jed n e j b a te rji, albo o siąg n ięcie w ięk sz ej d o k ła d n o ś c i p o m iaru, to celo w e jest zasto so w a n ie r e g u la c ji n a p ię c ia pom ocniczego. B a rd z o c e lo w y m u k ła d em , w k tó r y m ta k a re g u la c ja jest z as to so w a na, jest u k ła d , u w id o c z n io n y na rys. 3. Z asto so w a n e jest po
Rr "RP
h — h
(5)
m o cnicze og n iw o o s ile e le k tro m o to ry cz n e j n ieco w yższej od n a jw y ż sz e j w a rto ś c i n a p ię c ia ogniw a badanego. ( S i ł a e le k tro m o to ryc z n a a k u m u la to ra d a je się, w p e w n y c h g ra n i
cach, re g u lo w a ć przez zm ianę k o n c e n tra c ji k w a s u ). O p ó r
teg o o g n iw a p o m o cn iczeg o jest sztu czn ie p o w ię k s z o n y przez p rz y łą c z e n ie o p o ru r rzędu 0,1 do 1 I ł , O p ró cz tego o g n i
w o p om ocnicze może b y ć obciążone z ap om ocą oporu r e g u la c y jn e g o , np. oporu suw akow ego, R p . P rz e z o d p o w ie d n ie o b ciążenie m ożna d o k ła d n ie i w y re g u lo w a ć n a p ię c ie V U k ła d p o z w a la w y k o n a ć p o m ia r oporu R x p rz y b ard zo m a ły c h o b cią że n ia ch badanego ogniw a, albo p rz y d w ó ch bardzo m a ło od siebie ró ż n ią cy c h się o b ciążeniach . D o k ła d n o ś ć p o m ia ru z a le ż y od d o k ła d n o ś ci w y re g u lo w a n ia n a p ię c ia U p , z akresu m iliw o lto m ie rz a . S to s u ją c np. p rz y rz ą d n a zakres p o m iaru 5 m V , można z m ie rz yć o p ór a k u m u la to ra p rz y ob cią ż e n ia ch rzęd u k ilk u p ro ce n tó w o b ciążenia nom inalnego.
D a lsz e zw iększen ie d o k ła d n o ś ci po m iaru, n ie m a ją c e zresztą w iększeg o p ra k tyczn e g o znaczenia, d a je się o siąg nąć przez ta k ie w y re g u lo w a n ie n a p ię c ia U p , żeby p odczas w y k o n a n ia p o m ia ru n a p ię c ie U d b y ło p rz y jednem ob ciążeniu ogniw a b adan eg o d odatnie, p rz y dru g iem — u jem ne. M o ż n a w ten sposób zastosow ać do p o m iaru U d p rz y r z ą d o sta łe j n a p ię c io w e j m n ie jw ię ce j d w a ra z y m n iejszej, niż w p rz yp a d k u , g d y U d p o dczas p o m iaru n ie zm ien ia swego znaku, a jed na z w a rto ś c i U d jest zbliżo n a do 0. P r z y b a d a n iu o gniw b a te rji sta c y jn e j m ożna b adan e o g n iw a obciążać zapom ocą o d b io r
n ik ó w , n o rm a ln ie p rz y łą c z o n y c h do tej b a te rji. W y k o n a n ie p o m ia ru oporu n aw et n a jw ię k s z y c h sp o ty k a n y c h w p ra k ty c e o g n iw a k u m u la to ro w y c h n ie sp ra w ia p rz y zasto so w an iu om ó
w io n y c h m etod ż ad n ych w ię k sz y ch tru d n o ści, gdyż może b yć w y k o n a n e n aw et p rz y o b ciążeniu stosunkow o b ard zo m a tem. P o m ia r p rą d u o b ciążenia n ie p o trz eb u je b y ć zresztą w y k o n a n y z b ard zo dużą d o k ła d n o ś cią i w w ie lu p rz y p a d k a c h m ożna do tego p o m ia ru u żyć p rz yrz ą d ó w , zm o n to w a n y ch na ta b lic y ro z d z ielcz ej, O ile chodzi o p e rjo d y c z n ą k o n tro lę b a te rji, to n ajb a rd z ie j c elo w e jest u ż y c ie sp ecjaln eg o u rz ą d z e n ia p o m iarow ego, sk ła d a ją ce g o się z p rz y rz ą d u do p o m ia ru n a p ię c ia U d , o g n iw a pom ocniczego, p o trz eb n ych o p o ró w i p rz e łą c z n ik ó w i t. p. W p e w n y c h s p e c ja ln y c h p r z y p a d k a c h do p o m iaru U d może b y ć c elo w e z asto so w an ie p ro stego u rzą d z en ia k o m p en sa cyjn eg o np. w u k ła d z ie L i n- d e c k a , k tó re d a je się bez tru d n o ści p rzen osić z m ie jsc a na m iejsce.
