УЭ 3.1-2 Шунты

Шунты применяются для расширения пределов измерения из­мерительного механизма по току и представляют собой резис­тор, параллельно которому включается измерительный механизм как показано на рисунке 3.1 а.

Рисунок 3.1. Примеры схем правильного (а) и неправильного включения шунта (б и в): а —а — токовые зажимы; б—б — потенциальные зажимы

В соответствии с обозначениями на рис. 4.1 можно записать

где I_р — измеряемый ток в рамке; I_ш — измеряемый ток, проходя­щий через шунт; R_ш — сопротивление шунта; R_p — сопротивле­ние рамки измерительного механизма.

Откуд

где I — измеряемый ток.

Обычно сопротивление шунта R_ш значительно меньше, чем со­противление рамки измерительного механизма R_p, поэтому боль­шая часть измеряемого тока I проходит через шунт:

Значение I_pR_p = I_шR_ш, т. е. падение напряжения на шунте при номинальном значении измеряемого тока, является стандартизо­ванным и составляет 45, 75, 100 или 150 мВ. Это падение напря­жения и номинальное значение измеряемого тока всегда указыва­ются на шунте.

Шунты подразделяются на индивидуальные и калиброванные. Индивидуальные шунты пригодны только для того измерительного механизма, с которым они градуировались. В этом случае не тре­буется точной подгонки шунта на заданное падение напряжения.

Калиброванные шунты подгоняются на заданное падение на­пряжения с высокой точностью и пригодны для работы с любым измерительным механизмом, имеющим такое же падение напря­жения при номинальном отклонении.

Каждый шунт снабжен двумя парами зажимов (см. рис. 4.1, а). Первая пара зажимов (а—а) служит для включения шунта в цепь измеряемого тока и называется токовыми зажимами. Вторая пара зажимов (б—б) подключается к шунту измерительного механиз­ма и называется потенциальными зажимами.

На рис. 4.1, б и в приведены примеры неправильного включе­ния шунта, поскольку при таком включении измерительный ме­ханизм измеряет падение напряжения большее, чем I_шR_ш, на ве­личину падения напряжения в контактах (см. рис. 4.1, б) и в со­единительных проводах R_с.пр (см. рис. 4.1, в).

Шунты на сравнительно малые пределы измерения обычно монтируются внутри корпуса прибора, а на большие токи — отдельно от измерительного механизма, например шунт на 500 А, показанный на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2. Шунт на 500 А:1 — сопротивление шунта; 2 — наконечники;

3— потенциальные зажимы; 4 — отверстия для при­соединения шунта к измеряемой цепи

Сопротивление шунта 1 выполняется из манганиновой проволоки, ленты или пластины, припаянной серебряным при­поем к наконечникам 2 из красной меди.

Внутренний шунт крепится к колодке с зажимами внутри кор­пуса прибора. Отдельный шунт присоединяется калиброванными проводами к измерительному механизму. Эти провода подключа­ются к потенциальным зажимам 3. Присоединение шунта к изме­рительному механизму случайными проводами может повлечь за собой изменение сопротивления цепи рамки. Следовательно, и перераспределение измеряемого тока между шунтом и рамкой также может увеличивать погрешность прибора. Присоединение шунта к измеряемой цепи производится в отдельных шунтах с помощью болтов, проходящих через отверстия 4.

Переносные (лабораторные) приборы часто снабжаются мно­гопредельными калиброванными шунтами. Пример схемы подоб­ного шунта представлен на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3. Схема многопредельного шунта

Переключение предела изме­рений осуществляется штепселем, помещаемым в соответствующее гнездо.

Расширение пределов измерений с помощью шунтов практи­чески возможно лишь на постоянном токе, потому что на пере­менном токе распределение измеряемого тока между шунтом и измерительным механизмом будет обусловлено не только сопро­тивлениями их постоянному току, но и их реактивными (индук­тивными) сопротивлениями, которые зависят от частоты.

УЭ 3.1-3 Добавочные резисторы. Все измерительные механизмы (за ис­ключением электростатических) по принципу своего действия ха­рактеризуются зависимостью угла отклонения а от тока I (или токов) в рамке либо катушке, т.е. все механизмы, по существу, являются амперметрами. Однако любой из измерительных меха­низмов можно использовать и для измерения напряжения U, вклю­чив его параллельно к тому участку цепи, напряжение на кото­ром необходимо измерить. На рис. 3.4, а представлена схема вклю­чения добавочного резистора параллельно нагрузке R_H.

Рисунок 3.4. Схемы включения добавочного резистора: а — параллельно нагрузке R_H; б — для многопредельного вольтметра

Если номинальное значение тока измерительного механизма обозначить через I_Н , а номинальное значение измеряемого напря­жения — через U_H, то сопротивление всей цепи вольтметра

Однако сопротивление рамки R_p измерительного механизма обычно значительно меньше, чем необходимое значение R_v. По­этому последовательно с R_v включается добавочное сопротивле­ние такого значения R_д, намотанное манганиновой проволокой, при котором удовлетворяется уравнение (4.1), т.е.

Откуда

На рисунке 3.4, б представлена схема многопредельного вольтмет­ра (на 3, 15, 30 и 150 В) с добавочным сопротивлением, состоя­щим из нескольких резисторов. На схеме R₁, R₂ , R₃ и R₄ — доба­вочные резисторы.

Чаще всего добавочные резисторы располагаются внутри кор­пуса прибора. Многопредельные добавочные резисторы иногда вы­пускаются и отдельно от прибора, т. е. в собственном корпусе.

УЭ 3.1-4 Добавочные конденсаторы. Они применя­ются для расширения предела измерения элек­тростатического измерительного механизма на переменном токе.

Рисунке 3.5. Схема вклю­чения добавочного конденсатора

Если принять, что сопротивления изоля­ции измерительного механизма r₀ и добавоч­ного конденсатора r_д равны бесконечности, то напряжение U₀ на зажимах измерительно­го механизма С₀ запишется в виде

где С_д — емкость добавочного конденсатора; U_д — напряжение на добавочном конденсаторе; С_о — частота измеряемого напряжения.

Так как

и

то

УЭ 3.1-5 Делители напряжения на резисторах. С помощью таких делителей напряжения осуществляют уменьшение измеряемого напряжения в определенное, обычно кратное десяти, число раз, чтобы на вы­ходе делителя получить значение, соответствующее пределу изме­рения (или меньшее) напряжения измерительного механизма. Де­лители напряжения обычно выполняются многопредельными.

На рисунке 3.6 в качестве примера представлена схема включения делителя напряжения на высокоомных резисторах для уменьше­ния измеряемого напряжения U_x.

Рисунок 3.6. Схема включения делителя напряжения

Величина называется пере­водным множителем. U_л — напряже­ние, подаваемое на измерительный прибор. На рисунке 3.6 r₁, r₂ , r₃ и r₄ —сопротивления делителя напряжения. Ёмкостные делители напряжения. Они состоят из ряда последователь­но соединенных конденсаторов и предназначены для расширения пре­делов измерения электростатических измерительных механизмов на пере­менном токе, а также для измере­ния напряжений на высокой частоте.

На рис. 3.7 представлена схема емкостного делителя напряжения, которая может применяться в сочетании с элек­тростатическим измерительным механизмом.

Рисунок 3.7. Схема емкостного делителя

Здесь измеряемое напряжение U_x подключе­но к конденсаторам С₁ и С₂, составляющим делитель. Измерительный механизм С₀ под­ключен параллельно к С₂, причем С₂» С₀. Так как сопротивления изоляции измерительного механизма весьма велики, то

Тогда

Дата добавления: 2014-01-20