Misurazione della resistenza dei fili Kelvin 4: 11 fatti importanti

Oggetto della discussione: misurazione della resistenza del filo Kelvin 4:

• Misurazione della resistenza a 4 fili| Che cos'è una misurazione della resistenza a 4 fili?
• Ponte Kelvin| Cos'è il ponte Kelvin?
• Circuito del ponte Kelvin
• Metodo di misurazione della resistenza a 4 fili | Tecnica di misurazione della resistenza a 4 fili| Che cos'è la misurazione della resistenza a 4 fili?
• Circuito di misurazione della resistenza a 4 fili
• Collegamento del circuito a clip Kelvin
• Applicazione per la misurazione della resistenza a 4 fili | Quali sono le applicazioni della misurazione della resistenza a 4 fili?
• Svantaggi delle misurazioni della resistenza a 4 fili | Svantaggi delle misurazioni della resistenza del filo Kelvin 4
• Misurazione della resistenza a 2 e 4 fili
• Misurazione della resistenza a 3 fili
• Misurazione della resistenza a 4 fili rispetto a 2 fili | Misurazione della resistenza a 2 fili contro 4 fili | Misurazione della resistenza a 4 fili vs 2 fili
• Domande frequenti

Che cos'è la misurazione della resistenza a 4 fili?

Misurazione della resistenza a 4 fili

Esistono diversi metodi per misurare diversi tipi di resistenza, dove varia con l'intervallo di resistenza. Il metodo di misurazione della resistenza a 4 fili è un metodo di misurazione molto accurato, che può misurare una resistenza molto bassa con un'elevata precisione. Viene utilizzato per evitare problemi di resistenza di contatto o di resistenza del cavo nel circuito. Qui ogni filo di connessione è chiamato connessione kelvin.

Nel metodo di misurazione della resistenza a 4 fili, viene utilizzata la connessione a quattro fili in cui viene utilizzato due fili per fornire la corrente di alimentazione al componente di misurazione e un altro due fili viene utilizzato per misurare la caduta di tensione attraverso l'elemento di misurazione.

Come sappiamo, a temperatura costante Legge di Ohm definire la resistenza "R" come il rapporto tra la tensione attraverso la resistenza e la corrente "I" che la attraversa, quindi misurando la caduta di tensione attraverso il componente di misura con corrente nota che lo attraversa, è possibile calcolare la resistenza dell'elemento di misura.

Cos'è il ponte Kelvin?

Ponte Kelvin

Il principio di base della misurazione della resistenza del filo Kelvin 4 si basa sul Kelvin Bridge. Ponte Kelvin è una versione modificata del Ponte di Wheatstone utilizzato per misurare il valore di resistenza molto basso, che va da 1 ohm a 0.00001 ohm. In questo ponte, vengono presi in considerazione l'effetto della resistenza di contatto della resistenza del carico e la resistenza dei fili conduttori.

Circuito del ponte Kelvin:

Y_b nella figura è la resistenza del cavo di collegamento.

Ogni volta che il galvanometro è collegato al punto 'a', la resistenza del cavo collegato viene sommata alla resistenza Rx e gli impatti totali diventano R_x + R_{ab} + R_{b}.

Ogni volta che il misuratore è collegato al punto 'c' la resistenza dei fili conduttori sommata a R₃ + R_{ab} + R_{b}.

E quando il galvanometro è attaccato al punto 'b', che è tra 'a' e 'c' punto, in modo tale che il rapporto di resistenza del piombo da 'a' a 'b' e 'c' a 'b ' è uguale al rapporto di R₁ a R₂.

Equazione 1 :

Ora l'equazione complessiva del circuito diventa

Equazione 2 :

Dall'equazione 1 ed 2 dopo aver risolto otteniamo:

L'equazione finale è la stessa del ponte di Wheatstone bilanciato, che mostra che il collegamento del filo conduttore è stato eliminato collegando il galvanometro al punto 'b'. Y_b viene eliminato con il ponte kelvin.

Che cos'è la misurazione della resistenza a 4 fili?

Metodo di misurazione della resistenza a 4 fili | Tecnica di misurazione della resistenza a 4 fili

Quando si misura una bassa resistenza, i fili di collegamento possono causare un errore nel risultato della misurazione. Se l'errore prodotto è superiore alla tolleranza o se è richiesta una precisione della misurazione molto elevata, viene utilizzata la misurazione della resistenza a quattro fili. Idealmente, il filo non ha alcuna resistenza interna, ma in pratica ogni filo ha una resistenza interna.

Circuito di misurazione della resistenza a 4 fili:

Nel Misurazione della resistenza a 4 fili metodo, viene utilizzata una connessione a 4 fili in cui viene utilizzato un cavo a due fili per fornire la corrente di misurazione al componente di misurazione e un altro cavo a due fili viene utilizzato per misurare il caduta di tensione attraverso il componente di misura.

In questo metodo di misurazione della resistenza a 4 fili viene utilizzato un generatore di corrente fisso. Quindi, se la resistenza attraverso il circuito varia, il generatore di corrente fissa fornirà una corrente costante attraverso il circuito.