J a k o p r z y k ł a d z a s t o s o w a n i a o m ó w i o n e j m e t o d y może słu ż y ć n a s tę p u ją cy .
Z o s ta ł z m ierz on y w u k ła d z ie rys. 1 o p ór jednego o g n i
w a starszej m a łe j s ta c y jn e j b a te rji o p o je m n o ści 145 A h p rz y trzechgodzinnem w y ła d o w a n iu . O g n iw o b y ło o bciążane ze
sp o łem o p o ró w re g u la c y jn y c h ; do p o m ia ru n atę żen ia p rą d u z o s ta ł u ż y ty a m p e ro m ie rz na 20 A , a ró ż n ica n a p ię ć U d b y ł a m ierzo n a p rz yrz ą d e m n a 100 m V .
P o m ia r y d a ły w y n ik i n as tę p u ją ce :
L = 0 U . 40 m V
ogniwo o k u m u la to ro w e , (o n a p ię c iu U ) z a s ila szereg o p o ró w (w łą c z o n y c h m ię d z y p u n k ty a i b) o c a łk o w ity m o p o rze R . D o części ty c h o p orów , w ła ś c iw e g o o p o r u k o m p e n s a c y j n e g o R c , jest p rz y łą c z o n a g a ł ę ź k o m p e n s a c y j n a , z a w ie r a ją c a o g n iw o o s ile e le k tro m o to ry cz n e j E x i g a lw a n o m e tr G . Je ż e li sp a d ek n a p ię c ia U c, w y tw o rz o n y na oporze k o m p e n s a c y jn y m R c przez p o m o cn icz y p rą d I c ,
d o k ła d n ie ró w n a się s ile ele k tro m o to ry cz n e j E x, to w g a łęz i k o m p e n sa c y jn e j n ie p ły n ie ż ad en p rą d , c z y li p r ą d w g alw an o m e trze 1q _ 0,
O trz y m u je m y w ię c ró w n a n ie :
e x = i cRc ... (7) Je ż e li n a p ię c ie k o m p e n sa c y jn e U c n ie ró w n a się sile ele k tro m o to ry cz n e j E x , to w g a łę z i k o m p e n s a c y jn e j p ły n ie p e w ie n p rą d l c . k tó reg o w ie lk o ś ć o k re ś la w z ó r n a s tę p u ją c y :
I — AL/ (8)
R x + R G + R c
W e w zo rze ty m o zn a cz a ją : A U zm ianę n a p ię c ia k o m p en sa cyjn eg o w sto su nku do stanu d o k ła d n e j k o m p en sa cji,
\ U = E X — U c \ R x —- o p ó r o g n iw a w g a łę z i k o m p e n sa c y jn e j, R c — o p ór g a lw a n o m e tru i R c' — ,,z a s tę p c z y " o p ó r k o m p e n sa cy jn y .
