
Тема12 : вимiрювання струму та напруги Вимiрювання постiйних струму та напруги
Постiйнi струм та напругу вимiрюють прилади усіх систем (крiм iндукцiйних). Найбiльш точними є магнiтоелектричнi прилади.
Конструкцiя
магнiтоелектричного приладу дозволяе
вимiрювати струми до десяткiв мiлiампер,
тому амперметр без шунта застосовують
лиш у тому випадку, коли весь струм, що
вимірюється, можна пропустити через
струмоведучі пружинки та рамку
вимірювального механізму. Так як власний
опір рамки знаходиться в межах
одиниць-десятків Ом, то безпосередньо
прибором можна вимірювати напругу
мiлiвольти (десятки-сотнi).
Для розширення меж вимiрювань магнiтоелектричних приладiв застосовують шунти та добавочнi резистори ( ВМ – вимірювальний механізм):
Для амперметрiв застосовуються шунти – паралельно включенi елементи опору.
Опiр шунта визначаеться по формулi :
де К – коефiцiєнт шунтування, який визначається за формулою:
,
де I – струм у ланцюзi;
IВМ – струм через вимiрювальний механізм (ВМ).
Шунти на струм до 30А звичайно виконуються вбудованими у прилади. Шунти на струм до 7500А виконують зовнішними.
Шунти виготовляють iз манганiну, електротехнічного матеріалу, у якого дуже мала змiна опору при змiнi температури. При підвищенні температури опір котушки приладу істотно збільшується, опір шунта практично не змінюється, в результаті чого показання приладу зменшуються і з΄являються додаткові похибки:
δ =- βм Δt· 100 % ,
де βм - температурний коефіцієнт опору міді; Δt–відхилення температури від нормальної.
Найчастiше
застосовують багатомежовi
шунти. Зміна коефіцієнта шунтування
досягається застосуванням кількох
зажимів.
Шунти виговляють з високою точністю. Iснують класи точностi шунтiв:
0.02; 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0 .
Основна похибка приладу з шунтом більше похибки приладу без шунта і залежить від точності виконання приладу і шунта.
Для
температурної стабiлiзацiї амперметрiв
(нестабiльнiсть виникає внаслiдок змiни
опору мiдної рамки при змiнi температури
та зміни питомого протидіючого моменту
пружинок або ростяжок) застосовують
схеми:
ТутR∂
- додатковий
резистор невеликого опору з манганіну.
У
останній час усе частіше застосовуються
схеми із напівпровідниковими
терморезисторами.
Тут Rt – напiвпровiдниковий терморезистор.
Напівпроводникові резістори володiють вiд'ємним температурним коефiцiєнтом, а мiдна рамка – додатнім. Зміна опору рамки компенсується зміною опору терморезистора. Для підбору необхідної величини температурного коефіцієнта резистора та зменшення впливу розкидування характеристик напівпровідникових елементів останній шунтується манганіновим резистором R∂.
Для
розширення меж вимірювання вольтметрів
застосовують додатковi
резистори.
Вони вмикаються послідовно з вимірювальним
механізмом. Якщо напруга постійного
струму, необхідна для повного відхилення
рухомої частини вимірювального механізму,
дорівнює UВМ,
то величина додаткового опору дорівнює:
деRBM
–опір
вимірювального механізму, К–
коефiцiєнт розширення межи вимірювання
по напрузі:
U – напруга, що вимірюється.
У багатомежових
вольтметрах використовують ступінчасте
ввімкнення резисторів.
Додаткові резистори виготовляють
із манганінового провода. Вони можуть
бути внутрішніми (до 600 В) та зовнішніми
(до 1500 В). Класи точності додаткових
резисторів: