Как увеличить предел измерения амперметра

5. Расширение пределов измерений амперметров и вольтметров

Расширение предела измерения амперметра производится с помощью шунта. Шунт – это резистор, подключенный параллельно зажимам амперметра в цепь измеряемого тока и обладающий малым омическим сопротивлением (рис.1.1).

Рис. 1.1. Схема включения шунта

Сопротивление шунта рассчитывается следующим образом.

, (1.8)

где ,– расширенный предел измерения,– исходный предел измерения амперметра;– внутреннее сопротивление амперметра;n – коэффициент расширения предела измерений.

Расширение предела измерения вольтметра производится с помощью добавочного резистора.

Добавочным называется резистор, включенный последовательно с вольтметром и обеспечивающий расширение предела измерения напряжения (рис.1.2).

Рис. 1.2. Схема включения добавочного резистора

Значение сопротивления добавочного резистора определяется по формуле

, (1.9)

где ; – расширенный предел измерения; – исходный предел измерения вольтметра;R_V – внутреннее сопротивление вольтметра; m – коэффициент расширения предела измерений.

6. Примеры решения задач

Задача 1.1. Выразить значения ФВ в дольных и кратных единицах:

а) тока 0,05 А и 0,086 мА в микроамперах,

б) частоты 410 8 Гц и 250 кГц в мегагерцах.

Решение. Используя множители, соответствующие кратным и дольным единицам физических величин, выразим:

а) I = 0,05 А = 5010 3 10 -6 А= 5010 3 мкА;

I = 0,086 мА= 8610 -6 А = 86 мкА;

б) f = 410 8 Гц = 40010 6 Гц = 400 MГц;

f = 250 кГц = 0,2510 6 Гц = 0,25 МГц.

Задача 1.2. Показания прибора равны U_пок = 73,7538 В. Абсолютная погрешность СИ составляет ∆ = ±2,623 В. Записать правильно результат измерений.

Решение. В соответствии с правилами округления произведем округление значения абсолютной погрешности. Первая значащая цифра – «2», поэтому необходимо оставить две значащих цифры, причем округление выполняем в сторону увеличения абсолютного значения (модуля), то есть

Число, выражающее результат измерений, округляем до того же десятичного знака, что и округленное значение абсолютной погрешности. При этом, так как округляемая цифра равна «5», но за ней следуют цифры отличные от нуля, то последнюю сохраняемую цифру увеличиваем на «1», то есть.

Правильная запись результата:

Задача 1.3. При измерении напряжения сигнала стрелка вольтметра установилась на отметке 50 В. Вольтметр имеет равномерную шкалу от 0 до 100 В. Класс точности прибора – 1,0. Определить максимальные значения абсолютной, относительной и приведенной погрешностей вольтметра. Считая, что погрешность измерения полностью определяется погрешностью средства измерения, записать результат измерения.

Решение. Класс точности вольтметра (согласно таблице 1.5) соответствует пределу допускаемой приведенной погрешности, то есть .

По определению , следовательно,.

При равномерной шкале и нулевой отметке на краю диапазона измерений нормирующее значение X_N определяется верхним пределом измерения (100 В).

Тогда .

Исходя из определения относительной погрешности,

Результат измерения: U_x = 50,0 В  1,0 В или U_x = (50,0  1,0) В.

Задача 1.4. Решить задачу 1.3, если класс точности вольтметра

Другие условия задачи сохраняются.

Решение. При указанном обозначении класс точности соответствует пределу допускаемой относительной погрешности, то есть

Так как , то,

где X − значение измеренного вольтметром напряжения.

.

Результат измерения: U_x = 50,0 В  0,5 В.

Задача 1.5. Решить задачу 1.3, если класс точности вольтметра обозначается. Другие условия задачи сохраняются.

Решение. При указанном обозначении класса точности

=

Абсолютная погрешность равна .

_,

Результат измерения U_x= 50,000 В  0,015 В.

Задача 1.6. Определить сопротивление шунта R_ш к миллиамперметру со шкалой 050 мА и внутренним сопротивлением R_A = 100 Ом для расширения предела измерения до 800 мА.

Решение. Сопротивление шунта определяется по формуле

,

где – расширенный предел измерения, – исходный предел измерения миллиамперметра.

Подставив численные значения, получим

.