S t a n k o m p e n sa c ji może b y ć o sią g n ię ty ró żnem i sposo
bami, np. p rz y sta łe j w a rto ś c i R c przez o d p o w ie d n ią re g u lację p rą d u k o m p e n sa c y jn e g o l c , alb o przez zm ianę R c p rz y stałej w a rto ś c i n atę ż en ia p rą d u l c . Z tego w y n ik a ją i d w ie m o żliw o ści p o w s ta n ia ja k ie jś ..ró ż n icy n a p ię ć " A{7,
A U może b y ć o b licz o n e z jed neg o z n a s tę p u ją c y c h w zorów :
M J = \ R C I c ... (9 a) albo
I x = 5,0 A U d = — 31 m V I x = 15,0 A ^ = - 1 0 m V Z tych d a n y c h w y n ik a :
S p a d e k n a p ię c ia o g n iw a p rz y 5,0 A w y n o s i (— 31 -+- 40) = 9 m V , a z tego opór
R x = 9 : 5,0 1,8 m. 12= 0,0018 <>.
S p a d e k n a p ię c ia o g n iw a p rz y 15,0 A w y n o si (— 10 -h 40) = 30 m V, a z tego o p ór
R x = 30 : 15 0 = 0,0020 U = 2,0 m il
2. P o m ia r oporu ogniw n o rm a ln ych . N a p ię c ie na z a c i
sk a ch o g n iw a no rm aln eg o może b y ć m ierzone t y lk o zapomo- cą m e to d y k o m p e n sa c y jn e j. O g ó ln ą zasadę p o m iaru k o m p en sa c y jn e g o ilu s tr u je rys. 4. P o m o c n icz e ź ró d ło p rą d u , np.
\ U = R c l I c ... (9b) W z ó r (9a) m a z asto so w a n ie w te d y , g d y „n a ru sz e n ie k o m p en s a c ji" zostało sp o w o d o w a n e p rz y n ie z m ie n io n y m l c przez zmianę o p o ru k o m p e n sa c y jn e g o o w ie lk o ś c i A R c -, w z ó r (9b)
— w ted y , g d y p rz y n ie z m ie n io n y m o p orze R c p rą d k o m p e n sa c y jn y z o sta ł z m ie n io n y o w ie lk o ś ć A I c .
R ’ może b y ć o b liczo ne w e d łu g w z o ru n astę p u ją ce g o :
■ ■ - iio>
W y p r o w a d z e n ie tego w z o ru może b y ć na tem m ie jsc u p o m i
n ięte, g d yż z ag a d n ie n ie c z u ło ści u k ła d ó w k o m p e n sa c y jn y ch , a tem sam em o b licz en ia p rą d u I G b ędzie obszernie t r a k to w a n e przez a u to ra n a inn em m iejscu . T u w y s ta r c z y p o d k re ślić , że in n i a u to rz y n ie słu sz n ie w p ro w a d z a ją do w z o ru (8) za1- m iast R c' o p ór k o m p e n s a c y jn y R c , a te d w ie w ie lk o ś c i często się z n a czn ie od sieb ie ró żnią. N a le ż y jeszcze z az n aczyć, że w zór (10) n ie m a z asto so w a n ia w u k ła d a c h , w k tó r y c h opór k o m p e n s a c y jn y s k ła d a się z d w ó ch albo w ię c e j p o łą c z o n y c h
ró w n o le g le g ałęzi. (T e g o ro d z a ju u k ła d y s p o ty k a m y np. w p rz y r z ą d a c h k o m p e n s a c y jn y c h , w k tó r y c h są zasto so w an e k o rb k i V a r 1 e y ‘a i w p rz y rz ą d z ie k o m p e n s a c y jn y m R a p s a ).
