Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Максимальное напряжение, измеряемое компенсатором непосредственно, составляет 2,12111 В. Постоянные токи порядка 10 — 10 А измеряют, как правило, — 3 2 приборами непосредственной оценки — миллиамперметрами и ам- перметрами магнитоэлектрической, электромагнитной и электродинамической систем, а также электронными аналоговыми и цифровыми приборами. Для измерения больших постоянных токов (свыше 100 А) обычно применяют амперметры магнитоэлектрической системы с использованием шунтов, подключаемых параллельно измерительному механизму ИМ (рис. 1.21, а).
Сопротивление шунта подбирается из соотношения К = Я /(и — 1), ш и где 1с — сопротивление обмотки измерительного механизма; и =111„ — коэффициент шунтирования; 1 — измеряемый ток; 1 — допустимый ток измерительного механизма При измерении переменных токов важно, какое значение тока измеряется действующее, амплитудное или среднее. Это вызвано тем, что все приборы градуируются в действующих значениях синусоидального тока, а реагируют подвижные части некоторых измерительных механизмов на среднее значение измеряемой величины.
Переменные токи до 1ОО мкА измеряют обычно цифровыми микроамперметрами. Токи свыше 1ОО мкА измеряют выпрямительными микроамперметрами Для измерения переменных токов в диапазоне 10 мА — 100 А используют электромагнитные, электродинамические и выпрямительные приборы, работающие в частотном диапазоне до десятков килогерц, и термоэлектрические приборы в диапазоне частот до сотни мегагерц. Большие переменные токи измеряют теми же приборами, но с использованием измерительных трансформаторов тока ТТ 1рис.1.22,а).
В этом случае для определения значения измеряемого тока 1 необходимо показание прибора 1 умножить на коэф- х А фициент трансформации Й = 1 !1А (Й указывается в паспорте трансформатора). Зажимы Л1, Л12 и 1з1,И называются соответственно входными и выходными зажимами трансформатора тока. а) 1 а) б) а) б) Рис 1 21 Измерение тока и напряжения Рис 1 22 Измерение тока и напряжения с использованием шунта (а) и добавоч- с использованием измерительных ных резисторов (б) трансформаторов Измеряют переменные токи и косвенным способом. В этом случае последовательно в измерительную цепь включают образцовый резистор и измеряют падение напряжения на нем.
При измерении тока включение в измеряемую цепь амперметра с внутренним сопротивлением Я или образцового резистора изменяет ре- А жим работы цепи. Вследствие этого появляется методическая погрешность измерения тока 1 б,= 1+ 1~„~~Р (1.21) 0 ! У„ б) а) Рис.1 23 Измерение напряжения вольтметром 30 где А — входное относительно зажимов амперметра сопротивле- ах А ние цепи. Чем меньше сопротивление обмотки амперметра, тем меньше методическая погрешность измерения. Измерение постоянного и переменного напряжений.
При измерении ЭДС и напряжения на каком-либо участке электрической цепи включают измеритель параллельно этому участку (рис. 1.23). При измерениях постоянных напряжений в диапазоне 1 — 1ООО мкВ используют цифровые микровольтметры и компенсаторы постоянного тока. Значения напряжений от десятков милливольт до сотен вольт измеряют приборами магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической систем, электронными аналоговыми и цифровыми вольтметрами с использованием делителей напряжения и добавочных резисторов.
Схема включения вольтметра с добавочными резисторами А д приведена на рис.1.21,б. Сопротивление их определяется из условия Л = Л,(т — 1), где Я, — внутреннее сопротивление вольтметра; 12 К 12 1: 1и = У /Ь'„„, — — масштабный коэффициент. Для измерения постоянных напряжений до нескольких киловольт применяют в основном электростатические вольтметры, реже приборы других систем с делителями напряжения. (1.22) где Л вЂ” входное относительно зажимов вольтметра сопротивле-и ние цепи.
Чем больше внутреннее сопротивление вольтметра, тем меньше погрешность измерения. Задача 1.11. Рассчитать многопредельный шунт (рис.1.24,а) к измерительному механизму М342 на пределы измерения токов 5; 20; 30 А. Сопротивление цепи измерителя А =2,5 Ом. При включении любо- И го предела измерения наибольшее падение напряжения на шунте должно быть равно 75 мВ. Р е ш е н и е.