Задача 1.7. Определить добавочное сопротивление к милливольтметру со шкалой 030 мВ и сопротивлением R_д = 25 кОм для расширения его предела измерений до 6 В.

Решение. Добавочное сопротивление определяется по формуле

,

где ;U_пp – расширенный предел измерения, U_V – исходный предел измерения милливольтметра.

Подставив численные значения, получим

Задача 1.8. Определить внутреннее сопротивление амперметра методом вольтметра-амперметра, если: вольтметр В7-15 с классом точности 2,5 показал 15 В на пределе 30 В; амперметр с классом точности 1,5 показал 30 мА на пределе 50 мA. Оценить относительную погрешность косвенного метода измерения сопротивления данным методом.

Решение: Рассчитать сопротивление исследуемого прибора, зная значения силы тока и напряжения, можно по закону Ома

.

Подставив численные значения, получим

.

Погрешность измерений при косвенном измерении определяется погрешностью измерения значения напряжения и силы тока

,

где δ_A – относительная погрешность измерения тока; δ_V – относительная погрешность измерения.

Расчет относительной погрешности измерения напряжения вольтметром

; ;

.

Расчет относительной погрешности измерения тока амперметром

Искомая погрешность равна

Методические указания к лабораторной работе №20

Амперметрами называют приборы, служащие для измерения силы тока в цепи.

При измерениях амперметр включают в цепь последовательно тому участку, на котором измеряется величина тока. Поэтому амперметры должны иметь очень малое собственное сопротивление, чтобы их включение не изменяло заметно величины тока в цепи. Для измерения малых токов, применяют микро- и миллиамперметры. Для расширения пределов измерения амперметров к ним присоединяют шунт.

Шунт – это малое сопротивление r _ш, включенное в цепь параллельно сопротивлению амперметра, вследствие чего на амперметр ответвляется только малая часть из полного тока, текущего по магистральному проводу (рис. 5).

Введем коэффициент увеличения предела измерения амперметра – :

где I – величина тока в магистральной цепи, I _A – величина тока, текущего через амперметр.

Если r_A – сопротивление амперметра, тогда между сопротивлением шунта и амперметра связь выражается соотношением:

Вольтметрами называют приборы, служащие для измерения на­пряжения (рис. 6). Вольтметр включается параллельно тому участку, на котором хотят измерить падение напряжения (разность потенциалов). Для того, чтобы включение вольтметра не сказывалось на режиме работы цепи, сопротивление вольтметра должно быть значи­тельно больше, чем сопротивление участка, на котором производится измерение напряжения.

Для расширения пределов измерения вольтметра последовательно с вольтметром включается добавочное сопротивление (рис. 6).

Введем коэффициент увеличения предела измерения вольтметра – n_V :

где U – полное подводимое напряжение, U_V – падение напряжения, приходящееся на вольтметр.

Для того чтобы увеличить предел измерения вольтметра в n раз, не­обходимо последовательно вольтметру подключить добавочное сопротивление, величина которого в ( n –1) раз больше сопротивления вольтметра:

где r _доб – добавочное сопротивление, r_V – сопротивление вольтметра.

Гальванометрами называют чувствительные приборы, служащие для измерения весьма малых токов, напряжений и количества электричества. По принципу действия и устройству гальванометры бывают магнитоэлектрические с подвижным магнитом, струнные, термогальванометры и электродинамометры. Чаще всего гальванометры приме­няются для измерения тока и напряжения в цепях постоянного тока. Подсоединив к ним шунт или добавочное сопротивление, их превращают в амперметр или вольтметр с соответствующими пределами измерений.

Как расширить пределы измерения приборов в цепях переменного тока

Для расширения пределов измерения переменного тока у амперметров и других приборов, имеющих токовые обмотки (счетчики, фазометры, ваттметры и т. д.), применяют измерительные трансформаторы тока. Они состоят из магнитопровода, одной первичной и одной или нескольких вторичных обмоток.

Первичная обмотка трансформатора тока Л1 — Л2 включается последовательно в цепь измеряемого тока, во вторичную обмотку И1 — И2 подключается амперметр или токовая обмотка другого прибора.

Вторичная обмотка трансформатора тока выполняется обычно на ток 5 А. Встречаются также трансформаторы с номинальным вторичным током в 1 А и 10 А. Первичные номинальные токи могут быть от 5 до 15 000 А.