W zasad z ie m ożna b y ło b y w y k o n a ć p o m ia r oporu o g n i
w a n o rm a ln e g o w u k ła d z ie a n a lo g ic z n y m do u k ła d u w e d łu g rys. 1, w y k o n u ją c p o m ia r ró ż n ic y n a p ię ć U d zap o m o cą m e
to d y k o m p e n s a c y jn e j. M e to d a ta je d n a k n as trę c z a p r a k ty c z n ie w ię k sz e tru d n o śc i i d la teg o d o k ła d n ie js z e o m ó w ien ie jej m oże b y ć p o m in ięte.
D o b re w y n ik i m oże n a to m ia st dać m etoda, p o le g a ją c a n a p o m ia rz e p rą d u 1 c . p o w sta ją ce g o p rz y p ew n e j ró ż n ic y n a p ię ć A U . Z e w z o ru (8 ) w y n ik a :
R X ~ T — ( R G + R c ) ■ ... ( 11) I G
D o s ta te c z n ie d o k ła d n y w y n ik może b y ć je d n a k o siąg n ię ty t y lk o w te d y , gdu S u m a R g '+ R c ' jest m a łą w sto su n k u do m ierzo n eg o o p o ru o g n iw a R . D la te g o do w y k o n a n ia tego ro d z a ju p o m ia r ó w n ie n a d a ją się u k ła d y k o m p e n sa c y jn e o w ię k s z y c h o p o ra ch , ja k np, n a jw ię c e j ro z p o w szech n io n e p r z y r z ą d y k o m p e n sa c y jn e , w k tó r y c h R c w y n o s i 10 000 Ił V (7C = 0,1 m A ). O p ó r R c n ie p o w in ie n p rz e k ra c z a ć p r z y p o m ia rz e o p o ró w o g n iw n o rm a ln y c h 100 i i I V . O d p o w ie d n i u k ła d m ożna je d n a k ła tw o z e sta w ić bez z asto so w a n ia sp e
c ja ln y c h p rz yrz ą d ó w ' k o m p e n s a c y jn y c h .
R . ■
J a k o p r z y k ł a d m oże s łu ż y ć n a s tę p u ją c y p o m ia r o poru o g n iw a W e s to n a .
P o m ia r z o sta ł w y k o n a n y p rz y z asto so w a n iu u k ła d u w e d łu g rys. 5. O p ó r g a lw a n o m e tru w y n o s ił R c = 3 6 i ł . S t a ł a p rą d o w a g a lw an o m e tru , o k re ś lo n a d la o d le g ło śc i sk a li, p rz y k tó re j z o s ta ł w y k o n a n y p o m iar, b y ła C j = 0,115 10 9 A/mm.
Z m ia n ie n a p ię c ia k o m p e n sa c y jn e g o o A U 1 ,0 2 x1 0 5V od
p o w ia d a ło o d c h y le n ie g a lw a n o m e tru a = 73,5 mm, c z y li I G = a C I = 7 3 ,5 .0 ,1 1 5 10 9 = 8,47 10 9 A . U w z g lę d n ia jąc, że n a p ię c ia po m o cn icze U w y n o s iło 4 V , o trz y m u je m y ze w z o ru (10) R c ' = 7 i>.
M ie rz o n y o p ór o g n iw a o b licz a m y w e d łu g w z o ru (11).
R - A V i R x P n U 0 2 , 1 0 5 , 7 ,
* * * - I G C + R ' ) - 8 .4 7 . 10 9 ~ (36 + 1 ) ~
— 1 205 — 42 ~ 1 160 ii.
G o d n e u w a g i jest, że podczas p o m iaru oporu o g n iw o n o rm a ln e b y ło o b ciążone t y lk o p rą d e m o n atę żen iu m n ie j- szem, niż 1 . 10 8 A , c z y li 0,01 ;> A . O m ó w io n y u k ła d p o z w a la p rz y o d p o w ie d n im doborze p rz y rz ą d ó w w sposób n a d e r p r o sty i p e w n y m ie rz y ć o p o ry o g n iw n o rm a ln y c h . W a d ą u k ła d u jest, że u k ła d n ie p o z w a la jed n o cze śn ie w y k o n a ć p o ró w n a n ia s iły ele k tro m o to ry cz n e j d w ó ch ogniw.