Il filo utilizzato nella misurazione della tensione è collegato direttamente alle gambe della resistenza, che deve essere misurata, e il misuratore di tensione utilizzato in questo metodo è ad alta impedenza in modo che la corrente minima lo attraversi. Con una piccola corrente attraverso il filo, il generale caduta di tensione attraverso il filo è trascurabile, il che non influisce sul valore della caduta di tensione del componente di misurazione. Questo metodo elimina la resistenza del filo, che viene anche chiamata Kelvin or quadrifilare metodo. Ascolta vengono utilizzate clip di collegamento speciali, note come Clip Kelvin.

Collegamento del circuito di clip Kelvin:

Clip Kelvin sono anche conosciuti come alligatore or clip di coccodrillo. Ciascuna metà della ganascia di una clip Kelvin è isolata l'una dall'altra; entrambe le ganasce della clip di Kelvin sono elettricamente comuni tra loro, che di solito si uniscono nel punto più alto. Il filo di erogazione della corrente è collegato a una ganascia e il filo di misurazione della tensione è collegato all'altra ganascia. Le clip Kelvin vengono utilizzate quando è richiesta un'elevata precisione della misurazione.

Quali sono le applicazioni della misurazione della resistenza a 4 fili?

Applicazione per la misurazione della resistenza a 4 fili:

• Telerilevamento.
• Rivelatore termoresistenza.
• Tempra ad induzione.

Quali sono i principali svantaggi delle misurazioni della resistenza a 4 fili?

Svantaggi delle misurazioni della resistenza del filo Kelvin 4:

• Costoso.
• Circuito complicato.
• La velocità di test è molto lenta.
• Il no. dei punti di prova è il doppio.
• È necessario un numero maggiore di cavi di collegamento.

Misurazione della resistenza a 2 e 4 fili

Nel Misurazione della resistenza a 2 fili, la resistenza totale del cavo si aggiunge alla misurazione perché la corrente attraverso l'intero circuito è la stessa. Poiché la caduta di tensione attraverso il filo e il componente di misurazione può produrre una misurazione con errore, non ha un'uscita molto accurata per un piccolo valore di resistenza quando la resistenza di misurazione è molto più grande della resistenza del filo. Quindi la resistenza del piombo può diventare trascurabile. Se la lunghezza del filo può essere minima possibile, è possibile aumentare la precisione della misurazione.

Come possiamo vedere dalla figura sopra, RW₁ e RW₂ sono la resistenza del filo. Questo perché il Voltmetro misura il caduta di tensione attraverso R + RW₁ + L.S₂ . La misurazione della resistenza a 2 fili è una struttura di circuito semplice meno accurata, che richiede meno fili di collegamento.

Misurazione della resistenza a 3 fili

Misurazione della resistenza a 3 fili, che non è accurata come misurazione della resistenza a 4 fili, è più accurata della misurazione della resistenza a due fili. La complessità del circuito è inferiore a quella della misurazione della resistenza a 4 fili.

In questo metodo viene utilizzato l'interruttore, quindi all'inizio viene misurato il circuito superiore della resistenza, il voltmetro misura la tensione ai capi di RW₁ + L.S₂, quindi dividere il valore per 2, che fornisce la resistenza media di questi due fili. RW₃ si assume che sia uguale alla media. di RW₁ e RW₂.

Quindi, commutare il circuito sulla connessione normale, che misura il componente di misura e la resistenza del filo RW₂ + L.S₃. Il valore calcolato attraverso ( R + RW₂ + L.S₃) poi confrontato con il primo valore misurato

che serve per eliminare dal valore misurato la resistenza del conduttore prodotta dal filo.

La connessione per la misurazione della resistenza a 3 fili può essere molto precisa se tutti e tre i fili collegati hanno lo stesso valore di resistenza R₁ = R₂ = R₃. La misurazione della resistenza a 3 fili è ampiamente utilizzata nelle applicazioni industriali, che offre un buon compromesso; è accurato e utilizza meno filo rispetto alla misurazione della resistenza a 4 fili.

Misurazione della resistenza a 4 fili rispetto a 2 fili | Misurazione della resistenza a 2 fili contro 4 fili | Misurazione della resistenza a 4 fili vs 2 fili

Domande frequenti

Qual è il funzionamento effettivo dei tipi di rilevatore di temperatura a 2 fili, 3 fili e 4 fili, ad esempio RTD?

RTD sta per rilevatore di temperatura a resistenza. È noto che la resistenza di un metallo cambia con la variazione di temperatura, quindi misurando la resistenza con la variazione di temperatura, è possibile rilevare la differenza di temperatura. Sono alcuni metalli in cui il coefficiente di temperatura è positivo, quindi con l'aumento della temperatura aumenta la resistenza elettrica del metallo. RTD può utilizzare il metodo a 2 fili, 3 fili o 4 fili.

