Для расширения измеряемого диапазона шунт включается

Для расширения измеряемого диапазона шунт включается

2.10. Изменение пределов измерения амперметра и вольтметра

(расчет шунтов и добавочных резисторов)

В практике электрических измерений встречается необходимость измерять токи, напряжения и другие величины в очень широком диапазоне их значений. Для измерения малых токов и напряжений используется гальванометр. Рассмотрим, каким образом можно расширить его возможности (пределы измерения) для измерения токов и напряжений.

Допустим, гальванометр может измерять максимальную силу тока I _г , а нам необходимо измерить силу тока I . Тогда ток I – I _г необходимо пропустить не через гальванометр (микроамперметр), а рядом, по параллельной цепи (рис. 2.13 а). Такую электрическую цепь, включаемую параллельно гальванометру и служащую для расширения пределов измерения амперметра, называют шунтом. В этом случае возникает необходимость рассчитать сопротивление шунта и проградуировать шкалу гальванометра в новых значениях силы тока.

Пусть I – сила тока, которую необходимо измерить, I _г – максимальная сила тока, которую может измерить гальванометр. Тогда I _ш = I – I _г – сила тока, которая должна протекать через шунт. Обозначим R _г – сопротивление гальванометра, R _ш – сопротивление шунта. По законам параллельного соединения проводников U _ш = U _г или I _ш × R _ш = I _г × R _г . Отсюда, с учетом силы тока через шунт, получим: R _ш =( I _г × R _г )/ I _ш =( I _г × R _г )/( I – I _г ) = R _г /( n -1). (2.18)

Здесь n = I / I _г – коэффициент шунтирования. Рассчитав по формуле (2.18) сопротивление шунта, подбираем шунт. Для изготовления шунтов на небольшие токи используют провод из манганина, а на большие – манганиновые пластины (манганин обладает малым температурным коэффициентом сопротивления и поэтому сопротивление шунта почти не изменяется при нагревании протекающим током). Схема подключения многопредельных шунтов на небольшие токи показана на рисунке 2.13 б.

Шунты на токи до 30 А обычно встраивают внутрь прибора. Для измерения больших токов (до 6000 А) используют приборы с наружными шунтами. Наружные шунты имеют массивные наконечники из красной меди, к которым подключаются токовые и потенциальные зажимы. Шунт представляет собой четырехзажимный резистор. Два зажима шунта, к которым подводится ток, называются токовыми, а два зажима, с которых снимается напряжение, называются потенциальными. К потенциальным зажимам шунта подключается измерительный механизм. Схема подключения четырехзажимного шунта показана на рисунке 2.14.

Наружные шунты делают взаимозаменяемыми. Шунты в соответствии с ГОСТ могут иметь номинальное падение напряжения на потенциальных зажимах 10, 15, 30, 50, 60, 75, 300 мВ.

Для расширения пределов измерения гальванометра при использовании его в качестве вольтметра последовательно с гальванометром включают добавочный резистор (рис. 2.15 а). Рассчитаем сопротивление добавочного рези стора.

Пусть U – напряжение, которое надо измерить вольтметром, U _г – максимальное напряжение, которое может измерить гальванометр. Тогда U _д = U – U _г — напряжение, которое должно падать на добавочном резисторе. Обозначим R _г – сопротивление гальванометра, R _д – сопротивление добавочного резистора. По законам последовательного соединения проводников I _г = I _д или U _г / R _г = U _д / R _д .

Отсюда с учетом напряжения на добавочном резисторе получим:

Рассчитав сопротивление добавочного резистора, выбирают соответствующий постоянный резистор с учетом его мощности рассеяния. Далее градуируют шкалу гальванометра в новых значениях напряжения. Добавочные резисторы бывают встраиваемые в корпус прибора и наружные. На рисунках 2.15б и 2.15в показаны различные способы подключения встроенных добавочных резисторов. Добавочные резисторы для работы на переменном токе должны иметь бифилярную намотку (проволочный резистор, имеющий бифилярную намотку, не обладает индуктивным сопротивлением).