При включенной первичной обмотке Л1 — Л2 вторичная обмотка И1 — И2 должна быть обязательно замкнута на токовую обмотку прибора или закорочена. В противном случае во вторичной цепи возникает большая электродвижущая сила (1000 — 1500 В), опасная для жизни людей и изоляции вторичной обмотки.

У трансформаторов тока один конец вторичной обмотки и кожух заземляются.

Измерительный трансформатор тока выбирают по следующим данным:

а) по номинальному первичному току,

б) по номинальному коэффициенту трансформации. Он указан в паспорте трансформатора в виде дроби: в числителе — номинальный первичный ток, в знаменателе — номинальный вторичный ток, например, 100/5 А, т. е. кт = 20,

в) по классу точности, который определяется величиной относительной погрешности при номинальной нагрузке. При увеличении нагрузки вторичной цепи трансформатора тока выше номинальной погрешности сильно возрастают. По степени точности трансформаторы тока делятся на пять классов: 0,2, 0,5, 1,0, 3,0, 10. Для уменьшения погрешности, вносимой трансформатором тока в процессе измерения, необходимо вторичную цепь трансформатора тока выполнять проводами относительно большого сечения и по возможности меньшей длины,

г) по номинальному напряжению первичной цепи.

Трансформаторы тока имеют сокращенные обозначения: Т — трансформатор тока, П — проходной, О — одновитковый, Ш — шинный, К — катушечный, Ф — с фарфоровой изоляцией, Л — с изоляцией из синтетической смолы, У — усиленный, В — встроенный в выключатель, Б — быстронасыщающийся, Д, 3 -наличие сердечника для защиты дифференциальной и от коротких замыканий, К — для схем компаундирования синхронных генераторов, А — с алюминиевой первичной обмоткой.

Измерительные трансформаторы напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения применяют для расширения пределов измерения напряжения у вольтметров и других приборов, имеющих обмотки напряжения (счетчики, ваттметры, фазометры, частотомеры и т. д.).

Первичная обмотка трансформатора А — Х включается параллельно под полное напряжение сети, вторичная обмотка а-х присоединяется к вольтметру или обмотке напряжения более сложного прибора.

Все трансформаторы напряжения обычно имеют вторичное напряжение 100 В. Номинальные мощности трансформаторов напряжения 200 — 2000 ВА. Чтобы избежать ошибок при измерениях, к трансформатору необходимо подключить такое количество приборов, при котором потребляемая прибором мощность в сумме не была бы выше номинальной мощности трансформатора.

Опасным режимом для трансформатора напряжения является замыкание накоротко зажимов вторичной цепи, так как в этом случае возникают большие сверхтоки. Для защиты трансформатора напряжения от сверхтоков в цепи первичной обмотки устанавливают предохранители.

Измерительные трансформаторы напряжения выбирают но следующим данным:

а) по номинальному напряжению первичной сети, которое может быть равным 0,5, 3,0, 6,0, 10, 35 кВ и т. д.,

б) по номинальному коэффициенту трансформации. Он обычно указан на паспорте трансформатора в виде дроби, в числителе которой указано напряжение первичной обмотки, в знаменателе — напряженке вторичной обмотки, например, 3000/100, т. е. Кт=30,

в) по номинальному вторичному напряжению,

г) по классу точности, который определяется величиной относительной погрешности при номинальной нагрузке. Трансформаторы напряжения делятся на четыре класса точности: 0,2, 0,5, 1,0, 3,0.

Трансформаторы напряжения бывают сухие или маслонаполненные, однофазные и трехфазные. При напряжении до 3 кВ они выполняются с сухим (воздушным) охлаждением, свыше 6 кВ — с масляным охлаждением.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Oh no. Something went wrong.

This website https://vitta201.jimdofree.com/ is not available right now.

Is this your website?

Why am I seeing this error message?

Jimdo — Pages to the People!

Jimdo is a free do-it-yourself website builder. With absolutely no coding knowledge, anyone can create a stunning website using Jimdo’s drag-and-drop interface.

Easy to use.

Create your own website with just a few clicks. Choose your design, then pick colors and fonts to make your website unique. You’ll love how simple it is. More

Sell online.

Setting up an online store with Jimdo is easy. Add your store items, connect your PayPal account, and start selling right away. More

Anywhere. Anytime.

The free Jimdo app gives you unprecedented freedom and flexibility to edit your website. Take your website to go!