L'errore introdotto dal cavo può causare un errore significativo, quindi ci sono pochissime applicazioni di RTD a 2 fili, RTD a 2 fili viene utilizzato con cavo corto o dove non è necessaria un'elevata precisione. Circuito di misurazione RTD a tre fili che riduce al minimo l'effetto della resistenza del cavo purché i cavi di collegamento siano della stessa lunghezza. Alcuni fattori come la corrosione dei terminali o la connessione allentata possono ancora differenziare in modo significativo la resistenza del cavo.

L'RTD a tre fili è più preciso dell'RTD a due fili, mentre è meno preciso dell'RTD a 4 fili, dove l'RTD a tre fili è comunemente usato nell'industria relativamente più economico di quello a quattro fili e ha un design del circuito più semplice di quello di un RTD a quattro fili. Nella misurazione della resistenza a 4 fili, l'RTD è il punto in cui la resistenza del cavo può essere osservata e separata dalla misurazione del sensore RTD a 4 fili è una vera misurazione della resistenza a 4 fili Il ponte RTD a 4 fili viene utilizzato dove è necessaria un'elevata precisione. Tuttavia, è molto costoso e complesso nel design.

Quali sono gli svantaggi del metodo di misurazione della resistenza di un filo che utilizza un amperometro e un voltmetro in un circuito?

Gli svantaggi dipendono dal design del circuito, che misurerà la resistenza per la precisione della misurazione della resistenza a due fili è bassa e per la precisione della misurazione della resistenza a quattro fili è alta. Al contrario, il circuito di misurazione a due fili è molto semplice ed economico, mentre la misurazione della resistenza a 4 fili è complessa e costosa.

Lo svantaggio di misurare la resistenza utilizzando un amperometro e un voltmetro può essere l'utilizzo di misuratori che non funzionano correttamente. L'intervallo di misurazione dovrebbe essere considerato per la selezione dei contatori, altro svantaggio voltmetro e amperometro dovrebbero essere collegati al circuito in diversi rami. Il Voltmetro va collegato in parallelo al carico di misura, dove l'amperometro va collegato in serie al ramo dove si vuole misurare la corrente.

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Qual è la resistenza di un riscaldatore elettrico?

Secondo il riscaldamento Joule o il riscaldamento Ohm, il calore è proporzionale alla resistenza. Il riscaldamento Joule è un processo mediante il quale la corrente elettrica passa attraverso un conduttore produce calore, quindi per un riscaldatore elettrico, deve esserci un'elevata resistenza nel filo.

Quali sono i fattori che influenzano la resistenza?

• Temperatura
• Lunghezza dell'area del filo
• Area della sezione trasversale del filo
• Natura del materiale

Un filo spesso avrà più resistenza di un filo sottile Perché?

Il filo sottile di solito ha una resistenza maggiore di un filo spesso perché il filo sottile ha meno elettroni per trasportare la corrente e, in confronto, il filo spesso ha più elettroni per trasportare la corrente. Inoltre, la relazione tra la resistenza e l'area della sezione trasversale di un filo è reciprocamente proporzionale, per questo se la sezione trasversale di un filo si riduce, il valore della resistenza del filo sarà maggiore.

Come aumentare la resistenza di un filo?

L'aumento della lunghezza del filo o la diminuzione dell'area della sezione trasversale di un filo aumenta la resistenza.

Qual è l'area della sezione trasversale di un filo?

Se tagliamo un filo verticalmente perpendicolarmente alla sua lunghezza, otteniamo una faccia circolare del filo. L'area della faccia circolare del filo è nota come area della sezione trasversale del filo e questa area di un filo non dipende dalla lunghezza del filo ed è generalmente uniforme per l'intera lunghezza del filo.

Perché usare un voltmetro ad alta impedenza?

Il voltmetro ideale ha un'impedenza infinita che non consuma alcuna corrente dal circuito. Tuttavia, praticamente un'impedenza infinita non è possibile. Viene utilizzato un voltmetro ad alta impedenza. La corrente che passa attraverso il Voltmetro è molto piccola, quindi non influisce sul circuito complessivo.

La temperatura è direttamente proporzionale alla resistenza? 

La temperatura è direttamente proporzionale alla resistenza per un conduttore metallico o per il metallo con un coefficiente di temperatura positivo.

Quali sono gli effetti della temperatura sulla resistenza?

L'effetto della temperatura sulla resistenza dipende dal coefficiente di temperatura della resistenza. Questo può essere definito come la variazione della resistenza per unità di variazione della temperatura, se il coefficiente è positivo, la resistenza aumenterà con l'aumento della temperatura e se il coefficiente è negativo, la resistenza diminuirà con l'aumento della temperatura.

Un filo può avere resistenza zero?

Idealmente, zero resistenza del filo è possibile, ma praticamente nessun filo presente ha resistenza zero.

Perché usiamo RTD a tre fili?

L'RTD a tre fili è più preciso quando si collega la resistenza del cavo all'RTD a tre fili è più economico di un RTD a quattro fili e ha un design del circuito meno complicato rispetto a un RTD a quattro fili.

Qual è il vantaggio di una misurazione della resistenza a quattro fili?

Quattro misurazioni della resistenza del filo possono eliminare la resistenza del filo conduttore e avere una misurazione della resistenza con la massima precisione.

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