Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Упрощенный авометр своими руками для начинающего радиолюбителя

Упрощенный авометр своими руками для начинающего радиолюбителя

Упрощенный авометр своими руками для начинающего радиолюбителя

Принципиальная схема подобного упрощенного измерительного при­бора показана на рис. ниже. Он позволя­ет измерять постоянные токи до 100мА, постоянные напряжения до 30 В и со­противления от 50 Ом до 50 кОм. Пе­реключение видов и пределов измере­ния осуществляется включением одного из щупов в гнезда Гн1—Гн10. Второй щуп, вставленный в гнездо Гн11 «Общ.», общий для всех видов и пре­делов измерения.

Омметр однопредельный. В него вхо­дят: микроамперметр ИП1, источник питания Э1 напряжением 1,5 В и добавочные рези­сторы R1 «Уст. 0» и R2. Перед изме­рением щупы прибора соединяют, и пе­ременным резистором R1 стрелку мик­роамперметра устанавливают на конеч­ную отметку шкалы, являющуюся ну­лем омметра. Затем щупами касаются выводов резистора, обмотки трансформа­тора или проводников участка цепи, сопротивление которых надо измерить, и по шкале омметра определяют ре­зультат измерения.

Четырехпредельный вольтметр обра­зуют тот же микроамперметр ИП1 и добавочные резисторы R3—R6. С ре­зистором R3 (при включении второго Щупа в гнездо Гн2) отклонение стрел­ки микроамперметра на всю шкалу соответствует напряжению 1 В, с ре­зистором R4—3 В, с резистором R5— 10 В, с резистором R6—30 В.

Миллиамперметр пятипредельный: 0—1, 0—3, 0—10, 0—30 и 0—100 мА. Его образует универсальный шунт составленный из резисторов R7—R11, к которому кнопкой Кн1 подключают микроамперметр ИП1. Так сделано для того, чтобы при измерении микро­амперметр подключался к шунту, через который течет большая часть измеряе­мого тока, а не наоборот.

Упрощенный авометр своими руками для начинающего радиолюбителя

Конструкция рекомендуемого комби­нированного измерительного прибора показана на рис. Микроамперметр типа М49 на ток полного отклонена стрелки 300 мкА с сопротивлением рам­ки 300 Ом. Переменный резистор R1 (СПО-0,5), кнопка КН (КМ1-1) и все гнезда прибора укреплены непосредст­венно на лицевой панели, выпиленной из листового текстолита толщиной 2 мм. Роль гнезд Гн1—Гн11 выполняет гнездовая часть десятиконтактного разъема. Низкоомные резисторы R9-R11 типа МОИ (или проволочные), остальные МЛТ на мощность рассеяния 0,5 или 0,25 Вт. Необходимые сопро­тивления резисторов подбирают при налаживании путем их замены, параллельным или последовательным соеди­нением нескольких резисторов. В опи­сываемом приборе каждый из резисто­ров R3 и R6, например, составлен из двух последовательно соединенных ре­зисторов, каждый из резисторов R5 и R11 также из двух резисторов, но со­единенных параллельно.

Калибровка вольтметра и миллиам­перметра заключается в подгонке со­противлений добавочных резисторов и универсального шунта под максималь­ные напряжения и токи соответствую­щих пределов измерения, а омметра — к разметке шкалы по образцовым ре­зисторам.

Упрощенный авометр своими руками для начинающего радиолюбителя

Калибровку вольтметра производите по схеме, показанной на рис. Па­раллельно батарее Б1 напряжением 13,5 В (или от БП) подключите пе­ременный резистор Rp сопротивлением 2—3 кОм, который будет выполнять роль регулировочного, а между его движком и нижним (по схеме) выво­дом,— параллельно соединенные само­дельный калибруемый (VK) и образ­цовый (V0) вольтметры. Образцовым может быть вольтметр заводского аво­метра. Предварительно движок регу­лировочного резистора поставьте в край­нее нижнее (по схеме) положение, а калибруемый вольтметр включите на первый предел измерений — до 1 В. Постепенно увеличивая напряжение, по­даваемое от батареи на вольтметры, установите на них по образцовому вольтметру напряжение, точно равное 1 В. Если при этом стрелка калибруе­мого вольтметра не доходит до ко­нечной отметки шкалы, это укажет на то, что сопротивление добавочного ре­зистора R3 оказалось больше, чем на­до, а если уходит за пределы шкалы, то — меньше. Подбирая этот резистор, добейтесь, чтобы при напряжении 1 В стрелка вольтметра устанавливалась точно против конечной отметки шкалы.

