Измерение токов и напряжений

Приборы, служащие для измерения тока (амперметры) и напряжения (вольтметры), устроены по существу совершенно одинаково и отличаются друг от друга способом включения в сеть, а также относительной величиной своего сопротивления.

Амперметр должен всегда включаться последовательно с потребителем, чтобы по нему проходил ток потребителя, подлежащий измерению.

Рис. 4.23

Сопротивление амперметра должно быть на-столько малым, чтобы в нем не происходила сколь-ко-нибудь заметная потеря напряжения. В тех слу-чаях, когда затруднительно или нецелесообразно пропускать через амперметр весь измеряемый ток, для расширения предела измерения амперметра применяют дополнительную проводимость – шунт. Его включают последовательно с потребителем, в

котором хотят измерить ток, а амперметр подключают параллельно шунту (рис. 4.23). Пусть требуется измерить ток I, который в n раз больше допустимого тока прибо-

ра I a, т. е. I = I a n, при этом I = I a+ I ш(рис. 4.23). Распределение токов между шунтом

и амперметром обратно пропорционально их сопротивлениям:

I a R ш

I ш R

Отсюда

a

R R

ш

−

I

I I

R = I a a = I a a. ш a

			,
	R

Так как I = I a n, то

I a a a ш I a(n −1) n −1

т. е.

æ ö

I

R

a

ç ÷

ш

è ø

R = n −1, где n – шунтирующий множитель ç n = I a÷.

Шунты изготовливаются по ГОСТ, при этом калибро-ванные шунты – на напряжения 45, 75, 100 150 мВ.

Рис.4.24 Конструкции некоторых шунтов показаны на рис. 4.24. Шунтами снабжаются амперметры магнитоэлектрической системы. Для электромагнит-ных, электродинамических и индукционных амперметров применение шунтов нецелесо-образно: точность измерения весьма низка из-за температурных и частотных влияний.

Для переносных приборов вышеуказанных систем применяется секционирование катушек, т. е. катушки подразделяются на несколько секций, которые в зависимости от требуемого предела и измерения могут быть соединены параллельно, последовательно или смешанно.

При измерении переменного тока для расширения пределов измерения амперметры включают через измерительные трансформаторы.

в

Вольтметр – это, в сущности, амперметр с большим внутренним сопротивлением, шкала которого проградуирована в вольтах, так как при постоянном сопротивлении вольтметра теряемое в нем напряжение пропорционально силе тока, проходящего через вольтметр: U в= I в R.

Умножая силу тока, протекающего через вольтметр, на сопротивление вольтметра, получим напряжение на его зажимах, которое и откладывают на шкале прибора. Таким образом, вольтметр показывает напряжение, теряемое в нем самом. Следовательно, для измерения напряжения на каком-либо участке вольтметр необходимо включать парал-лельно данному участку, так как при параллельном соединении напряжения на всех уча-стках одинаковы.

Чтобы включение вольтметра не оказывало заметного влияния на сопротивление участка цепи между точками, когда к ним присоединяется вольтметр, а также для уменьшения расхода энергии в вольтметре сопротивление его должно быть по возмож-ности большим, а в идеальном случае – равным бесконечности.

Для расширения предела измерения вольтметра включают последовательно с ним добавочное сопротивление. В этом случае измеряемое напряжение распределяется между вольтметром и добавочным сопротивлением. Пусть требуется измерить напря-жение в m раз больше того, на которое рассчитан вольтметр: U = U в m. Из рис. 4.25 видно, что U U в+ Ug. Поскольку

в

в

в в в

Рис.4.25 U в= I в R и Ug = I в Rg, то U I в R + I в Rg. Так как U = U в m, то I в R m = I в R + I в Rg, откуда Rg R (m −1). Последняя формула

позволяет рассчитать требуемое добавочное сопротивление. Его необходимо включить последовательно с вольтметром для измерения напряжения, которое в m раз больше то-го, на которое рассчитан вольтметр. Калиброванные добавочные сопротивления изго-товливаются на токи 0,5; 1,0; 3,0; 5,0; 7,5; 15; 30 и 60 мА.

Дата добавления: 2014-10-15