6.2. Косвенное измерение тока
Кроме прямого метода измерения токов амперметрами возможно косвенное измерение токов с помощью образцового резистора Rобр, включаемого в разрыв цепи, и высокочувствительного измерителя напряжения (рис. 6.4), измеряющего падение напряжения uобр на резисторе Rобр. Измеряемый ток определяется Ix = uобр/Rобр. Для получения минимальной погрешности сопротивление Rобр должно быть меньше сопротивления цепи, в которой измеряется ток.
6.3. Измерение переменного тока
Для измерения переменного тока в зависимости от диапазона частот могут быть применены различные приборы. Для измерения тока промышленной частоты (50—1000 Гц) используются в основном приборы непосредственной оценки на основе электромагнитной и электродинамической систем, а также термоэлектрической системы.
В маломощных цепях повышенной и высоких частот ток измеряется выпрямительными, термоэлектрическими, электронными цифровыми и аналоговыми амперметрами, аналоговыми и цифровыми вольтметрами на резисторе с известным сопротивлением. Амперметр должен иметь минимальные значения входного сопротивления, индуктивностей и емкостей.
Для измерения достаточно больших токов и токов редко повторяющихся процессов применяют пояс Роговского.
6.4. Приборы электромагнитной системы
Принцип действия этих приборов основан на явлении втягивания стальной пластины, соединенной со стрелкой, магнитным полем катушки. Уравнение шкалы, определяемое из условий равенства вращающего и противодействующего моментов, имеет вид:
,
(6.2)
где k — коэффициент, зависящий от конструкции измерительного механизма; I —ток в катушке при включении измерителя в цепь постоянного тока или его среднеквадратическое значение при включении измерителя в цепь переменного тока.
Из (6.2) следует, что отклонение подвижной части измерительного механизма зависит от квадрата измеряемого тока и может быть использовано для измерения напряжений и токов как постоянных, так и переменных сигналов произвольной формы, если спектр этих сигналов не выходит за пределы рабочего диапазона частот прибора. Кроме того, шкала прибора определяется законом изменения индуктивности сердечника, поэтому подбором формы сердечника удается получить практически равномерную шкалу, начиная с 20 — 25% верхнего предела измеряемой величины. Амперметры магнитоэлектрической системы выпускаются в качестве щитовых приборов классов точности 0,5; 1,0 и 2,5 на частотах до 1500 Гц, а также переносных приборов классов 0,5 и 1,0 на частотах до 2400 Гц.
Для расширения пределов измерения тока электромагнитными амперметрами шунты не применяются. Это достигается применением секционированных катушек или измерительных трансформаторов.
Основными достоинствами электромагнитных приборов являются простота конструкции, дешевизна и надежность в работе.
К недостаткам приборов относятся сравнительно малая точность и чувствительность.
Электромагнитные амперметры применяются непосредственно для измерения токов до 200 — 250 А; катушка измерительного механизма включается последовательно в цепь измеряемого тока. Предел измерения амперметров определяется числом витков катушки. Чем выше предел измерения, тем меньше витков из более толстого провода должна иметь катушка.