Точно так же, но при напряжениях 3 и 10 В, фиксируемых образцовым вольтметром, подгоняйте добавочные резисторы R4 и R5 следующих двух пределов измерений. Для калибровки четвертого предела измерений не обя­зательно подавать на вольтметры на­пряжение 30 В. Можно подать 10 В и подбором резистора R6 установить стрелку калибруемого вольтметра на отметку, соответствующую первой третьей части шкалы. При этом откло­нение его стрелки на всю шкалу будет соответствовать напряжению 30 В.

Для калибровки миллиамперметра потребуются: миллиамперметр на ток до 100 мА, свежий элемент 343 или 373 и два переменных резистора — пленочный (СП, СПО) сопротивлением 5—10 кОм и проволочный сопротивле­нием 50—100 Ом. Первый из этих ре­гулировочных резисторов будете ис­пользовать при подгонке резисторов R7—R9, второй — при подгонке рези-, сторов R10 и R11 универсального шунта.

Первым подгоняйте резистор R7 шунта. Для этого соедините последо­вательно (рис. б): образцовый мил­лиамперметр мА0, калибруемый мАк, включенный на первый предел изме­рений (до 1 мА), элемент Э1 и пере­менный резистор Rp. Нажмите кнопку Кн1 «/» (см. рис. 17) авометра и, плавно уменьшая вводимое сопротивле­ние регулировочного резистора Rv, ус­тановите в цепи ток, равный 1 мА. Сопротивление резистора R7 должно быть таким, чтобы при таком токе в цепи стрелка калибруемого миллиам­перметра была против конечной отмет­ки шкалы.

Аналогично подгоняйте: резистор R8 — на пределе 3 мА, резистор R9— на пределе 10 мА, а затем, заменив пленочный регулировочный резистор проволочным, резистор R10 — на пре­деле 30 мА и, наконец, резистор R11— на пределе 100 мА. Подбирая сопро­тивление очередного резистора шунта, уже подогнанные не трогайте — можно сбить калибровку прибора на первых пределах измерения.

Читайте так же:
Бесплатные программы для создания блок схем

Разметить шкалу омметра проще всего с помощью постоянных резисто­ров с допуском от номинала ±5%. Делайте это так. Сначала замкните Щупы и регулировочным резистором R1 «Уст. О» установите стрелку микро­амперметра на конечную отметку шкалы, соответствующую нулю омметра. За­тем разомкните щупы и подключайте к ним резисторы с номинальными со­противлениями: 50, 100, 200, 300, 400, 500 Ом, 1 «Ом и т. д. примерно до 50—60 кОм, замечая всякий раз на шкале точку, до которой отклоняется стрелка прибора. И в этом случае ре­зисторы нужных сопротивлений со­ставляйте из резисторов других номи­налов. Например, резистор сопротивле­нием 40 Ом можно составить из двух резисторов по 20 Ом, резистор на 50 кОм из резисторов сопротивлением 20 и 30 кОм. По точкам отклонений стрелки, соответствующим разным со­противлениям образцовых резисторов, размечайте (градуируйте) шкалу ом­метра.

Шкалы самодельного комбинирован­ного измерительного прибора должны иметь вид, показанный на рис.

Верхняя из них — шкала омметра, нижняя — общая шкала вольтметра и миллиамперметра. Их надо возможно точнее начертить на плотной лакиро­ванной бумаге по форме шкалы микро­амперметра. Затем осторожно извлечь магнитоэлектрическую систему прибора из корпуса и наклеить новую шкалу, точно совместив дугу шкалы омметра с прежней шкалой. Чтобы не разби­рать микроамперметр, шкалы самодель­ного прибора можно начертить на плотной бумаге в соответствующем масштабе прямолинейными и наклеить ее на лицевую или переднюю боковую стенку ящика прибора.