Шунты и добавочные резисторы в основном применяют с магнитоэлектрическими измерительными механизмами.

Резистивные токовые шунты для применений высокой мощности

Любое современное мощное преобразовательное устройство имеет в своем составе ряд сенсоров, выходные сигналы которых используются для формирования управляющих сигналов, а также работы схемы защиты. Для функционирования электропривода в первую очередь необходимы датчики температуры, напряжения и тока. Наиболее сложной и ответственной является задача формирования изолированного сигнала, пропорционального выходному току инвертора привода. В статье рассматриваются проблемы и перспективы использования резистивных шунтов в сильноточных применениях.

Общие положения

В импульсном силовом каскаде, примером которого является инвертор частотно-регулируемого привода, датчики тока необходимы для работы схемы управления и защиты. Наиболее часто в подобных устройствах применяются трансформаторы тока, сенсоры на основе эффекта Холла и резистивные шунты.

Основные параметры, характеризующие свойства измерителя, — это линейность, время отклика, стабильность характеристик и помехозащищенность. При проектировании необходимо также учитывать следующие показатели:

• надежность;
• габаритные размеры и простоту установки;
• наличие гальванической изоляции;
• стоимость (соотношение стоимости датчика и силового каскада).

Существуют различные способы преобразования тока в аналоговый или цифровой сигнал, и окончательный выбор зависит от диапазона измеряемых величин, коэффициента перегрузки, способа оцифровки токового сигнала, требований к изоляции. В маломощных применениях (до единиц кВт) для измерения чаще всего применяются резистивные шунты, напряжение с которых подается на дифференциальный усилитель, который может быть изолирующим или неизолирующим. К достоинствам шунтов можно отнести низкую стоимость, невосприимчивость к воздействию электромагнитных помех, компактность. Однако на резисторе неизбежно рассеивается мощность P_shunt = I 2 R_shunt (R_shunt — сопротивление шунта), что снижает эффективность работы преобразователя. Диапазон токов, при котором применение подобных датчиков оправдано, определяется соотношением потерь на активном сопротивлении и общего значения рассеиваемой мощности. Кроме того, шунт должен иметь удобный конструктив, предусматривающий простое подключение к силовой и измерительной цепи и возможность установки на радиатор.

На рис. 1 показана упрощенная схема 3-фазного инвертора привода электродвигателя с измерительными резисторами, установленными в различных точках схемы: R_BUS — шунт в цепи питания силового каскада, R_E — шунты в эмиттерах нижних транзисторов полумостов, R_phase — шунты в выходных цепях инвертора. В шине питания протекает однополярный ток I_BUS, являющийся векторной суммой фазных токов инвертора, поэтому падение напряжения на R_BUS неудобно использовать для управления приводом. Однако этот сигнал служит хорошим источником информации для схемы защиты, так как при перегрузке в любой части инвертора это отразится на токе питания. Например, при пробое выхода усилителя на корпус ток перегрузки минует резисторы R_E, но проходит через R_BUS.

Сигналы в цепях эмиттеров I_E по амплитуде и фазе совпадают с соответствующими выходными токами. Напряжение положительной полярности на резисторе R_E образуется, когда открыт нижний транзистор полумоста и ток нагрузки течет через него, а сигнал отрицательной полярности формирует ток, проходящий через антипараллельный диод (после запирания транзистора верхнего плеча). Добавив в схему устройство выборки-хранения, управляемое входным ШИМ-сигналом соответствующего полумоста, можно получить линейный двуполяр-ный сигнал, пропорциональный выходному току. Преимущество данного метода в том, что резисторы R_E подключены к минусовой шине питания, которая в маломощных применениях обычно соединяется с сигнальной цепью общего провода.

