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: