§ 6.3. Измерение тока и напряжения в электрических цепях.

Для измерения тока независимо от рода измеряемого тока (постоянный, переменный) пользуются амперметром, включая его последовательно с нагрузкой. При этом сопротивление амперметра должно быть очень маленькое. При этом величина, измеряемая напрямую.

Все измерительные приборы рассчитаны на небольшие величины токов и напряжений, которые напрямую могут измерить эти приборы.

Для расширения пределов измерения прибора пользуются специальными техническими средствами, применение которых позволяет измерить практически любую величину силы тока.

Схема включения амперметра с шунтом:

Рис.6-6.

I – измеряемый ток; I_А – ток, идущий через амперметр с сопротивлением R_A; R_Ш – сопротивление шунта; R_Н – нагрузка.

Здесь

,

где n – число, показывающее во сколько раз измеряемая величина тока (верхний предел измерения нового амперметра) больше тока прибора (его паспортной характеристики). Например, для измерения тока нагрузки величиной 100 А есть амперметр со шкалой на 1 А, с сопротивлением прибора 0,1. Определить сопротивление шунта.

,

где n – коэффициент шунтирования (расширение предела измерения), равный 100/1=100.

.

.

Для измерения напряжения пользуются вольтметром, включая его параллельно нагрузке.

Для расширения предела измерения вольтметры включают через добавочные сопротивления, и при таком способе любая реальная величина напряжения может быть измерена.

Рис.6-7.

Величина добавочного сопротивления для получения нужной шкалы прибора (верхнего предела напряжения) определяется

,

где R_V – сопротивление вольтметра (постоянная); m=U/U_V – число, показывающее во сколько раз измеряемое напряжение U (верхний предел) больше напряжения, соответствующего паспортным данным.

Как шунт, так и добавочное сопротивление могут находиться внутри корпуса и вне его.

§ 6.4. Измерение мощности в трехфазной цепи.

Число ваттметров, схема и включение зависят от типа нагрузки (симметричная, несимметричная) и схемы соединения трехфазного потребителя (звезда, треугольник). Если нагрузка симметричная, то достаточно измерить мощность в одной фазе и показания ваттметра умножить на три.

Схема включения ваттметра.

а) трехфазная цепь при соединении нагрузки звездой

Рис.6-8. Трехфазная цепь при соединении нагрузки звездой.

б) трехфазная цепь при соединении нагрузки треугольником

Рис.6-9. Трехфазная цепь при соединении нагрузки треугольником.

Если нагрузка несимметрична, то мощность трехфазной цепи определяют по сумме показаний двух ваттметров или же по сумме трех ваттметров, каждый из которых измеряет мощность своей фазы.

Рис.6-10. Схема включения ваттметров в трех проводную трехфазную цепь при несимметричной нагрузке.

Рис.6-11. Схема включения ваттметров в четырех проводную трехфазную цепь при несимметричной нагрузке.

Схема включения ваттметра для измерения мощности и его краткая характеристика.

Для измерения мощности в цепях постоянного и однофазного переменного токов используются ваттметры электродинамической системы. Неподвижная (амперметровая) обмотка ваттметра включается в цепь последовательно, подвижная (вольтметровая) обмотка – параллельно потребителю. В соответствии с этим на лицевую панель ваттметра выведены четыре зажима, два из которых обозначены символом I (токовые зажимы), а два других – символом U (зажимы напряжения). Два зажима помечены точками и называются генераторными.

Рис.6-12. Схема включения ваттметра электродинамической системы.

Чтобы понять назначение генераторных зажимов рассмотрим две возможные схемы включения обмоток ваттметра, изображенных на рис.6-13. В схеме рис.6-13, а, мощность, измеряемая ваттметром

большие мощности нагрузки на величину . Следовательно,

.

Рис.6-13, а.

В схеме ирс.6-13, б, мощность, измеряемая ваттметром

больше мощности нагрузки на величину , т.е.

.

Рис.6-13, б.

Таким образом, в обоих случаях возникает систематическая погрешность, зависящая от схемы соединения.

Градуировка ваттметров производится по схеме рис.6-13, а. Для получения такой схемы генераторные зажимы (помеченные точками) следует объединить и подключить к одному и тому же проводу. Вместе с тем, генераторные зажимы являются началами обмоток. При правильном включении ваттметра стрелка будет отклоняться вправо. Чтобы изменить направление отклонения стрелки необходимо изменить направление тока в любой из обмоток ваттметра.