И наконец, на шунтах R_OUT, установленных в цепи нагрузки, наблюдается истинный выходной ток. Основная проблема в данном случае — это выделение малого полезного сигнала на фоне сотен вольт синфазного напряжения, меняющегося с частотой ШИМ от нуля до напряжения питания DC-шины.

Важнейшим требованием, предъявляемым к измерительным резисторам, установленным в цепях c высоким значением dI/dt(R_F), является малая распределенная индуктивность L_S. При изменении тока на шунте возникает перенапряжение dV₁ = L_S*dI/dt, искажающее контрольный сигнал. Через резистор, установленный в цепи эмиттера транзистора полумоста, течет ток обратного восстановления оппозитного диода, скорость изменения которого также очень высока. В этом случае значение перенапряжения будет dV₂ = L_S*dI_rr/dt, где dI_rr/dt — скорость изменения тока обратного восстановления диода. При мониторинге медленно меняющегося тока в индуктивной нагрузке (I_PHASE) этот параметр не имеет большого значения.

Как было сказано выше, полезный сигнал токового шунта R_PHASEгораздо меньше выходного напряжения инвертора. Для его точного измерения относительно сигнального общего провода и гальванической развязки необходимо использовать дифференциальный изолирующий усилитель. В области небольших мощностей хорошие компоненты для этой цели предлагает Agilent Technologies. Устойчивость к высоковольтным синфазным помехам в них достигается за счет использования специального оптического экрана, обеспечивающего минимальное значение паразитной переходной емкости, и прецизионного дифференциального усилителя.

В усилителе HCPL7800 (рис. 2) входное аналоговое напряжение преобразуется в ШИМ-сигнал (несущая частота — 100 кГц) и передается через оптический барьер. Микросхема имеет дифференциальный выход, к которому подключается измерительный усилитель U3, как показано на рисунке. Диапазон входных напряжений HCPL7800 (±200 мВ) определяет требования к номиналу рези-стивного шунта и, соответственно, уровень рассеиваемой им мощности. Например, при максимальном токе 20 А необходимо установить резистор R_SENSE = 10 мОм, на котором будет рассеиваться не более 4 Вт. Эта величина вполне допустима, если учесть, что выходная мощность преобразователя при питании от промышленной сети 380 В составляет более 4 кВт.

Рис. 2. Схема подключения изолирующего усилителя HCPL7800

Микросхему HCPL788l ее создатели назвали Smart Current Sensor («умный датчик тока»). Устройство формирует аналоговый сигнал V_OUT, пропорциональный току нагрузки, который может подаваться непосредственно на вход АЦП. Кроме того, у HCPL788l имеются встроенные каскады детектирования состояния перегрузки по току и короткого замыкания. Изделие отличается высокой линейностью коэффициента преобразования, хорошей температурной стабильностью параметров и стойкостью к синфазным помехам.

Еще одна интересная микросхема — изолирующий модулятор HCPL786х, который представляет собой Sigma/Delta (Σ/Δ) АЦП, предназначенный для преобразования низкочастотного аналогового напряжения (например, с резистивного шунта) в последовательность высокочастотных импульсов, длительность которых пропорциональна значению входного сигнала. Компоненты серии HCPL786х разработаны для применения в промышленной аппаратуре с высоким уровнем шумов, в частности в инверторах частотных приводов.

Резистивные шунты для сильноточных применений

Выходные токи описанных выше устройств с токовыми шунтами не превышают десятка ампер, что обусловлено вполне понятными причинами. Однако резистивные датчики продолжают привлекать внимание разработчиков благодаря своим очевидным преимуществам перед индуктивными датчиками и трансформаторами тока. К ним относятся низкая стоимость, высокая линейность и помехозащищенность.

В 2005 году компания Siemens Drive Technologies выпустила на рынок преобразователь SINAMICS G120 мощностью 132 кВт (рис. 3), в котором для контроля фазных токов использованы шунты, встроенные в силовые модули. Технология измерения токов до 800 А с помощью интегральных резистив-ных датчиков была разработана в ходе совместных исследований компаний Siemens, SEMIKRON и Isabellenhutte.