O sta tn io w y m ie n io n e m u w a ru n k o w i o d p o w ia d a u k ła d w e d łu g ry s. 6. P o m ia r ró ż n ic y s ił ele k tro m o to ry cz n y ch E x—- E y d w ó ch o gniw n o rm a ln y c h
£* Ey
o p o rach R x i R jest
J a k o p r z y k ł a d m oże s łu ż y ć u k ła d w e d łu g rys. 5.
O p ó r k o m p e n s a c y jn y s k ła d a się z p o łą c z o n y c h w szereg d w ó ch o p o ró w n o rm a ln y c h 1012 i 0,0001 U . D o r e g u la c ji p r ą d u k o m p e n sa c y jn e g o słu ż y o p ó r r e g u la c y jn y R r , a d la u ła t w ie n ia w y r e g u lo w a n ia p rą d u I c jest w łą c z o n y m iliam p ero - m ierz m A . N a tę ż e n ie p rą d u k o m p e n sa c y jn e g o w y n o s i p rz y p o m iarz e o p o ru o g n iw a W e s to n a o k o ło 100 m A . Po m o cni- czem ź ró d łe m p rą d u jest b a te rja B , z ło żo n a z d w ó ch o gniw a k u m u la to ro w y c h .
P o c z ą tk ie m o p o ru k o m p e n sa c y jn e g o (p u n k t c) jest z a w sze p o cz ą te k n o rm a ln e g o o p o ru 10 ił; ja k o k o n ie c (p u n k t d) m oże b y ć o b ra n y p o c z ą tk o w y alb o k o ń c o w y z acisk n a p ię c io w y [d alb o d " ) o p o ru n o rm a ln e g o 0,0001 U.
K o m p e n s a c ja z o s ta je o siąg n ięta p o p rz y łą c z e n iu g ałęzi k o m p e n s a c y jn e j d o p u n k tu d ' a lb o d " p rzez o d p o w ie d n ie w y r e g u lo w a n ie p rą d u k o m p e n sa c y jn e g o l c . N a stę p n ie , n ie z m ie n ia ją c I c , p rz e łą c z a się k o n ie c g a łę z i k o m p e n sa c y jn e j n a d ru g i z a c is k o p o ru 0,0001 Si, p rzez co z m ie n ia się n a p ię c ie k o m p e n s a c y jn e o 0,01°/oo, c z y li 1 X 10 5, t. zn. o A U E x - 10 5 V , c z y li p rz y p o m ia rz e o p o ru o g n iw a W e s to n a o 1 ,0 2 X 1 0 ” 5V . Z n a ją c s ta łą p rą d o w ą g a lw an o m e tru , o trz y m u je się z o d c h y le n ia g a lw a n o m e tru n atę żen ie p rą d u 1 G Z a le ż n ie od tego, c z y p rz y n aru s z e n iu k o m p e n sa c ji n a p ię c ie k o m p e n s a c y jn e z a s ta je p o d w y ż sz o n e czy też zm niejszone, p rą d w o g n iw ie b a d a n em jest u je m n y alb o d o d a tn i. M e to d a p o z w a la w ięc na p o m iar o p o ru p rz y obu k ie ru n k a c h prąd u.
w y k o n y w a n y przez k o m p e n sa c ję sp a d k ie m n a p ię c ia U c n a z n a n ym oporze R c , n a p r z y k ła d oporze n o r m a ln y m 7). P r ą d k o m p e n s a c y jn y l c je s t m ierz o n y d o k ła d n y m p rz yrz ą d e m w sk a z ó w k o w y m m A ; U c ~ R c ■ I c ■ P o o siąg n ięciu k o m p en s a c ji p rą d l c z o s ta je z m ie n io n y o p e w n ą w ie lk o ś ć A I c , co p o w o d u je zm ian ę U c o A U c = R CA I C .
