2. Электромеханические амперметры и вольтметры

Амперметры, измеряющие постоянный ток, имеют обозначение А2. В простейшем случае они являются электромеханическими приборами магнитоэлектрической системы. Их достоинства: выдерживают кратковременную перегрузку, слабо реагируют на внешние магнитные поля, характеризуются малым потреблением мощности, имеют линейную шкалу. Внутреннее сопротивление прибора составляет несколько десятков Ом. Амперметры на основе электромеханических приборов позволяют непосредственно измерять токи I_x величиной до 100 мА (миллиамперметры). Поэтому для расширения диапазона измеряемой величины тока в них используют шунты (рис. 1).

Рис. 1

Исходя из соотношения измеряемого тока и тока допустимого для миллиамперметра , определяют коэффициент шунтирования

,

и вычисляют необходимое сопротивление шунта

(6)

Вольтметр, как измеритель постоянного напряжения, имеет обозначение V2. Его создают на основе амперметра магнитоэлектрической системы, так как значение тока, протекающего через прибор пропорционально исследуемому напряжению U_X. Поэтому шкала такого прибора имеет размерность единиц напряжения (Вольт). Для проведения измерения вольтметр подключают параллельно элементу или некоторому участку цепи. С целью расширения пределов измерения последовательно с измерительным механизмом включают добавочные резисторы (рис. 2).

Рис. 2

Их рассчитывают так:

(7)

Так как собственное сопротивление магнитоэлектрического измерителя R₀ не превосходит несколько десятков Ом, то вольтметры без добавочного резистора могут применяться только в качестве микровольтметров или милливольтметров. Добавочные резисторы классифицируются, как и шунты в соответствии с ГОСТ 8623-78.

Выше рассмотренные измерители могут использоваться как самостоятельные измерительные приборы, так и входить в состав более сложных комбинированных измерителей, например Ц 4313.

Для измерения постоянных напряжений можно использовать вольтметры электромагнитной, электродинамической систем. Они являются более универсальными, так как позволяют измерять напрямую и постоянные, и переменные напряжения. Но уступают в чувствительности и имеют нелинейные шкалы, а так же требуют магнитостатического экранирования из-за влияния внешних магнитных полей.

3. Измерение переменного напряжения и тока низкой частоты

Для измерения переменного напряжение и тока НЧ применяют приборы электромагнитной или электродинамической систем. Но шкала их имеет нелинейную градуировку. Кроме того они имеют и другие существенные недостатки. В силу этого, их используют для контроля только в цепях питания.

В связи с этим наиболее часто прибегают к предварительному преобразованию переменного напряжения в постоянное с последующим его измерением теми же методами и приборами, которые рассмотрены выше. Это преобразование выполняют выпрямители, как правило представляющие собой мостиковую схему из германиевых диодов (рис. 4).

Рис.4

При измерении тока микроамперметр помещен в диагональ моста, ток через него протекает в одном направлении в оба полупериода. Вследствие нелинейного характера вольтамперной характеристики диодов сопротивление амперметра R₀ будет зависеть от величины протекаемого тока. Прибор имеет высокую чувствительность. Для изменения пределов измерений применяют шунты, включаемые параллельно амперметру также между точками а и б.

Вольтметры на основе выпрямительных схем, выполняют так же, как и амперметры. Для повышения R₀ последовательно включают добавочные резисторы R_Д (рис. 5).

Рис. 5

Тогда показания прибора: (8)

(9)

Для получения необходимого предела измерений варьируют значением R_Д.

Такие амперметры и вольтметры измеряют среднеквадратическое значение тока и напряжения; их используют в комбинированных приборах - Ц4313, а также в электронных вольтметрах В7-15.