Рис. 3. Вид шунта SINAMICS G120, встроенного в силовой модуль

Схема с измерительным резистором является классической для маломощных применений, где активными потерями на датчике можно пренебречь. В идее использования токовых шунтов с изолирующим усилителем для гальванической развязки также нет ничего революционного. Впервые такое решение было реализовано в приводе Siemens 15 лет назад, сейчас его использует достаточно много производителей.

Требования повышения мощности и линейности измерения при малых габаритах и цене привели к тому, что производители силовой преобразовательной техники снова обратились к идее использования резистивных датчиков. Этому способствует тот факт, что современные технологии силовой электроники позволяют решить большинство конструктивных проблем.

На рис. 4 показана базовая схема изолирующего измерителя тока, в которой падение напряжения на резисторе R_shunt преобразуется в последовательный 1-битовый поток данных посредством Sigma/Delta АЦП. Гальваническая развязка осуществляется с помощью оптического, емкостного или магнитного изолятора, интегрированного в цифровой фильтр на основе микроконтроллера или ASIC.

Рис. 4. Базовая схема изолирующего измерителя тока

Шунт, состоящий из одного или нескольких параллельных резисторов, и Σ / Δ -конвертор устанавливаются во всех фазах инвертора, где необходимо проводить измерение. Разработка преследовала решение следующих задач:

• снижение стоимости и упрощение конструкции измерителя;
• уменьшение веса и габаритов измерителя;
• обеспечение минимальных потерь мощности на шунте;
• обеспечение требуемого диапазона измерения тока;
• повышение точности работы системы.

Сравнительные характеристики

Сравнение стоимости датчика на базе трансформатора тока с резистивным сенсором показывает, что второй вариант, как правило, экономически является более выгодным. При этом его технические характеристики оказываются соизмеримыми или даже лучшими.

Следует отметить, что 90% модулей, продающихся на рынке в настоящее время, используются в преобразователях малого и среднего диапазона мощности с током до 100 А. Применение в подобных устройствах рези-стивных шунтов, обеспечивающих прямое и линейное преобразование тока в напряжение, позволяет обеспечить существенную экономию. Основным преимуществом трансформатора тока всегда считалась гальваническая развязка сигнала. Однако добавление цифрового изолятора, необходимого для передачи последовательного кода, почти не влияет на общую стоимость всего преобразователя, и этот фактор является решающим при сравнении экономических показателей (табл. 1).

Таблица 1. Сравнение стоимости и потерь мощности при использовании трансформатора тока и резистивного шунта

Потери (от общей мощности)

Считается, что медные трассы печатных плат типа FR4 могут проводить токи нагрузки до 30-50 А, что позволяет реализовать схему измерения тока с резистивным шунтом на основе SMD-компонентов. Таким образом, данный вариант может оказаться и гораздо более компактным по сравнению с трансформатором тока.

Разводка более мощных цепей должна производиться с помощью силовых шин, и потери мощности на токовых шунтах при этом становятся определяющим фактором. Преодоление данной проблемы возможно только с помощью новых технологических и конструкторских решений.

Максимальная температура кристаллов в модулях IGBT, как правило, составляет 150 °C, у компонентов 4-го поколения (Trench 4) она увеличена до 175 °C. Расширение диапазона рабочих температур и повышение плотности мощности силовых чипов вообще является общей тенденцией силовой электроники. В рамках этой тенденции применение интегральных токовых шунтов может оказаться технически и экономически оправданным.

В измерителях на основе трансформатора тока потери создаются компенсационной схемой, нагрузочным резистором (с которого снимается измерительный сигнал) и преобразователем «напряжение — частота». Мощность, рассеиваемая в компенсационной схеме, практически не зависит от измеряемого тока, однако его величина влияет на потери в нагрузочном резисторе и выходном каскаде устройства.