Сопротивление шунта Л = В /(п-1) где л = П/„— коэффициент шунтирования; 1 — измеряемый ток; 1 — ток в измерителе. 3В 15В 75В ЗОА 20А 5А Яи а) Рис. 1.24. К задачам 1.11 и 1.12 б/ Малые переменные напряжения (до единиц вольт) измеряют с помощью приборов выпрямительной системы, аналоговыми и цифровыми электронными вольтметрами.
Для измерения переменных напряжений от единиц до сотен вольт в диапазоне частот до десятков килогерц используют приборы электромагнитной, электродинамической и выпрямительной систем. В диапазоне частот до десятков мегагерц напряжение измеряют приборами электростатической и термоэлектрической систем, цифровыми вольтметрами. Большие значения переменных напряжений (свыше киловольта) измеряют теми же приборами, но с применением измерительных трансформаторов напряжения (см. рис.
1.22 о). Последние, кроме преобразования переменного напряжения, обеспечивают изоляцию вторичной цепи от первичной, находящейся под высоким напряжением. При включении вольтметра с внутренним сопротивлением Л к участку электрической цепи изменяется режим ее работы.
В этом случае возникает методическая погрешность измерения напряжения Ток в ветви измерителя 1 = У /А„=0,075/2,5 = 0,03 А. Коэффициенты шунтирования и сопротивления шунта для заданных пределов измерения: при токе 5А в=5/0,03=167, А =А, +А,+А =2.5/(167-1)=0,015060 Ом; при токе 20 А и=20/0.03=667, А -А =А +А =(2,5+А )/(667-1)= = (0,015060-А ) Ом, откуда определяется А; при токе 30 А в=30/0„03=1000, А -А — А =(2,5+А„+А )/(1000-1) = = (0,015060-А -А ) Ом, откуда определяется А . Зная А и А, опреде- 2 3 ляемА =А -А-А 1 ш 2 3 Опгвет А =0,002516 Ом; А =0,001255 Ом; А =0,011289 Ом.
Задача 1.12. Вольтметр постоянного напряжения с пределом измерения У = 3 В имеет внутреннее сопротивление А,=А +А = 400 Ом. ном и и д Определить сопротивления добавочных резисторов, которые нужно подключить к вольтметру, чтобы расширить пределы измерения до ! 5 и 75 В (см. рис.1.24,б). Найти ток полного отклонения указателя. Р е ш е н и е. Сопротивление добавочного резистора А =А„(т-1), д где т=13Ш„„— коэффициент, определяемый отношением напряжений. Ток в вольтметре при полном отклонении стрелки 1 — У /А 3/400-7 5,! 0 — 3 А О~пвспк Сопротивления добавочных резисторов А =400! 15/3 -1)=1600 Ом; А =8000 Ом, А,+А = 400(75/3-1)= = 9600 Ом.
Задача 1.13. Определить цену деления вольтметра г и амперметра с, подключаемых к объекту измерения через измерительные трансформаторы напряжения и тока с заданными коэффициентами трансформации. Данные вольтметра, амперметра и ответы приведены в табл. 1.6. /с =60, /с =10. и Табл и ца!.6 Задача 1.14.
Определить сопротивление шунта Я и ток шунта У ш ш к миллиамперметру, ток полного отклонения которого 1 = 50 мА и ном внутреннее сопротивление Я = 1,5 Ом. Требуется использовать при- и бор для измерения тока до У =1О А, Ответ. Я =0,00754 Ом; 1 =9,95 А. Задача 1.15. К вольтметру, сопротивление которого Я =30 кОм, подключен резистор с сопротивлением Я =90 кОм.
При этом верхний д предел измерения прибора составляет 600 В. Определите, какое напряжение можно измерять прибором без добавочного резистора Я ? д Ответ. 150 В. Задача 1.1б. Для расширения верхнего предела измерения электростатического вольтметра, имеющего верхний предел измерения 300 В и С = 30 пФ, до 3 кВ используется емкостный делитель напря- вх жения. Определите емкость С,, если С =500 пФ. Ответ: 4470 пФ.
1.5. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ Измерение мощности осуществляют с помощью прямого и косвенного методов. При прямом методе используют ваттметры, при косвенном — амперметры и вольтметры. Измерение мощности в цепях постоянного тока. В целях постоянного тока мощность измеряют методом амперметра — вольтметра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
