4. Магнитоэлектрические амперметры

Простейшая схема включения измерительного механизм для измерения тока получается при пропускании непо­средственно по обмотке рамки всего измеряемого тока. По такой схеме работают приборы, предназначенные для из­мерения самых малых токов, — микроамперметры и мил­лиамперметры.

Верхние пределы измерения таких приборов обычно не превосходят 20—50 ма, так как в противном случае ста­новится заметным влияние нагрева током на упругие свой­ства спиральных пружин.

Для измерения больших токов применяют шунты — спе­циальные, относительно малые сопротивления, включае­мые параллельно с измерительным механизмом в цепь из­меряемого тока (рис. ). Сопротивление шунта должно быть подобрано так, чтобы через него проходила большая часть измеряемого тока.

Имеем, что измеряемый ток равен:

I = I₀ ((r₀+r_ш)/r_ш) = I₀n (10)

Где n= r₀+r_ш/ r_ш —коэффициент шунтирования — число, на которое нужно умножить показание прибора, чтобы по­лучить значение измеряемого тока. Обычно n выбирают целым удобным числом; 2, 5, 10 и т. д. При заданном n и известном сопротивлении прибора г₀ нетрудно определить сопротивление шунта

r_ш= r₀/ n-1

Шунты обычно делают из манганина, материа­ла с ничтожно малым температурным коэффициентом. По конструкции и условиям применения шунты бывают однопредельные и многопредельные, внутренние и наружные, индивидуальные и калиброванные.

Внутренние шунты, монтируемые в корпусе прибора, изготовляются на токи примерно до 100 а и могут быть как однопредельными (для щитовых приборов), так и многопредельными (для переносных приборов). На рис. 1 ,а показан внутренний шунт на 3 а, 45 мв в виде спирали из манганиновой проволоки. Наружные шунты из­готовляют на самые различные токи — вплоть до тысяч ампер. Обычно такие шунты состоят из двух массивных латунных или медных наконечников с болтами для под­ключения проводов или шин. Между наконечниками впая­ны серебром пластины или стержни из манганина. Измери­тельный прибор присоединяется к шунту при помощи со­единительных проводов, для чего на наконечниках шунта делают отдельные, так называемые потенциальные зажимы, между которыми точно подогнано номинальное со­противление шунта. Необходимость в отдельных потенци­альных зажимах обусловлена здесь теми же причинами, в силу которых такие зажимы делаются у всех образцовых сопротивлений. По этим причинам в конструктив­ном отношении шунты всегда делают в виде четырехза-жимных сопротивлений. На рис. 1 ,6 показан наружный шунт на 1 000 а, 75 мв; здесь 1 — отверстия для подклю­чения проводов или шин, 2 -г- потенциальные зажимы.

Рис. 9 Различные виды шунтов.

Каждый шунт изготавливают на определенное номи­нальное значение тока, являющееся для него верхним пре­делом измерения. Поскольку сопротивление шунта неиз­менно, измеряемый ток создает на его потенциальных зажимах падение напряжения, пропорциональное току. Поэтому измерение тока в этом случае удобно рассматри­вать как измерение милливольтметром падения напря­жения на шунте и характеризовать шунт номинальным то­ком и номинальным падением напряжения от этого тока.

В зависимости от условий применения шунты бывают индивидуальные и калиброванные. Индивидуальный шунт пригоден только для того прибора, который с ним градуирован. Точной подгонки такие шунты обычно не требуют. Калиброванные шунты имеют определенное номинальное падение напряжения и пригодны для присоединения к лю­бому прибору, имеющему такой же предел измерения и сопротивление, соответ­ствующее формуле (1). Учитывая, что в милли­вольтметрах, предназна­ченных для работы с шунтами, ток полного от­клонения не превышает 5—20 ма, при измерении относительно больших то­ков сопротивлением при­бора часто пренебрегают.

Рис.10 Схема трехпредельного ступенчатого шунта

Калиброванные шун­ты обычно изготавлива­ют на номинальные напряжения 45, 75, 100 и 150 мв. По точности подгонки эти шунты согласно ГОСТ 1845-59 де­лятся на шесть классов: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0. Цифро­вое обозначение класса означает величину допустимого отклонения сопротивления шунта от его номинального зна­чения в процентах.

Переносные приборы обычно снабжаются на­бором наружных шунтов, позволяющих при помощи одно­го прибора производить измерения токов в широком диа­пазоне. Наружные шунты для переносных приборов делают однопредельными и многопредельными (на небольшие токи) и часто снабжают вместо потенциальных зажимов специальными наконечниками для присоединения непосред­ственно к зажимам прибора.

На рис.10 — схема трехпредельного ступенчатого шунта. Шунт имеет три сопротивления, включаемые в зависимости от предела измерения. У пере­носных приборов с внутренними многопредельными шунтами переключение пределов производится при помощи штепсельного или рычажного переключателя.

Шкалы щитовых однопредельных амперметров обычно градуируют вместе с шунтом так, что показания их сразу дают значения измеряемого тока; шкалы переносных мно­гопредельных приборов градуируют в делениях и для каж­дого шунта должна быть определена соответствующая цена деления.