В описанном комбинированном при­боре использован микроамперметр на ток Iи=300 мкА с сопротивлением рамки Rи, равным 300 Ом. При таких параметрах микроамперметра относи­тельное входное сопротивление вольт­метра не превышает 3,5 кОм/В. Увели­чить относительное входное сопротив­ление и тем самым уменьшить влияние вольтметра на режим в измеряемой це­пи можно только использованием бо­лее чувствительного микроамперметра. Так, например, с микроамперметром на ток I=200 мкА относительное вход­ное сопротивление вольтметра будет 5, а с микроамперметром на ток I =100мка — 10кОм/В. С такими приборами расширится и предел измерения омметром. Но при замене микроамперметра более чувствительным надо с учетом его параметров I и К пересчитать сопротивление всех сопротивлений авометра.

Таким способом можно проверить или откалибровать любой стрелочный или цифровой вольтметр (амперметр). В качестве образцового рекомендуется использовать цифровой прибор заводского исполнения.

Такой прибор можно также положить в бардачок автомобиля. В поездке он может пригодиться для отыскания повреждений электропроводки, не годных ламп, соответствия бортового напряжения автомобиля.

Практическое занятие «Расчет шунтов для расширения пределов измерения приборов непосредственной оценки»

hello_html_m59637b7c.jpg
Рис. 1

Амперметр измеряет силу тока в цепи, и поэтому его сопротивление должно быть очень малым, т.е. hello_html_m33133cc4.png.При последовательном соединении проводников сила тока на каждом участке цепи одинакова, поэтому амперметр можно включать в любой участок цепи.

Каждый амперметр рассчитан на некоторую максимальную силу тока, при превышении которой прибор может перегореть. При измерении токов большей величины, чем те, на которую рассчитан амперметр, применяются шунты. Ш у н т — это сопротивление, которое включается последовательно в цепь измеряемого тока. Параллельно сопротивлению шунта присоединяют зажимы амперметра А (рис. 1); чтобы через амперметр прошла меньшая часть измеряемого тока, сопротивление шунта должно быть меньше сопротивления амперметра.

Найдем сопротивление R шунта, который необходимо подключить к амперметру для измерения силы тока в цепи, в n раз превышающей силу тока, на которую рассчитан прибор: I = n IА( n –коэффициент шунтирования). Сопротивление амперметра обозначим через RА. При подключении шунта часть измеряемой силы тока Iш пойдет по нему. Через амперметр должен идти ток, не превышающий IА (рис. 2).

hello_html_m5c6829dd.jpgРис 2

При параллельном соединении I = n I = IА + Iш, а напряжение на шунте и амперметре одинаково и, согласно закону Ома, равно: I АRА = I шRш. Исключая силу тока IА из двух последних уравнений, получим

Для измерения напряжения на участке цепи применяют вольтметры. Включают вольтметр параллельно тем точкам цепи, напряжение между которыми надо измерить (рис. 3). Вольтметр не должен изменять напряжение на измеряемом участке цепи, поэтому сила тока, проходящего через вольтметр, должна быть много меньше, чем сила тока в измеряемом участке.

hello_html_76d3866.jpg

Рис. 3

Если сопротивление вольтметра Rv, то после включения его в цепь сопротивление участка будет равно ,что меньше первоначального значения сопротивления участка цепи

Вследствие этого измеряемое напряжение на участке цепи уменьшится. Для того чтобы вольтметр не вносил заметных искажений в измеряемое напряжение, его сопротивление должно быть большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряется напряжение, т.е. .

Любой вольтметр рассчитан на предельное напряжение Uv. С помощью подключения последовательно с вольтметром добавочного сопротивления Rш можно измерять в n раз большие напряжения: U = nUv. Найдем добавочное сопротивление, необходимое для измерения напряжений, в n раз больших тех, на которые рассчитан прибор.

Читайте так же:
Завиток из профильной трубы своими руками

При включении в цепь вольтметра добавочного сопротивления вольтметр по-прежнему измеряет напряжение Uv, но это составляет лишь hello_html_m4a1ce134.pngчасть измеряемого напряжения . Напряжение на добавочном сопротивлении Uш = U — Uv (рис. 4). Поэтому пределы измерения увеличиваются в n раз, и во столько же раз увеличивается цена деления вольтметра, а следовательно, уменьшается его чувствительность.
hello_html_m1dd96aa0.jpg
Рис. 4

В вольтметре и добавочном сопротивлении сила тока одинакова, так как они включены последовательно. Поэтому Uv = IRv , Uш = I и U = nUv = nIRv.