Z m ia n ie n a p ię c ia k o m p en sa cy jn eg o o A U c o d p o w ia d a p o w sta n ie w g ałęzi k o m p e n sa c y jn e j p rą d u 1q. W sposób zu p e łn ie a n a lo g ic z n y ja k ten, k tó r y z o s ta ł ju ż o p is a n y w y ż e j, m ożna w ię c o b lic z y ć sumę R x - R y o p o ró w obu w łą c z o n y c h ogniw n o rm a ln y c h . J e ż e li je d en z ty c h o p o ró w jest znany, to m ożna o trz y m a ć w a rto ś ć drugiego oporu. Je ż e li się nie ro z p o rz ą d za o g n iw em n o rm aln em , k tó reg o o p ór jest znany, to m ożna w y k o n a ć p o m iar, sto su ją c trz y o g n iw a o oporach R x , R y i R z w k o m b in a c ja c h : R x -f R y ; R x -f- R , ; R y + R z .
O trz y m u je m y trz y ró w n a n ia :
Rx + Ry = Ą U' - R G ... <12a>
d Gi
R x + R z - j 2 - R c ... <12b>
1Gi
R y + R z = \ U * ~ R c ... ( 12c>
J G:i
7) P a tr z ró w n ie ż K r u k o w s k i , W . „P o d s ta w o w e je d n o stk i e le k try c z n e i ich w z o rc e ", P rz e g lą d E le k tro te c h n ic z n y 15 1933, p. 806.
R ó w n a n ia (12) p o z w a la ją n a o b licz en ie o p o ró w poszczegól
n y ch ogniw . W ró w n a n ia ch ty ch jest opuszczony o p ór R c', g d yż o p ó r ten w u k ła d zie, o k tó r y m m ow a, jest zawsze b a r
dzo m a ły .
A n a lo g ic z n ie , ja k w p o p rzed n io o m a w ia n y m u k ła d zie, p o m ia r oporu może b yć w y k o n a n y p rz y d o w o ln y m k ie ru n k u p rą d u w og n iw ach, k tó r y jest z ale ż n y od z naku \ U . N a le ż y p rz y te m u w zg lęd n ić, że p rz y jed n ym i ty m sam ym p o m iarze w jed n em z obu ogniw n o rm a ln y c h p o w sta je p rą d do datn i, w d ru g iem u jem n y.
P o m ia r m oże b yć w y k o n a n y p ozatem w ró ż n y sposób.
B a r d z o c elo w e jest re g u lo w a n ie A U w ten sposób, żeby w y c h y le n ie g a lw an o m e tru i tem sam em I G b y ło zaw sze je d n ako w e.
N a s tę p u ją c y p r z y k ła d ilu s tru je b liże j m etodę. P o m ia r y z o s ta ły w y k o n a n e w n a s tę p u ją c y c h w a ru n k a c h . O p ó r R c b y ł o p o rem n o rm a ln y m 0,001 ii. Z a k re s p rz y rz ą d u do p o m iaru I c w y n o s ił 300 m A p rz y sta łe j 2 m A na d z ia łk ę . Z czego w y n ik a , że z m ian ie o d c h y le n ia m ilia m p e ro m ie rz a o jed n ą d z ia łk ę o d p o w ia d a zm iana n a p ię c ia k o m p en sacyjn eg o 2 . 1 0 6V . P r z y n aruszeniu k o m p e n sa c ji o d ch y le n ie g a lw a no m etru w y n o s iło 100 mm, czemu p rz y sta łe j g alw an o m etru 0 ,4 4 X 1 0 sA o d p o w ia d a l c - 0 ,4 4 X 1 0 ~ 7. O p ó r g a lw an o m e
t r u w y n o s ił Rg 385 li.