Как было показано выше, мощность рассеяния шунта непосредственно связана со значением измеряемого тока I в соответствии с выражением:

Максимальное значение сопротивления и падения напряжения на нем ограничено диапазоном входных сигналов Σ/Δ конвертора, для большинства практических схем эта величина не превышает 0,2 В. При токе 10 А мощность рассеяния составляет 2 Вт, что вполне допустимо для существующих резисторов в SMD-исполнении. С увеличением тока возрастает и серьезность проблемы, например, при измерении 300 А, падение напряжения 200 мВ соответствует потерям 60 Вт (на фазу). Уменьшение за счет использования меньшего номинала шунта приводит к соответствующему снижению точности измерения.

Очевидно, что использование резистивных датчиков в сильноточных схемах возможно только при обеспечении эффективного отвода тепла. В любом случае потери на шунте на максимальном токе не должны превышать 1% от общей мощности преобразователя, сравнение по данному показателю приведено в нижней части таблицы 1.

Модули с интегрированными шунтами

Специализированные силовые модули с интегрированными токовыми шунтами для сильноточных применений были разработаны совместно компаниями SEMIKRON и Isabellenhutte (поставщик измерительных резисторов). В процессе разработки решались следующие задачами: согласование коэффициентов теплового расширения (ТКР), обеспечение высокой перегрузочной способности и долговременной стабильности характеристик. Сенсор состоит из 2-4 параллельно соединенных шунтов типа BVT (рис. 5), установленных на изолирующую керамическую подложку, обеспечивающую отдачу тепла на корпус модуля. Выбор номинала резисторов и модификация геометрии DBC-платы позволили обеспечить значение ТКР на уровне 30 ppm/°C.

Рис. 5. Параллельное соединение 2 BVR измерительных резисторов на DBC-подложке модуля IGBT

Модули IGBT со встроенными резистивны-ми датчиками были использованы компанией Seimens при проектировании новой серии инверторов SINAMICS. С начала их производства было выпущено около 100 000 силовых ключей, опыт эксплуатации которых подтвердил высокую техническую эффективность данного решения. Основные характеристики модулей с интегрированными шунтами приведены в таблице 2. Эти компоненты предназначены для работы при напряжении сети до 690 В AC, однако их возможности ограничены, прежде всего, допустимой токовой нагрузкой. Максимальная плотность тока достигнута в SKKR 800/0,1 за счет применения специальной геометрии шунтов и токонесущих шин DBC-подложки. Важно, что данные технологические приемы обеспечивают требуемые характеристики при сохранении показателей надежности и без изменения конструкции корпуса модуля. Последний факт, позволяющий использовать стандартные элементы крепления и силовые шины, очень важен для серийного производства.

Таблица 2. Основные характеристики шунтовых модулей серии SKKR

Средства расширения пределов измерения параметров постоянного и переменного тока и напряжения.

В качестве внешних средств расширения пределов измерения используются:

1) Шунты (для расширения пределов измерения силы тока в сторону увеличения максимального значения измеряемой величины), применяются на постоянном и переменном токе.

Пусть — ток полного отклонения стрелки, соответствующий верхнему пределу диапазона измерения амперметра, а — падение напряжения на сопротивлении амперметра при этом токе: .

Пусть — верхний предел диапазона измерения силы тока, который желательно обеспечить с помощью шунта.

Очевидно, что при этой силе тока должно выполняться равенство , откуда получаем значение масштабного коэффициента расширения предела измерения силы тока:

, всегда K > 1.

Метрологические характеристики шунтов:

— номинальное падение напряжения на шунте,

— верхний предел диапазона измерений, который обеспечивает данный шунт,

— верхний предел измерения силы тока амперметром, с которым может быть использован данный шунт,

— предел допускаемой основной относительной погрешности преобразования.

2) Добавочные сопротивления (для расширения пределов измерения напряжения в сторону увеличения максимального значения измеряемой величины) применяются на постоянном и переменном напряжении.