При последовательном соединении напряжение на участке равно сумме напряжений на отдельных резисторах участка, т.е. U = ‘Uv + ‘Uш. Следовательно, nIRv = IRv + IRш. Отсюда n-1)

1.Определить величину сопротивления шунта амперметра для расширения пределов измерения тока с 10 миллиампер до 10 Ампер. Внутреннее сопротивление амперметра равно 100 Ом.

2.Определить сопротивление шунта к амперметру с внутренним сопротивлением 0,016 ом, если показания прибора нужно увеличить в пять раз,

3.К амперметру включен шунт, сопротивление которого в 25 раз меньше сопротивления прибора. Какой ток протекает в цепи, если амперметр показал 3А?

4.Вольтметром на 15 В нужно измерить напряжение 120 В. Определить величину добавочного сопротивления, если внутреннее сопротивление вольтметра 2000 ом.

5.Амперметр с наружным шунтом 0,005Ом рассчитан на предел измерения 60А, его внутреннее сопротивление 15Ом. Определить ток полного отклонения измерительной катушки прибора

6.Предел измерения вольтметра электромагнитной системы составляет 7,5 В при внутреннем сопротивлении 200Ом. Определить добавочное сопротивление, которое необходимо включить для расширения предела измерения до 600В.

7. Амперметр с внутренним сопротивлением 0.016 Ом имеет коэффициент шунтирования 10. Определить сопротивление шунта

8.Магнитоэлектрический прибор с сопротивлением 10Ом и током полного отклонения 7,5мА может быть использован в качестве амперметра на 30 А. Определить сопротивление шунта

9. Предел измерения вольтметра составляет 10В при внутреннем сопротивлении 300 Ом. Определить добавочное сопротивление, которое необходимо включить для расширения предела измерения до 500В.

10. Амперметр с внутренним сопротивлением 0.015 Ом имеет коэффициент шунтирования 10. Определить сопротивление шунта

ЛитЛайф

Юный радиолюбитель (7-изд.) _119.jpg

а — магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой; б — прибор для измерения постоянного тока; в — рабочее положение прибора горизонтальное; г — рабочее положение прибора вертикальное; д — между корпусом и магнитоэлектрической системой прибора напряжения не должно превышать 2 кВ; е — класс точности прибора, проценты

Так, например, прибор М24, внешней вид которого показан на рис. 107 (вверху) является микроамперметром (обозначение μА) и рассчитан для измерения постоянных токов не более чем до 100 мкА, т. е. до 0,1 мА. Сопротивление его рамки, судя по надписи на шкале, 720 Ом. Именно такой микроамперметр я и буду рекомендовать для твоего комбинированного измерительного прибора. Если такой микроамперметр использовался ранее как миллиамперметр, то на его шкале может быть надпись mА, как амперметр — буква А, как вольтметр — буква V.

Еще раз подчеркиваю: независимо от внешнего вида и названия механизмы и принцип работы магнитоэлектрических приборов совершенно одинаковы и отличаются они один от другого в основном только токами, при которых их стрелки отклоняются на всю шкалу.

Если магнитоэлектрический прибор используют для измерения сравнительно больших токов, например в амперметре, параллельно рамке присоединяют резистор, называемый шунтом (рис. 109, а). Сопротивление шунта Rш подбирают таким, чтобы через него шел основной ток, а через измерительный прибор РА — только часть измеряемого тока. Если из такого прибора удалить шунт, то предельный ток, который можно будет им измерять, уменьшится. В том случае, когда магнитоэлектрический прибор используют в вольтметре, последовательно с его катушкой включают добавочный резистор Rд (рис. 109, б). Этот резистор ограничивает ток, проходящий через прибор, повышая общее сопротивление прибора.

