25.2 Способы расширения пределов измерения амперметра и вольтметра

Напряжение и ток в цепях постоянного тока измеряют приборами магнитоэлектрической системы. Чтобы стрелка таких приборов отклонялась в нужную сторону, ток от положительного полюса источника питания должен попадать на зажим «+» амперметра. Простейшим способом измерения постоянного тока является непосредственное прямое включение амперметра (рис. 10, а) При этом необходимо соблюдать три условия: предел измерения амперметра должен быть больше или равен максимальному рабочему току цепи lu>IVmax  испытательное напряжение амперметра должно быть больше напряжения сети Ua > Uс:, сопротивление амперметра должно быть больше сопротивления приемника RA > Rnp. Для расширения пределов измерения постоянного тока применяют измерительные шунты, которые характеризуются номинальным первичным током /ш, падением напряжения AUm, создаваемым между их измерительными зажимами при этом токе, и классом точности. Стандартные токоизмерительные шунты рассчитаны на падение напряжения 45 и 75 мВ. Схема подключения милливольтметра показана на рис. 10, б. Чем меньше номинальный ток шунта, тем больше его внутреннее сопротивление. При подключении нескольких приборов параллельно шунту может возникнуть погрешность, превышающая допустимую для его класса точности. Поэтому при токах шунта в несколько десятков ампер к нему подключают один измерительный прибор. Напряжение в цепях постоянного тока может измеряться приборами различных систем. При использовании вольтметров PV магнитоэлектрической системы следует соблюдать полярность включения (рис. 11, а). Для расширения пределов измерения вольтметров применяют добавочные резисторы (рис. II, б). В этом случае предел измерения Рис 11. Схемы включения вольтметров в цепи постоянного тока — непосредственное включение, б — с добавочным резистором где UPVx — расширенный предел вольтметра; R, — сопротивление добавочного резистора; K — коэффициент, показывающий, во сколько раз увеличивается предел измерения напряжения прибора при использовании добавочного резистора. Выпускаются различные шунты и добавочные резисторы для расширения пределов измерения приборов постоянного тока. Переменные напряжение и ток можно измерять приборами любой системы, за исключением магнитоэлектрической. При измерении больших токов в низковольтных установках, а также напряжений и токов в высоковольтных установках применяют приборы электромагнитной системы, включаемые через специальные трансформаторы тока и напряжения. В практике наладочных работ используют различные измерительные трансформаторы, при этом следует помнить, что они вносят в результат измерений дополнительную погрешность. Чтобы погрешность не превышала допустимой, определенной классом точности применяемого измерительного трансформатора, его вторичную обмотку необходимо включать на номинальное сопротивление. Номинальным сопротивлением вторичной обмотки цепи трансформатора тока является то наибольшее, а трансформатора напряжения — то наименьшее сопротивление, на которое можно включить эту обмотку, не превысив погрешность выше допустимой. Схемы включения вольтметров с добавочными резисторами в цепях постоянного тока и однофазных сетях переменного тока одинаковы (рис. 11,6). Схемы включения амперметров и вольтметров при использовании измерительных трансформаторов показаны на рис. 12, а, б. В цепи однофазного переменного тока мощность измеряют непосредственно с помощью электродинамического ваттметра или косвенно методом амперметра и вольтметра. Схема включения приборов показана на рис. 13. Зная напряжение U, приложенное к нагрузке, силу тока /, проходящего по ней, и угол <р сдвига между током и напряжением, можно определить активную, реактивную и полную мощность: Рис 12. Схемы включения измерительных приборов переменного тока а — с трансформатором тока, б — с трансформатором напряжения Р = Wcosϕ; Q = UIsinϕ; S = t//. Угол ф или cosϕ определяют с помощью фазометра. При отсутствии фазометра полную мощность находят по показаниям вольтметра и амперметра: S = UI. С помощью ваттметра измеряют активную мощность, отсюда: cosϕ = Р/S; ф = arccosP/S\ Q = UIX X эшф. При включении вольтметра в измеряемую цепь учитывают полярность его выводов (начала токовой обмотки и обмотки напряжения).