Добавочное сопротивление соединяется последовательно с вольтметром. Если собственное сопротивление вольтметра , а значение добавочного сопротивления , то при подключении к вольтметру добавочного сопротивления верхний предел измерения увеличивается до напряжения

где — ток полного отклонения стрелки вольтметра.

Поэтому коэффициент расширения предела измерения равен:

, всегда К > 1.

3) Усилители тока и напряжения (для расширения пределов измерения тока или напряжения в сторону уменьшения максимального значения измеряемой величины), применяются на постоянном и переменном токе и напряжении.

4) Измерительные трансформаторы тока и напряжения (для расширения пределов измерения тока или напряжения в обе стороны, но чаще всего применяются для расширения пределов измерения в сторону увеличения максимального значения измеряемой величины), применяются только при переменном токе.

Особенности применения измерительных трансформаторов тока.

— зажимы первичной обмотки трансформатора, к которым подключена линия, — зажимы вторичной обмотки, к которым подключается амперметр, К — ключ, замыкающий вторичную обмотку.

Включение трансформатора тока с амперметром в линию.

Перед включением первичной обмотки в линию вторичная обмотка обязательно должна быть замкнутой на амперметр или ключом К. После включения амперметра и проверки целостности его цепи и качества контактов в местах присоединений ключ размыкают.

Нормированные метрологические характеристики трансформатора тока:

— пределы изменения напряжения, действующего на первичной обмотке,

— предел измерения вольтметра, включаемого во вторичную обмотку,

— предел допускаемой основной относительной погрешности по амплитуде,

— предел допускаемой основной погрешности по фазе,

— частотный диапазон, в котором инструментальные погрешности трансформатора не превышают норм, установленных на основные погрешности.

Предел измерений аналогового измерительного прибора следует выбирать таким образом, чтобы показания прибора находились в последней трети его шкалы.

Измерение тока и напряжения в цепях постоянного тока

Измерительный механизм (ИМ) магнитоэлектрической системы рассчитан на ток
Iи = 15 мА и напряжение Uи = 75 мВ и имеет шкалу на aн = 150 делений.

При решении задания необходимо:

1. Составить схему включения измерительного механизма с шунтом и дать вывод формулы rш.

2. Определить постоянную измерительного механизма по току СI, величину сопротивления шунта rш и постоянную амперметра С’I, если этим прибором нужно измерять ток Iн.

3. Определить мощность, потребляемую амперметром при номинальном значении тока
Iн = 3,0 А.

4. Составить схему включения измерительного механизма с добавочным сопротивлением и дать вывод формулы rд.

5. Определить постоянную измерительного механизма по напряжению Сu, величину добавочного сопротивления rд и постоянную вольтметра С’u, если этим прибором нужно измерять напряжение Uн = 60 В.

6. Определить мощность, потребляемую вольтметром при номинальном значении напряжения Uн = 60 В.

Для расширения пределов измерения магнитоэлектрических преобразователей применяют масштабные преобразователи – шунты и добавочные сопротивления.

Шунты применяют для уменьшения силы тока в определенное число раз. Например, когда диапазон показаний амперметра меньше диапазона изменения измеряемого тока.

Шунт представляет собой резистор, включаемый параллельно средству измерений. Расчет сопротивления шунта сводится к решению системы линейных уравнений, записанных по законам Кирхгофа. Сопротивление шунта и измерительного прибора rп образуют делитель тока.

1 закон Кирхгофа Iн = Iи + Iш

2 закон Кирхгофа Iш × rш = Iи × rи

Добавочные сопротивления используют для расширения пределов магнитоэлектрических преобразователей по напряжению. Для этого добавочное сопротивление включают последовательно с измерительным механизмом. В этом случае сопротивление измерительного прибора и добавочное сопротивление образуют делитель напряжения.

Расчёт добавочного сопротивления сводится к решению системы двух уравнений, основанных на законе Ома для участка цепи, без добавочного сопротивления и с ним.