Юный радиолюбитель (7-изд.) _120.jpg

Рис. 109. Подключение шунта и добавочного резистора к электроизмерительному прибору РА

Шунты и добавочные резисторы могут находиться как внутри корпусов приборов (внутренние), так и снаружи (внешние). Чтобы амперметр, миллиамперметр или вольтметр превратить в микроамперметр, иногда достаточно изъять из него шунт или дополнительный резистор. Именно такой, бывший в употреблении прибор магнитоэлектрической системы может оказаться в твоем распоряжении. И если его основные параметры Iи и Rи неизвестны, то измерить их придется самому. Для этого потребуются: гальванический элемент 332 или 343, образцовый (т. е. как бы эталонный) миллиамперметр на ток 1–2 мА, переменный резистор сопротивлением 5-10 кОм и постоянный резистор, сопротивление которого надо рассчитать. Постоянный резистор (назовем его добавочным) нужен для ограничения тока в измерительной цепи, в которую будешь включать неизвестный прибор. Если такого резистора не будет, а ток в измерительной цепи окажется значительно больше тока Iи проверяемого прибора, то его стрелка, резко отклонившись за пределы шкалы, может погнуться. Если ток очень велик, то может даже сгореть обмотка рамки.

Читайте так же:
Звонок для металлической двери

Сопротивление добавочного резистора рассчитай, пользуясь законом Ома. Вначале, для страховки, полагай, что Iи проверяемого прибора не превышает 50 мкА. Тогда при напряжении источника питания 1,5 В (один элемент) сопротивление этого резистора должно быть около 30 кОм (R = U/Iи = 1,5 В/0,05 мА — 30 кОм).

Проверяемый измерительный прибор РАп, образцовый миллиамперметр (РАo), переменный регулировочный резистор Rр и добавочный резистор Rд соедини последовательно, как показано на рис. 110.

Юный радиолюбитель (7-изд.) _121.jpg

Рис. 110. Схема измерения параметров Iи и Rи стрелочного прибора

Проверь, нет ли ошибок в полярности соединения зажимов приборов. Движок резистора Rp поставь в положение наибольшего сопротивления (по схеме — в крайнее нижнее) и только после этого включай в цепь элемент G — стрелки обоих приборов должны отклониться на какой-то угол. Теперь постепенно уменьшай введенное в цепь сопротивление переменного резистора. При этом стрелки приборов будут все более удаляться от нулевых отметок их шкал. Заменяя добавочный резистор Rд резисторами меньшего номинала и изменяя сопротивление переменного резистора, добейся в цепи такого тока, при котором стрелка проверяемого прибора установится точно против конечной отметки шкалы. Значение этого тока, отсчитанное по шкале образцового миллиамперметра, и будет параметром Rи, т. е. током полного отклонения стрелки неизвестного прибора. Запомни его значение.

Теперь измерь сопротивление рамки. Сначала, как и при измерении параметра Rи, переменным резистором Rp установи стрелку проверяемого прибора на конечную отметку шкалы и запиши показание образцового миллиамперметра. После этого подключи параллельно проверяемому прибору переменный резистор сопротивления 1,5–3 кОм (на рис. 110 он показан штриховыми линиями и обозначен Rш. Подбери такое его сопротивление, чтобы ток через проверяемый прибор РАп уменьшился вдвое. При этом общее сопротивление цепи уменьшится, а ток в ней увеличится. Резистором Rp установи в цепи (по миллиамперметру) начальный ток и точнее подбери сопротивление резистора Rш, добиваясь установки стрелки микроамперметра точно против отметки половины шкалы. Параметр Rи твоего микроамперметра будет равен сопротивлению введенной части резистора Rш.

Измерить это сопротивление можно омметром.

Теперь поговорим о том, как магнитоэлектрический прибор приспособить для измерения разных значений токов, напряжений, сопротивлений.

На практике тебе придется измерять постоянные токи в основном от нескольких долей миллиамперметра до 100 мА. Например, коллекторные токи транзисторов каскадов усиления радиочастоты и каскадов предварительного усиления звуковой частоты могут составлять примерно от 0,5 до 3–5 мА, а токи усилителей мощности достигать 60–80 мА. Значит, чтобы измерять сравнительно небольшие токи, нужен прибор на ток Iи не более 1 мА. А расширить пределы измеряемых токов можно путем применения шунта (см. рис. 109, а).