P r z y trzech m o ż liw y c h k o m b in a c ja c h b a d a n y ch ogniw z m ia n y n a p ię c ia ko m p en sacyjn eg o , o d p o w ia d a ją c e o d c h y le n iu g a lw an o m e tru a G = 100 mm, t. zn. 7C = 0,44 X 1 0 ~ 7. b y ły n astę p u ją ce :
p rz y R x -j- R y A = 147 . 10 6 V p rz y R x + R z AŁ72 = 142. 10 6 V p rz y R y + R z A U s = 141 . 10 6 !
O trz y m u je m y w ię c n a s tę p u ją ce ró w n a n ia (p a trz ró w n a n ie 12).
R x + R v = 3 « 0 Si.
J G i 0 ,4 4 x 1 0
D r u g ie d w a ró w n a n ia są an a lo g iczn e ; ro z w ią z u ją c je z u w zg lęd n ien ie m , że Rq = 385 i i , o tr z y m u je m y n a s tę p u ją ce w a rto ś c i o p o ró w trzech b a d a n y c h og n iw :
R x = 1 500 ii, R y = 1 530 12, R z = 1 420 ii.
N a z ak o ń czen ie może w a rto n ad m ie n ić, że p o d a n a w y żej zasad a p o m iaru sto su nk o w o m a ły c h zm ian n a p ię c ia p rzez u ż y c ie n a p ię c ia p om ocniczego m oże z p o ż y tk ie m b y ć sto so w a n a n ie ty lk o p rz y p o m iarze o p o ru ogniw , lecz i do w ie lu in n y c h celów . M e to d a ta d a je do bre w y n ik i np. p rz y d o k ła d n e m o k re ś la n iu przeb ieg u n a p ię c ia a k u m u la to ró w p rz y ła d o w a n iu i w y ła d o w a n iu , ja k ró w n ie ż w w y p a d k a c h , k ie d y cho d zi o d o k ła d n e m ierze n ie alb o z a p is y w a n ie w a h ań n a p ię c ia sieci i t. p. O ile n ap ię c ie , z m ia n y k tó reg o m a ją b y ć m ierzone, jest sto su nko w o w y s o k ie i n iem a m ożności, alb o je s t co n a jm n ie j n ie w y g o d n e , z a s to so w a ć s ta łe n a p ię c ie p o m o c n ic z e tej sam ej m n ie jw ię c e j w ie lk o ś c i, co n a p ię c ie b a d a ne, to m ożna zasto so w ać s p e c ja ln y p rz y rz ą d , k t ó r y p o z w a l a łb y u żyć niższe n a p ię c ie pom ocnicze. P r z y r z ą d ta k i m ó g ł
b y b y ć z b u d o w a n y np. w sposób n a s tę p u ją c y . R u ch o m e c e w k i d w u p rz y rz ą d ó w z o s ta ją um ieszczone n a jed n e j osi; je d n a z ce w e k jest p rz y łą c z o n a przez o d p o w ie d n i o p ó r ja k o w o lto m ie rz do b adanego n a p ię c ia ; d ru g a c e w k a z m n ie j
s z y m d o d a tk o w y m oporem jest p rz y łą c z o n a do jednego, a l b o d w u o g n iw a k u m u la to r o w y c h . K ie r u n e k p rą d u w obu c e w k a c h jest tak d o b ran y, że m o m en ty obu cew e k m a ją p r z e c iw n y k ie ru n e k . M o ż liw e jest ró w n ie ż zasto so w a n ie je d n eg o system u m ierniczeg o z p o d z ie lo n ą n a d w ie s e k cje c e w k ą . C e w k i tego ro d z a ju są zresztą sto so w an e np. w galw a- n o m e tra c h p rz ezn aczo n ych do d w ó ch ró ż n y c h celów .
S. A. Z. G . „ D ru k a rn ia P o lsk a " , W a rsza w a .