Постоянной прибора называется величина обратная чувствительности S. Она равна числу единиц измеряемой величины, приходящихся на одно деление шкалы.

Постоянная ИП по току

Постоянная ИП по напряжению:

Схема включения измерительного прибора с шунтом в случае масштабирования по току

Шунт является простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение. Он представляет собой четырёхзажимный резистор. К двум токовым зажимам подводится ток I, с двух потенциальных зажимов снимается напряжение U.

Шунты применяются для расширения пределов измерения ИМ по току, при этом большую часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую – через ИМ.

Ток Iи, протекающий через ИМ, связан с измерительным током Iн зависимостью:

;

Здесь rи – сопротивление измерительного механизма.

Пусть необходимо измерить ток Iн в n раз больший тока измерительного механизма Iи,
т. е. n = Iн / Iи . Так как соединение параллельное, то можно записать Iн = Iш + Iи, но у нас
Iн = Iи · n , тогда IN · n = Iш + Iи. Учитывая, что Iи = U / rп и Iш = U / rш получим:

.

Сократив на U, получим:

,

где n коэффициент шунтирования.

2. Постоянная измерительного механизма по току определяется по формуле

СI =Iи / αн = 15 / 150 = 0,1 мА/дел

Величина сопротивления шунта определяется по формуле , где

n = Iн / Iи = 3 / 0,015 = 200

rи = Uи / Iи = 75 / 15 = 5 Ом

соответственно rш = 5 / 199 = 0,025 Ом

Постоянная амперметра по току С’I при измерении этим прибором тока Iн = 3,0 А равна

С’I =Iн / αн = 3 / 150 = 0,02 А/дел

3. Мощность, потребляемая амперметром при номинальном значении тока Iн = 3,0 А равна

P = Iи2 × rи = 0,0152 × 5 = 0,001 Вт

Схема включения измерительного прибора с добавочным сопротивлением

в случае масштабирования по напряжению

Добавочные резисторы являются измерительными преобразователями напряжения в ток, а на значение тока непосредственно реагируют измерительные механизмы стрелочных вольтметров. Добавочные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров, ваттметров, счётчиков энергии. Добавочный резистор включается последовательно с ИП. Ток Iн в цепи состоящей из ИП с сопротивлением rи и добавочного резистора с сопротивлением rд составит:

где U – измеряемое напряжение.

Если вольтметр имеет предел измерения Uи и сопротивление ИМ – rи и при помощи добавочного резистора rд надо расширить предел измерения в n раз, то учитывая постоянство тока Iн, протекающего через вольтметр, можно написать:

, откуда n· rи =rи + rд, rд = rи · (n-1), n = Uн / Uи

5. Постоянная измерительного механизма по напряжению определяется по формуле

СU =Uи / αн = 75 / 150 = 0,5 мВ/дел

величина добавочного сопротивления определяется по формуле rд = rи · (n-1), где

n = 60 / 0,075 = 800

rи = Uи / Iи = 75 / 15 = 5 Ом

соответственно rд = rи · (n-1) = 5 × 799 = 3995 Ом

Постоянная амперметра по напряжению С’U при измерении этим прибором напряжения Uн = 60 В равна

С’U =Uн / αн = 60 / 150 = 0,4 В/дел

6. Определить мощность, потребляемую вольтметром при номинальном значении напряжения Uн = 60 В

P = Iи2 × (rи + rн) = 0,0152 × (5 + 3995) = 0,9 Вт

• Поверка технических приборов и основы метрологии
• Задача
• В ведении Госстандарта России находятся:
• Функции Госстандарта России в области сертификации. Порядок проведения сертификации продукции
• Метрология как подразделяется и какими вопросами занимается

• Методы и погрешности электрических измерений
• Измерение активной мощности в цепях трехфазного тока
• Выбор измерительной аппаратуры
• Измерение тока в цепях переменного несинусоидального тока
• Измерение электрических величин с помощью электронного осциллографа

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.