Сопротивление шунта можно рассчитать по такой формуле:

где Iи max — требуемое наибольшее значение измеряемого тока, мА. Если, например, Iи = 1 мА, Rи = 100 Ом, а необходимый ток Iи max = 100 мА, то Rш должно быть: Rш = IиRи(Iи maxIи) = 1·100/(100 — 1)

Таким миллиамперметром можно измерять токи: без шунта — до 1 мА, с шунтом — до 100 мА. При измерении наибольшего тока (до 100 мА) через прибор будет течь ток, не превышающий 1 мА, т. е. его сотая часть, а 99 мА — через шунт. Лучше, однако, иметь еще один предел измерений — до 10 мА. Это для того, чтобы более точно, чем по шкале 100 мА, можно было отсчитывать токи в несколько миллиампер, например коллекторные токи транзисторов выходных каскадов простых усилителей. В этом случае измеритель токов можно построить по схеме, показанной на рис. 111, а. Здесь используется универсальный шунт, составленный из трех проволочных резисторов R1-R3, позволяющий увеличить пределы измерений миллиамперметра в 10 и 100 раз. И если ток Iи = 1 мА, то, применив к нему такой шунт, суммарное сопротивление которого должно быть значительно больше Rи, прибором можно будет измерять постоянные токи трех пределов: 0–1 мА, 0-10 мА и 0-100 мА. Зажим «—Общ.» — общий для всех пределов измерений. Чтобы узнать измеряемый ток, надо ток, зафиксированный стрелкой прибора, умножить на численное значение коэффициента возле соответствующего зажима. А поскольку ток Iи прибора известен, то возле зажимов вместо множителей «х1», «х10», «х100» можно написать предельно измеряемые токи. Для нашего примера это могут быть надписи: «1 мА», «10 мА», «100 мА». Более подробно о расчете универсального шунта я расскажу еще в этой беседе.

Подключение амперметра и вольтметра в сети постоянного и переменного тока

Постоянный ток не меняет направления во времени. Примером может служить батарейка в фонарике или радиоприемнике, аккумулятор в автомобиле. Мы всегда знаем, где положительная клейма источника питания, а где отрицательная.

Переменный ток — это ток, который с определенной периодичностью меняет направление движения. Такой ток протекает в нашей розетке, когда мы к ней подключаем нагрузку. Тут нет положительного и отрицательного полюса, а есть только фаза и ноль. Напряжение на нуле близко по потенциалу с потенциалом земли. Потенциал же на фазовом выводе меняется с положительного до отрицательного с частотой 50 Гц, го есть ток под нагрузкой будет менять свое направление 50 раз в секунду.

В течение одного периода колебания величина тока повышается от нуля до максимума, затем уменьшается и проходит через ноль, а потом совершается обратный процесс, но уже с другим знаком.

Получение и передача переменного тока намного проще, чем постоянного: меньше потерь энергии, С помощью трансформаторов мы можем легко менять напряжение переменного тока.

При передаче большого напряжения требуется меньший ток для той же мощности. Это позволяет использовать более тонкие довода. В сварочных трансформаторах используется обратный процесс — понижают напряжение для повышения сварочного тока.

Измерение постоянного тока

Чтобы в электрической цепи измерить ток, необходимо последовательно с приемником электроэнергии включить амперметр или миллиамперметр. При этом, чтобы исключить влияние измерительного прибора на работу потребителя, амперметр должен обладать очень малым внутренним сопротивлением, чтобы практически его можно было бы принять равным нулю, чтобы падением напряжения на приборе можно было бы просто пренебречь.

Включение амперметра в цепь — всегда последовательно с нагрузкой. Если подключить амперметр параллельно нагрузке, параллельно источнику питания, то амперметр просто сгорит или сгорит источник, поскольку весь ток потечет через мизерное сопротивление измерительного прибора.

Шунт

Шунт

Шунт — цепь, включаемая параллельно данной цепи или прибору. Шунты применяются для расширения пределов измерений амперметров, т. к. в шунте ответвляется часть тока, текущего в цепи, тем большая, чем меньше сопротивление шунта.

