6.3. Методы измерения тока и напряжения.

Измерение тока и напряжения осуществляется как в цепях постоянного тока, так и в цепях переменного тока. Наиболее высокая точность измерений достигается в цепях постоянного тока. При измерении в цепях переменного тока точность понижается с повышением частоты. При выборе измерителей тока и напряжения следует руководствоваться примерным амплитудным и частотным диапазонами, мощностью цепи, в которой осуществляется измерение, мощностью, потребляемой измерительным прибором, а также необходимой точностью измерения.

Если необходимая точность измерения, допустимая мощность потребления и другие требования могут быть обеспечены приборами электромеханической группы, то измерения следует проводить методом непосредственной оценки.

Для измерения постоянных токов используются амперметры магнитоэлектрической системы. На шкале магнитоэлектрического прибора выставляется знак принадлежности к этой системе (табл. 6.1), а марка прибора – начинается с символа М. Амперметры магнитоэлектрической системы имеют равномерную шкалу, малое собственное потребление мощности, высокую точность. Они не чувствительны к влиянию внешних магнитных полей. Клеммы этих приборов маркируются знаками «+» и «-».

Прибор включается в цепь таким образом, чтобы ток входил в клемму, отмеченную знаком «+».

Если измеряемый ток превосходит по величине ток, необходимый для полного отклонения подвижной части прибора, то параллельно прибору включают шунт (резистор с малым сопротивлением), который расширяет диапазон измерения прибора. Сопротивление шунта связано с сопротивлением прибора следующим образом:

,

(6.9)

где R_ш– сопротивление шунта;

R_a – сопротивление амперметра;

I_a – предел измерения амперметра;

I– предел измерения, до которого расширяется диапазон.

Измерение токов промышленной частоты производят, в основном, амперметрами электромагнитной системы. На шкале электромагнитного прибора выставляется знак его принадлежности к этой системе (табл. 6.1), а марка прибора начинается с символа Э.

Амперметры электромагнитной системы имеют неравномерную шкалу, особенно в начале. Первые два деления шкалы обычно не оцифрованы, а отсчет показаний можно производить с деления, которое отмечено точкой. Амперметры этой системы имеют высокое собственное потребление мощности, чувствительны к влиянию внешних магнитных полей, поэтому класс точности этих приборов обычно не лучше 0,5.

Таблица 6.1

Маркировка некоторых систем электроизмерительных приборов.

Система прибора	Наименование прибора	Знак маркировки
Магнитоэлектрическая	Амперметр Вольтметр
Электромагнитная	Амперметр Вольтметр
Электродинамическая	Амперметр Ваттметр
Ферродинамическая	Ваттметр

Шунты для расширения предела измерения электромагнитных амперметров применять нельзя, т.к. это увеличивает собственное потребление прибора и понижает точность измерения. Пределы измерения электромагнитного амперметра можно расширить, применяя измерительные трансформаторы тока. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь измеряемого тока, а к зажимам вторичной – подключается амперметр. Величина измеряемого тока находится умножением показаний амперметра на коэффициент трансформации трансформатора.

В тех случаях, когда требуется высокая точность измерения, применяют амперметры электродинамической системы. На шкале электродинамического амперметра выставляется знак принадлежности к этой системе (табл. 6.1), а марка прибора начинается с символа Д.

Амперметры электродинамической системы имеют неравномерную шкалу, низкую чувствительность, высокую точность.

В маломощных цепях переменного тока включение амперметра электромагнитной или электродинамической систем может изменить режим ее работы, поэтому измерение тока в таких цепях целесообразно проводить косвенным методом, измеряя падение напряжения на образцовом резисторе.

Измерение напряжения в цепях постоянного тока преимущественно выполняется вольтметрами магнитоэлектрической системы. Так же, как амперметры магнитоэлектрической системы, они имеют равномерную шкалу, малое собственное потребление мощности и высокую точность. Клеммы прибора маркируются знаками «+» и «-».

При включении вольтметра магнитоэлектрической системы ток должен входить в клемму, маркированную знаком «+».На шкале магнитоэлектрических вольтметров выставляется знак принадлежности к этой системе (табл. 6.1), а марка прибора начинается с символаМ.

Если измеряемое напряжение превосходит по величине напряжение, необходимое для полного отклонения подвижной части прибора, то последовательно с ним включают добавочное сопротивление, которое расширяет диапазон измерения прибора. Величина добавочного сопротивления связана с сопротивлением прибора следующим соотношением:

,

(6.10)

где R_д– величина добавочного сопротивления;

R_v– величина сопротивления прибора;

U_v– предел измерения вольтметра;

U– предел измерения, до которого расширяется диапазон.

Измерения напряжения промышленной частоты осуществляется, в основном, вольтметрами электромагнитной системы. Так же, как и в амперметрах, на шкале электромагнитного вольтметра выставляется знак принадлежности к этой системе (табл. 6.1), а марка прибора начинается с символа Э.

Вольтметры этой системы имеют неравномерную шкалу, особенно в начале. Первые два деления шкалы обычно не оцифрованы, а отсчет показаний можно производить с деления, которое отмечено точкой. Вольтметры этой системы имеют высокое собственное потребление мощности, чувствительны к влиянию внешних магнитных полей, поэтому класс точности этих приборов обычно не лучше 0,5.

Пределы измерения электромагнитных вольтметров расширяют, используя измерительные трансформаторы напряжения. Первичная обмотка трансформатора подключается параллельно участку цепи, на котором измеряется напряжение, а вторичная – к вольтметру. Величина измеренного напряжения равна произведению показаний вольтметра на коэффициент трансформации трансформатора.