1.3.1 Расширение пределов измерения амперметров на постоянном токе

Для расширения пределов измерения амперметров в сторону больших значений применяют шунты (на постоянном и переменном токе) и измерительные трансформаторы на переменном токе. На рис.1.1 показана схема включения магнитоэлектрического механизма с шунтом.

Рисунок 1.1.Схема включения амперметра с шунтом

Если необходимо иметь ток в измерительном механизме меньше в n раз измеряемого тока I, то сопротивление шунта , где – сопротивление измерительного механизма ИМ; – коэффициент шунтирования

Шунты изготавливают из манганина. На небольшие токи (до 30 А) шунты обычно помещают в корпусе прибора (внутренние шунты); на большие токи (до 7500 А) применяют наружные шунты, которые имеют две пары зажимов: токовые и потенциальные. Токовые зажимы служат для включения шунта в цепь с измеряемым током, а к потенциальным зажимам подключают измерительный прибор.

1.3.2 Расширение пределов измерения вольтметров на постоянном токе.

Для расширения пределов измерения ИМ по напряжению применяют добавочные сопротивления, которые включают последовательно (Рис.1.2) с измерительным механизмом (ИМ).

Рисунок 1.2. Схема включения ИМ с добавочным сопротивлением

Они образуют делитель напряжения (масштабный преобразователь). Если напряжение, необходимое для полного отклонения подвижной части ИМ, равно , а измеряемое напряжение , то добавочное сопротивление , где - сопротивление прибора. Добавочные сопротивления изготавливают из манганиновой проволоки. По точности, они разделяются на классы 0.01; 0.02; 0.05; 0.1; 0.2; 0.5;1.0.

1.3.3 Расширение пределов измерения амперметров и вольтметров на переменном токе

Пределы измерения амперметров расширяют с помощью измерительных трансформаторов тока (ИИТ), рис.1.3.

Рисунок 1.3. Включение амперметра через ИИТ

Первичную обмотку трансформатора тока включают последовательно в цепь измеряемого тока , а к зажимам вторичной обмотки подсоединяют амперметр А; Л1,Л2 – зажимы первичной обмотки, И1, И2 – зажимы вторичной обмотки. Измеряемый ток определяют умножением показаний амперметра на номинальный коэффициент трансформации ИИТ: , где

Пределы измерения вольтметров могут быть расширены с помощью измерительных трансформаторов напряжения (ИТН), рис.1.4.

Рисунок 1.4. Включение вольтметра через ИТН

А-Х – зажимы первичной обмотки, а-х – зажимы вторичной обмотки. Измеряемое напряжение определяют умножением показаний вольтметра на номинальный коэффициент трансформации : , где .

1.3.4 Погрешность взаимодействия, погрешность включения амперметров и вольтметров в исследуемую цепь

При включении амперметра или вольтметра в электрическую цепь изменяются значение измеряемой величины. Это изменение объясняется тем, что сопротивление амперметра не равно нулю, а сопротивление вольтметра не равно бесконечности. Определим погрешность включения амперметра и вольтметра.

Последовательное включение амперметра с внутренним сопротивлением в цепь с источником ЭДС Е и сопротивлением R, рис.1.5, приводит к возрастанию общего сопротивления и уменьшению протекающего тока в цепи.

Рисунок 1.5

Относительная погрешность включения (погрешность взаимодействия):

,

где – значения тока исследуемой цепи соответственно до и после включения амперметра.

Обычно , поэтому .

Если учесть, что , то , где Р_А – мощность потребляемая амперметром, Р – мощность потребляемая сопротивлением R.

При измерении напряжения в нагрузке в цепи с источником энергии, ЭДС которого Е, вольтметр включают параллельно нагрузке, рис.2.6. Если внутреннее сопротивление вольтметра , то выражение для относительной погрешности включения вольтметра (погрешность взаимодействия) будет иметь вид:

где – действительное значение напряжения на нагрузке до включения вольтметра; – измеренное значение напряжения на нагрузке . Учитывая что , где – мощность потребляемая вольтметром, .

Следовательно, как при измерении тока, так и при измерении напряжения, необходимо выбирать такие приборы, у которых потребляемая мощность значительно меньше мощности рассеиваемой цепи.

В связи с этим амперметры выбирают с малым, а вольтметры с большим сопротивлением.