Пределы измерения амперметров, предназначенных для проведения измерений в цепях постоянного тока, расширяемы, путем подключения амперметра не напрямую измерительной катушкой последовательно нагрузке, а путем подключения измерительной катушки амперметра параллельно шунту.

Так через катушку прибора пройдет всегда лишь малая часть измеряемого тока, основная часть которого потечет через шунт, включенный в цепь последовательно. То есть прибор фактически измерит падение напряжения на шунте известного сопротивления, и ток будет прямо пропорционален этому напряжению.

Практически амперметр сработает в роли милливольтметра. Тем не менее, поскольку шкала прибора градуирована в амперах, пользователь получит информацию о величине измеряемого тока. Коэффициент шунтирования выбирают обычно кратным 10.

Измерение тока с шунтом

Шунты, рассчитанные на токи до 50 ампер монтируют непосредственно в корпуса приборов, а шунты для измерения больших токов делают выносными, и тогда прибор соединяют с шунтом щупами. У приборов, предназначенных для постоянной работы с шунтом, шкалы сразу градуированы в конкретных значениях тока с учетом коэффициента шунтирования, и пользователю уже не нужно ничего вычислять.

Если шунт наружный, то в случае с калиброванным шунтом — на нем указывается номинальный ток и номинальное напряжение: 45 мВ, 75 мВ, 100 мВ, 150 мВ. Для текущих измерений выбирают такой шунт, чтобы стрелка отклонялась бы максимум — на всю шкалу, то есть номинальные напряжения шунта и измерительного прибора должны быть одинаковыми.

Если речь идет об индивидуальном шунте для конкретного прибора, то все, конечно, проще. По классам точности шунты делятся на: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2 и 0,5 — это допустимая погрешность в долях процента.

Шунты изготавливают из металлов с малым температурным коэффициентом сопротивления, и обладающих значительным удельным сопротивлением: константан, никелин, манганин, — чтобы когда протекающий через шунт ток нагревает его, это не отражалось бы на показаниях прибора. Еще для снижения температурного фактора при измерениях, последовательно с катушкой амперметра включают добавочный резистор из материла такого же рода.

Измерение постоянного напряжения

Чтобы измерить постоянное напряжение между двумя точками цепи, параллельно цепи, между этими двумя точками, подключают вольтметр. Вольтметр включается всегда параллельно приемнику или источнику. А чтобы подключенный вольтметр не оказывал влияния на работу цепи, не вызывал бы снижения напряжения, не вызывал потерь, — он должен обладать достаточно высоким внутренним сопротивлением, чтобы током через вольтметр можно было бы пренебречь.

Добавочный резистор

И чтобы расширить пределы измерения вольтметра, последовательно с его рабочей обмоткой включается добавочный резистор, чтобы только часть измеряемого напряжения приходилась бы непосредственно на измерительную обмотку прибора, пропорционально ее сопротивлению. А при известном значении сопротивления добавочного резистора, по зафиксированному на нем напряжению легко определяется полное измеряемое напряжение, действующее в данной цепи. Так работают все классические вольтметры.

Коэффициент, появляющийся в результате добавления добавочного резистора, покажет, во сколько раз измеряемое напряжение больше напряжения, приходящегося на измерительную катушку прибора. То есть пределы измерения прибора зависят от величины добавочного резистора.

Добавочный резистор встраивается в прибор. Для снижения влияния температуры окружающей среды на измерения, добавочный резистор изготавливают из материала обладающего малым температурным коэффициентом сопротивления. Поскольку сопротивление добавочного резистора во много раз больше сопротивления прибора, то и сопротивление измерительного механизма прибора в итоге не зависит от температуры. Классы точности добавочных резисторов выражаются аналогично классам точности шунтов — в долях процентов обозначают величину погрешности.

Добавочный резистор

Чтобы еще больше расширить пределы измерения вольтметров, применяют делители напряжения. Это делается для того, чтобы при измерении на прибор приходилось напряжение, соответствующее номиналу прибора, то есть не превышало бы предел на его шкале. Коэффициентом деления делителя напряжения называется отношение входного напряжения делителя к выходному, измеряемому напряжению. Коэффициент деления берут равным 10, 100, 500 и более, в зависимости от возможностей применяемого вольтметра. Делитель не вносит большой погрешности, если сопротивление вольтметра также высоко, а внутреннее сопротивление источника мало.

