ЕЛЕКТРИКА

ТА МАГНЕТИЗМ

Лабораторна робота №1.13 - 1.14 розширення границь вимірювання електровимірювальних приладів амперметра і вольтметра

Мета роботи: визначити величину додаткового опору і шунта, які включаються в схему для розширення границь вимірювання напруги і струму.

Прилади: амперметр, міліамперметр, реостат, шунти, випрямляч, вольтметри, додатковий опір (магазин опорів), блок постійного струму.

Теоретичні відомості

Основні електровимірювальні прилади. Усі електровимірювальні прилади класифікуються за такими основними ознаками:

• за родом вимірюваної величини: амперметри, вольтметри, омметри, ватметри, лічильники та ін.;

• за родом струму: прилади постійного струму, змінного струму і прилади постійного та змінного струмів;

• за принципом дії: магнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, індукційні, теплові, електростатичні та ін.;

• за класом точності: 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.5; 4.0.

На шкалу приладу наносяться символи, що вказують принцип дії приладу, рід струму – постійний (—) або змінний (~), установку приладу – вертикальну , горизонтальну (┌┐), пробивну напругу ізоляції, клас точності.

І. Амперметрами називаються прилади, які служать для вимірювання сили струму. Для розширення границь вимірюваного амперметрами струму застосовують шунти, які підключаються паралельно до вимірювальних приладів. Шунтом називається резистор , що під’єднується у коло паралельно до амперметра (або міліамперметра), внаслідок чого в амперметр відгалужується тільки частина вимірюваного струму. Щоб амперметр помітно не змінював загального опору кола, власний його опір повинен бути малим порівняно з опором кола. Тому амперметри виготовляють з дуже малим внутрішнім опором (кілька десятих чи сотих Ома).

Н а рис. 1.13.1 наведено схему включення шунтуючого резистора для розширення діапазону вимірювань амперметра. Для визначення опору шунтуючого резистора використовується співвідношення

, (1.13.1)

яке записане на основі того, що у випадку паралельного з’єднання напруга є сталою величиною. На основі І-го правила Кірхгофа:

.

(1.13.2)

З рівнянь (1.13.1) і (1.13.2), одержуємо:

.

Оскільки за умовою , то опір шунта:

,

(1.13.3)

де – внутрішній опір приладу; – кратність.

Порядок виконання роботи

1. Скласти схему згідно з рис. 1.13.1.

2. На міліамперметрі вибрати шкалу вимірювання . Для цього мітку на ручці, якою переключаються шкали, поставити на . Визначити ціну поділки контрольного амперметра і досліджуваного приладу .

3. Після перевірки схеми ввімкнути випрямляч в електричну мережу. Повзунком реостата змінювати опір так, щоб контрольний амперметр показував деякий струм (вибрати три різних значення). Записати покази амперметра і міліамперметра .

4. Розрахувати похибки для різних значень опору одного і того ж шунта.

5. Підрахувати, у скільки разів збільшилася шкала міліамперметра , і за формулою (1.13.3) визначити опір шунта. Внутрішній опір приладу вказаний на міліамперметрі. Визначити нову ціну поділки міліамперметра.

6. Пункт 3 проробити для двох інших шунтів і визначити їх опір . Дані записати в таблицю 1.13.1:

Таблиця 1.13.1

№ п/п

, А

, А

, Ом

, Ом

І І. Вольтметрами називають прилади, які використовують для вимірювання напруги. Усякий вольтметр під’єднуються паралельно до тієї ділянки кола, на якій ми хочемо виміряти напругу, і тому на неї відгалужується певний струм від основного кола. Після його підключення і струм, і напруга в основному колі дещо змінюються, бо тепер ми маємо вже інше коло, в якому до досліджуваної ділянки основного кола паралельно підключений вольтметр. Чим більший опір вольтметра порівняно з опором досліджуваної ділянки кола, тим менший струм відгалужується у його коло і тим менше спотворення, яке вносить вольтметр. Тому вольтметр має мати великий внутрішній опір.

Для розширення границь вимірювання вольтметра послідовно до його основної вимірювальної частини підключають додатковий опір в декілька тисяч Омів (рис. 1.14.1).

Додатковий опір використовується для розширення границь вимірів вольтметром і підключається послідовно до вольтметра.

При послідовному з’єднанні , а загальна напруга, яка в даній схемі вимірюється контрольним вольтметром, дорівнює сумі напруг, тому можна записати

,

де – спад напруги на додатковому опорі; – спад напруги на досліджуваному вольтметрі.

Враховуючи, що

,

(1.14.1)

одержимо формулу для розрахунку додаткового опору:

,

(1.14.2)

де – опір досліджуваного вольтметра; – кратність.

У багатошкальних вольтметрах вмонтовано кілька додаткових опорів різної величини, під’єднаних до окремих затискачів, виведених назовні приладу.