Тема 2 расчет шунтов многопредельного амперметра
1. Краткие теоретические сведения
Амперметр – прибор для измерения силы электрического тока. Амперметр включается последовательно в измеряемую цепь.
Эквивалентная схема и параметры амперметра.
Рис. 1. Эквивалентная схема амперметра.
I0 – ток полного отклонения; R0 – внутреннее сопротивление (сопротивление рамки) магнитоэлектрического прибора.
Измерительные механизмы одного и того же конструктивного исполнения могут изготавливаться на различные токи полного отклонения путем изменения чисел витков на рамке и жесткости пружины. Таким образом можно получить серию амперметров для измерений токов в широком диапазоне. Однако такое решение неэкономично. Поэтому для измерений токов в широком диапазоне используют другое решение – в качестве основы амперметра используют прибор магнитоэлектрической системы и его дополняют много-предельным шунтом.
Шунт – электрическая цепь, включенная параллельно основному участку цепи измерительного прибора для ослабления тока в нем.
Шунты обычно встраиваются в корпус амперметра и снабжаются переключателем. Для измерений больших токов (десятки ампер) используют внешние шунты.
1.1. Пример расчета шунта на один предел измерений.
Исходные данные.
Прибор магнитоэлектрической системы имеет ток полного отклонения I0= 1 мА и внутреннее сопротивление R0=100 Ом. Необходимо рассчитать шунт для предела измерений I1=10 мА.
Расчет.
Расчет выполняется на основе схемы, приведенной на рис.2.
Напряжение на входе амперметра при полном отклонении стрелки
Рис.2. Схема подключения шунта.
Уравнение для токов
Выражение в скобках называют коэффициентом шунтирования. Коэффициент показывает, во сколько раз измеряемый ток I1 больше тока в рамке I0.
Отсюда
2. Расчетная часть.
Пример расчета шунта многопредельного амперметра.
Прибор магнитоэлектрической системы имеет ток полного отклонения
I0= 1 мА и внутреннее сопротивление R0= 100 Ом. Необходимо рассчитать многопредельный шунт для пределов измерений I1=2 мА, I2=5 мА, I3=10 мА.
Рис.3. Схема многопредельного амперметра с шунтом.
Первый шаг расчета.
Расчет для нижнего предела измерений I1=2 мА. Переключатель S находится в положении “2 мА”.
Рис.4. Схема для расчета на пределе измерений I1=2 мА.
Суммарное сопротивление шунта
(1)
Второй шаг расчета.
Расчет для предела измерений I2=5 мА. Переключатель S находится в положении
“5 мА”.
Рис.5. Схема для расчета на пределе измерений I2=5 мА.
Сопротивления шунта
Из последнего выражения можно определить R3
(2)
Третий шаг расчета.
Расчет для предела измерений I3=10 мА. Переключатель S находится в положении “10 мА”.
Рис.6. Схема для расчета на пределе измерений I1=10 мА.
Сопротивление шунта
Из последнего выражения можно определить R2
(3)
Четвертый шаг расчета.
На основе результатов расчетов по соотношениям (1), (2), (3) значение сопротив-ления R1
Таким образом, все сопротивления шунта найдены.
Задание
Рассчитать шунты многопредельного амперметра по заданному варианту.
Варианты задания
Исходные данные |
В а р и а н т |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Ток полного отклонения прибора, мА |
0,4 |
0,8 |
1,0 |
2 |
5 |
Внутреннее сопротивление прибора, Ом |
40 |
20 |
5 |
20 |
2 |
Пределы измерений амперметра |
1; 2; 5 мА |
0,1; 0,2; 0,5 А |
10; 20; 50 мА |
1; 2; 5 А |
10; 20; 50 А |