Измерение переменного тока

Чтобы точно измерить прибором параметры переменного тока, необходим измерительный трансформатор. Измерительный трансформатор, применяемый в целях измерений, к тому же дает персоналу безопасность, поскольку благодаря трансформатору достигается гальваническая развязка от цепи высокого напряжения. Вообще, техника безопасности запрещает подключать электроизмерительные приборы без таких трансформаторов.

Трансформаторы тока и напряжения

Применение измерительных трансформаторов позволяет расширить пределы измерения приборов, то есть появляется возможность измерять большие напряжения и токи при помощи низковольтных и слаботочных приборов. Так, измерительные трансформаторы бывают двух типов: трансформаторы напряжения и трансформаторы тока.

Измерительный трансформатор напряжения

Чтобы измерить переменное напряжение применяют трансформатор напряжения. Это понижающий трансформатор с двумя обмотками, первичная обмотка которого присоединяется к двум точкам цепи, между которыми нужно измерить напряжение, а вторичная — непосредственно к вольтметру. Измерительные трансформаторы на схемах изображают как обычные трансформаторы.

Трансформатор без нагруженной вторичной обмотки работает в режиме холостого хода, и при подключенном вольтметре, сопротивление которого велико, трансформатор остается практически в этом режиме, и поэтому можно считать измеренное напряжение пропорциональным напряжению, приложенному к первичной обмотке, с учетом коэффициента трансформации, равного соотношению количеств витков во вторичной и первичной его обмотках.

Таким образом можно измерять высокое напряжение, при этом на прибор будет подаваться небольшое безопасное напряжение. Останется умножить измеренное напряжение на коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения.

Те вольтметры, которые изначально предназначены для работы с трансформаторами напряжения, имеют градуировку шкалы с учетом коэффициента трансформации, тогда по шкале без дополнительных вычислений сразу видно значение измененного напряжения.

В целях повышения безопасности при работе с прибором, на случай повреждения изоляции измерительного трансформатора, один из выводов вторичной обмотки трансформатора и его каркас сначала заземляются.

Измерительные трансформаторы тока

Для подключения амперметров к цепям переменного тока служат измерительные трансформаторы тока. Это двухобмоточные повышающие трансформаторы. Первичная обмотка включается последовательно в измеряемую цепь, а вторичная — к амперметру. Сопротивление в цепи амперметра мало, и получается, что трансформатор тока работает практически в режиме короткого замыкания, при этом можно считать, что токи в первичной и вторичной обмотках относятся друг к другу как количества витков во вторичной и первичной обмотках.

Подключение измерительного трансформатора тока

Подобрав подходящее соотношение витков, можно измерять значительные токи, при этом через прибор всегда будут протекать токи достаточно малые. Останется умножить измеренный во вторичной обмотке ток на коэффициент трансформации. Те амперметры, которые предназначены для постоянной работы совместно с трансформаторами тока, имеют градуировку шкал с учетом коэффициента трансформации, и по шкале прибора без вычислений можно легко считать значение измеряемого тока. С целью повышения безопасности персонала, один из выводов вторичной обмотки измерительного трансформатора тока и его каркас сначала заземляются.

Во многих применениях удобны проходные измерительные трансформаторы тока, у которых магнитопровод и вторичная обмотка изолированы и расположены внутри проходного корпуса, через окно которого проходит медная шина с измеряемым током.

Вторичная обмотка такого трансформатора никогда не оставляется разомкнутой, ибо сильное увеличение магнитного потока в магнитопроводе может не только привести к его разрушению, но и навести на вторичной обмотке опасную для персонала ЭДС. Чтобы провести безопасное измерение, вторичную обмотку шунтируют резистором известного номинала, напряжение на котором будет пропорционально измеряемому току.

Для измерительных трансформаторов характерны погрешности двух видов: угловая и коэффициента трансформации. Первая связана с отклонением угла сдвига фаз первичной и вторичной обмоток от 180°, что приводит к неточным показаниям ваттметров. Что касается погрешности связанной с коэффициентом трансформации, то это отклонение показывает класс точности: 0,2, 0,5, 1 и т. д. — в процентах от номинального значения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector