Tato metoda je vhodná k měření indukčnosti a jakosti nízkofrekvenčních tlumivek a transformátorů. Je méně přesná a pracnější než měření můstkem, ale vystačíte při ní s běžně dostupnými přístroji a kalkulačkou. Místo 3 voltmetrů stačí jeden, který přepínáme. V další kapitole tohoto článku je javaskript na výpočet parametrů cívky.
Neznámou indukčnost (na schematu je označena čárkovaným rámečkem, reprezentuje ji seriová náhradní indukčnost LS a ztrátový odpor RS) připojíme přes známý normálový rezistor RN ke zdroji střídavého napětí, a změříme napětí zdroje UZ, napětí na rezistoru UR a napětí na cívce UL. Z nich pak vypočteme indukčnost a ztrátový odpor neznámé cívky. Nejdříve spočteme absolutní velikost impedance cívky:
Z = RN * UL / UR [Ω, Ω, V, V]Někdy potřebujeme vyjádřit vlastnosti cívky pomocí paralelního náhradního schematu. Reaktanci paralelní indukčnosti vypočteme:
XLP = Z / sinφ [Ω, Ω, -]Paralelní vodivost GP a odpor RP jsou méně ovlivňovány výrobními odchylkami při montáži transformátoru, než LS a Q. Zvětšená GP bývá příznakem vady transformátoru (mezizávitový zkrat, špatná izolace plechů a pod.) nebo použití méně kvalitního materiálu (tlustší plechy, plechy z méně kvalitní oceli, tenší drát na vinutí, hliníkové vinutí místo měděného). Při měření trafa naprázdno převládají ztráty v jádře které dobře vyjadřuje GP, zatímco při měření nakrátko (se zkratovaným sekundárem) převládají ztráty ve vinutí jejichž dobrým ukazatelem je RS.
Při výpočtu vyhodnocujeme podíl a rozdíl změřených napětí. Při výpočtu malého rozdílu dvou velkých čísel se zesilují chyby měření i chyby výpočtu. Z toho vyplývají následující doporučení pro dosažení co nejvyšší přesnosti při měření L a Q:
Doporučuji použít co nejpřesnější voltmetr s velkým vstupním odporem, nejvhodnější je digitální voltmetr či multimetr. Metoda se jmenuje podle tří voltmetrů, ale doporučuji použít jeden voltmetr který postupně přepojíme na 3 měřicí místa. Napětí zdroje volíme tak, aby bylo o trochu menší, než je rozsah voltmetru. RN volíme tak, aby byl podobný jako předpokládaná indukční reaktance měřené cívky XL. Díky tomu bude napětí na cívce a na odporu podobné. Pak se málo uplatní chyby měření i zaokrouhlovací chyby výpočtu.
Pokud použijeme jeden voltmetr a měříme všechna tři napětí na stejném rozsahu (což je účelné jen když se měřená napětí příliš neliší), vyloučíme tak některé systematické chyby voltmetru (nepřesnost jeho vstupního děliče, chybu převodní konstanty samotného A/D převodníku či měřidla a pod.)
Zhruba lze říci, že metoda dává vyhovující přesnost měření indukčnosti, když Q je větší než cca. 0,25. Měření Q je dostatečně přesné při Q menším než 10. Při velkém Q se silně uplatňují všechny nepřesnosti, protože se odečítají dvě velká velmi blízká čísla.
Když chceme změřit hlavně indukčnost a na Q nám příliš nezáleží, ale víme, že Q je výrazně větší než 1, můžeme zvolit Rn podstatně menší, než XL. Napětí na RN pak ale musíme měřit na nižším rozsahu voltmetru.
Indukčnost cívky či transformátoru s železným jádrem je nelineární a závisí na protékajícím proudu a na kmitočtu. Podmínky měření doporučuji volit podobné, jako za provozu, jinak získáme nepoužitelná čísla. Používáme zdroj sinusového napětí UZ se zkreslením menším než 2%, buď síťový transformátor (pro měření na 50 Hz) nebo nf signální generátor, který můžeme doplnit zesilovačem, potřebujeme-li větší napětí a proud.
Pro některé zkoušky cívek a transformátorů stačí je měřit při malém proudu a napětí. Cheme-li zjistit, jak se nelineární součástka chová při zatížení provozním proudem, musíme do ní ten proud zavést.
Při měření s velkým střídavým proudem použijeme dostatečně výkonný zdroj napětí UZ a malý RN, dimenzovaný na potřebný výkon. Při velkém sycení se indukčnost vlivem nelinearity mění v průběhu každé půlvlny, změřená indukčnost bude jakousi střední hodnotou.
Chceme-li měřit cívku magnetovanou stejnosměrným proudem, připojíme k
měřicímu obvodu regulovatelný zdroj stejnosměrného napětí USS
přes pomocnou oddělovací tlumivku a zdroj střídavého napětí
připojíme přes kondenzátor C1. Změnou napětí USS nastavíme
požadovaný stejnosměrný proud, tekoucí cívkou. Voltmetr připojujeme
přes kondenzátor C2. Reaktance kondenzátoru C2 by měla být
alespoň 10x menší, než je vstupní odpor voltmetru.
Při velkém magnetovacím proudu musíme volit Rn výrazně menší než XL, jinak bychom potřebovali velké napětí USS a RN by se hodně zahříval.
Síťové transformátory a filtrační tlumivky u jednocestných usměrňovačů měříme při 50 Hz. Filtrační tlumivky pro dvojcestný jednofázový usměrňovač bychom správně měli měřit při 100 Hz, ale když je změříme při 50 Hz, chyba nebude příliš velká.
Vazební a výstupní transformátory z nf zesilovačů jsou širokopásové, a tak měřicí kmitočet volíme podle účelu měření.
Pokud potřebujeme zjistit indukčnost primáru trafa, abychom stanovili nejnižší přenášený kmitočet, měříme v blízkosti předpokládaného nejnižšího kmitočtu. Výstupní transformátor obvykle má větší indukčnost (nižší dolní kmitočet) při malém proudu, než při maximálním dovoleném proudu. Při malém vybuzení se lépe přenesou nejhlubší tóny, při silném signálu jsou basy zeslabeny a zkresleny. Orientačně lze měřit indukčnost primáru výstupních transformátorů při 50Hz.
Při zjišťování mezizávitového zkratu doporučuji měřit GP nebo Q na kmitočtu 1 kHz nebo i vyšším. Vliv mezizávitového zkratu se projevuje tím více, čím vyšší je kmitočet. Na 50 Hz se zkrat jednoho závitu ve výstupním trafu projeví příliš málo pro jeho spolehlivé rozpoznání.
Rozptylovou indukčnost trafa (měření při sekundáru nakrátko), kterou potřebujeme znát pro stanovení nejvyššího přenášeného kmitočtu, měříme v blízkosti tohoto předpokládaného kmitočtu. Levné multimetry obvykle špatně měří na kmitočtech vyšších než 1 kHz, takže k měření rozptylové indukčnosti např. na 20 kHz potřebujeme kvalitní voltmetr.