Измерение тока и напряжения, потребляемого нагрузкой

Подключение электроизмерительных приборов

Типовой задачей электрических измерений является измерение тока, по­требляемого нагрузкой или напряжения на нагрузке. В этом случае основное требование к измерительному прибору, который подключается к электрической цепи, заключается в том, что он не должен искажать истинных значений токов и напряжений, существующих в этой цепи до включения прибора. Любой элек­тронное или электротехническое устройство, в том числе и измерительный при­бор, имеет собственное внутреннее сопротивление R _вн. Причем, если мы имеем дело с переменными сигналами, то внутреннее сопротивление будет комплекс­ной величиной, включающей активную и реактивную составляющие.

· При подключении прибора общее сопротивление электрической цепи изменяется. Это изменение является потенциальным источником ме­тодической погрешности и первоочередной задачей электрических измерений становится выбор таких параметров измерительных при­боров, которые будут максимально уменьшать эту погрешность.

При измерении тока измерительный прибор – амперметр, включается в разрыв электрической цепи, т.е. последовательно с нагрузкой, а при измерении напряжения измерительный прибор – вольтметр, подключается параллельно нагрузке. (рис. 2. 7). И в том, и в другом случае при подключении прибора параметры электрической цепи изменяются, что является потенциальным источником методической погрешности. Задача измерений сводится к выбору таких параметров измерительных приборов, которые максимально уменьшают эту погрешность.

При измерении тока измерительный прибор – амперметр, включается в разрыв электрической цепи, т.е. последовательно с нагрузкой (рис. 2.25). Если U ₀ – напряжение источника питания цепи, то при отсутствии измерительного при­бора ток через нагрузку определяется ее собственным сопротивлением нагрузки: I₀ = U ₀/ R _N., а пПослери его подключении измерительного прибора величина тока в цепи будет определяться уже – суммой сопротивления нагрузки и внутреннего сопротив­ления прибора I = U ₀/(R _A+ R _N). Следовательно, отношение величины тока, протекающего в цепи без измерительного прибора, к величине тока с под­ключенным прибором будет равно:

,

а погрешность измерения тока равна:

2.17

Ø При измерении тока в электрической цепи внутреннее сопротивления амперметра должно быть много меньше сопротивления нагрузки R _A<< R _N.

Например, если сопротивление нагрузки составляет R _N = 100 Ом, то ме­тодическая погрешность измерений менее 1% может быть достигнута только при сопротивлении амперметра менее R _A<< 1 Ом.

Отсюда следует, что для минимизации погрешности шибок измерения Это означает, что электрическое сопротивление амперметра R_A, включенного в измерительную цепь, должно быть много меньше, а сопротивление подключенного к цепи вольтметра R_V – много больше сопротивления нагрузки R_H (рис.2.9)

R_A>> R_Н; R_V >> R_H

При измерении напряжения в исходной цепи падение напряжения на на­грузке определяется только током нагрузки в цепи и ее сопротивлением нагрузки, а при под­ключении вольтметра – величиной параллельно подключенных включенных сопротивления нагрузки R _N и сопротивления вольтметра R _V. Как и при рассмотрении измерения тока получим, что погрешность измерения напряжения в цепи равна:

2.18

Ø При измерении напряжения в электрической цепи внутреннее со­противление вольтметра должно быть много больше сопро­тивления нагрузки, R _V >> R _N/

Например, если сопротивление нагрузки составляет 100 Ом, то методиче­ская погрешность измерений менее 1% может быть достигнута только при со­противлении вольтметра много больше менее R _N >> 10 кОм.

Дата добавления: 2015-03-31