Задачи №№ 11-20

Для решения задач необходимо предварительно изучить назначение, конструкции, схемы включения в измерительную цепь шунтов и добавочных резисторов, а также отчетливо представлять способы их расчета [2, с.43-49], [1, с.68-74]. Для решения задач №11 и №14 необходимо разобрать решенные примеры 7 и 9 в [2].

Изучая материал данного раздела, следует помнить, что шунты предназначены для расширения пределов измерения тока измерительного механизма магнитоэлектри-ческой системы.

Через ИМ магнитоэлектрического прибора можно пропустить длительно ток не более нескольких десятков миллиампер.

Для измерения токов больших величин применяется шунт, который представляет собой четырехзажимный резистор, величина сопротивления которого значительно меньше сопротивления рамки ИМ.

Шунт включают последовательно в измеряемую цепь с помощью токовых зажимов Ti и Т₂. ИМ присоединяют к шунту параллельно посредством потенциальных зажимов П₁ и П₂ [2, рис.23].

При правильно составленной схеме шунт и измерительный механизм соединяют­ся параллельно и к ним применимы все соотношения для параллельных цепей. Отсюда можно вывести расчетную формулу для определения сопротивления шунта:

Rш

где: п = I / Iu - шунтирующии множитель;

I - измеряемый ток цепи;

I_И - номинальный ток измерительного механизма;

R_и - сопротивление рамки измерительного механизма.

Сопротивление шунтов необходимо вычислять с точностью до пятого знака.

При известных величинах сопротивлений шунта и измерительного механизма можно определить величину тока, проходящего через измерительный механизм, в зависимости от величины измеряемого тока:

Iи = I R_ш/(Rш + Rи)

Для расширения пределов измерения приборов по напряжению в сетях постоянного тока, а также в сетях переменного тока напряжением до 600 В применяют добавочные резисторы.

При правильно составленной схеме измерительный прибор соединяется последовательно с добавочным резистором и включается параллельно нагрузке, на которой выполняется измерение напряжения [2, рис. 25].

Так как добавочный резистор и измерительный механизм включаются последовательно, то к ним применимы все соотношения для последовательной цепи. Можно вывести расчетную формулу для определения сопротивления добавочного резистора:

Rд = Rи (т-1),

где: т = U / Uu - множитель добавочного резистора;

U — измеряемое напряжение;

U _и - номинальное напряжение ИМ;

R_и - сопротивление рамки ИМ.

Пример2 А. Измерительный механизм магнитоэлектрической системы имеет внутреннее сопротивление Rи = 4 Ом, шкалу на 100 делений и рассчитан на номинальный то к I_н = 25 мА. Используя этот измерительный механизм, необходимо создать амперметр, имеющий предел измерения (номинальный ток) I Iн=30А.

О

ч

пределить сопротивление шунта, ток шунта, падение напряжения на шунте, постоянную (цену деления) прибора с шунтом.

Б. Используя этот же измерительный механизм, требуется создать вольтметр с пределом измерения (номинальным напряжением) Uн=250 В.

Определить величину сопротивления добавочного резистора.

А. Решение.

1. Шунтирующий множитель

n = Iн / Iu = 30 / (25 10^-3) = 30 10^-3 / 25 = 1200

2. Сопротивление шунта

3. Rш = Rи/(n-1) = 4 / (1200-1) = 4 / 1199 = 0,00334 Ом

   1. 3. Ток шунта I_Ш =Iн-I_u = 30-25-10³ -= 30-0,025 = 29,975А.

4. Падение напряжения на шунте

U_Ш =Iн-I_u = 29,975 - 0,00334 = 0,1В = 100 мВ.

5. Проверяем полученное значение U_ш по падению напряжения на измерительном механизме:

U_ш= Uи; U_{Ш =} I_Ш Rш = Iu Ru;

U_и = 25-10^-3 -4 = 100-10^-3В = 100 мВ.

6. Постоянная прибора с шунтом, т.е. постоянная амперметра:

С_I = I_н / α_н= 30/100 = 0,3 А/дел

где а_н — число делений шкалы прибора.

Б. Решение.

1. Напряжение на измерительном механизме

Uи = Iи Rи = 25•10^-3 4 = 0,1 B. -

2. Множитель добавочного резистора m = U/Uи = 250 / 0,1 = 2500

3. Величина сопротивления добавочного резистора R_d=R_u(m- 1) = 4 • (2500-1) = 4 • 2499 = 9996 Ом.