Прилади для вимірювання постійного струму і напруги
Вимірювання постійного і змінного струму. Порядок роботи з приладами. Види і типи застосовуваних приладів
Вимірювання постійного струму.
Постійний струм, (англ. Direct current) - електричний струм, який з плином часу не змінюється за величиною і напрямком.
Величина постійного струму I і електричної напруги U для будь-якого моменту часу зберігається незмінною.
При постійному струмі через кожне поперечний переріз провідника за одиницю часу протікає однакова кількість електрики (електричних зарядів).
Постійний струм - це постійне спрямований рух заряджених частинок.
Амперметр - прилад для вимірювання сили струму в амперах. Шкалу амперметрів градуируют в мікроамперах, міліамперах, амперах або кілоампер відповідно до межами вимірювання приладу. В електричне коло амперметр включається послідовно з тією ділянкою електричного кола, силу струму в якому вимірюють; для збільшення межі ізмереній- з шунтом або через трансформатор. (Прикладом амперметра з трансформатором є «струмові кліщі»)
Найбільш поширені амперметри, в яких рухається частина приладу зі стрілкою повертається на кут крену, пропорційний величині вимірюваного струму.
Амперметри бувають магнітоелектричними, електромагнітними, електродинамічними, тепловими, індукційними, детекторними, термоелектричними і фотоелектричними.
Магнітоелектричними амперметрами вимірюють силу постійного струму; індукційними і детекторними - силу змінного струму; амперметри інших систем вимірюють силу будь-якого струму. Найточнішими і чутливими є магнітоелектричні і електродинамічні амперметри
Основні типи амперметра
Принцип дії магнітоелектричного приладу заснований на створенні крутного моменту, завдяки взаємодії між полем постійного магніту і струмом, який проходить через обмотку рамки. З рамкою з'єднана стрілка, яка переміщається по шкалі. Кут повороту стрілки пропорційний силі струму.
Електродинамічні амперметри складаються з нерухомої і рухомої котушок, з'єднаних паралельно або послідовно. Взаємодія між струмами, які проходять через котушки, викликає відхилення рухливої котушки і з'єднаної з нею стрілки. В електричному контурі амперметр з'єднується послідовно з навантаженням, а при високій напрузі або великих токах - через трансформатор.
За конструкцією амперметри підрозділяються на магнітоелектричні, електромагнітні, термоелектричні, електродинамічні, феродинамічні і випрямні.
Магнітоелектричні амперметри (гальванометри, мікроамперметра і міліамперметри) служать для вимірювання струмів малої величини в ланцюгах постійного струму. Вони складаються з магнітоелектричного вимірювального механізму і шкали з нанесеними поділками, відповідними різним значенням вимірюваного струму. Для розширення меж вимірювання паралельно приладу приєднується шунт. Вимірюваний струм I та розгалужується на ток шунта Iш і ток вимірювального приладу Іпр. він дорівнює
Де Rпр - опір приладу, Ом; Rш - опір шунта, Ом.
При виборі шунта необхідно враховувати потужність, що розсіюється на ньому під час проходження електричного струму. Неправильно розрахований шунт буде нагріватися, його опір змінюватися, і похибка вимірювання сили струму рости. Шунт може міститися як всередині амперметра (внутрішній), так і поза ним (зовнішній).
Для вимірювання струму в колі, амперметр або міліамперметр включають в електричний ланцюг послідовно з приймачем електричної енергії.
Для того щоб включення амперметра не впливало на роботу електричних установок і він не створював великих втрат енергії, амперметри виконують з малим внутрішнім опором. Тому практично опір його можна вважати рівним нулю і нехтувати викликається ним падінням напруги. Амперметр можна включати в ланцюг тільки послідовно з навантаженням. Якщо амперметр підключити до розетки 1, то через котушку приладу піде дуже великий струм (опір амперметра мало) і вона згорить.
Для розширення меж вимірювання амперметрів, призначених для роботи в ланцюгах постійного струму, їх включають в ланцюг паралельно шунту 4 (рис. 1, б). При цьому через прилад проходить тільки частина IА вимірюваного струму I, обернено пропорційна його опору RА. Велика частина Iш цього струму проходить через шунт. Прилад вимірює падіння напруги на шунт, залежне від проходить через шунт струму, т. Е. Використовується в якості мілівольтметра. Шкала приладу градуюється в амперах. Знаючи опору приладу RA і шунта Rш можна по току IА. зафіксованому приладом, визначити вимірюваний струм:
де n = I / IА = (RA + Rш) / Rш - коефіцієнт шунтування. Його зазвичай вибирають рівним або кратним 10. Опір шунта, необхідне для вимірювання струму I, в n раз більшого, ніж струм приладу IА,
Конструктивно шунти або монтують в корпус приладу (шунти на струми до 50 А), або встановлюють поза ним і з'єднують з приладом проводами. Якщо прилад призначений для постійної роботи з шунтом, то шкала його градуюється відразу в значеннях вимірюваного струму з урахуванням коефіцієнта шунтування і ніяких розрахунків для визначення струму виконувати не потрібно. У разі застосування зовнішніх (окремих від приладів) шунтів на них вказують номінальний струм, на який вони розраховані, і номінальну напругу на затискачах (калібровані шунти). Згідно зі стандартами це напруга може дорівнювати 45, 75, 100 і 150 мВ. Шунти підбирають до приладів так, щоб при номінальній напрузі на затискачах шунта стрілка приладу відхилялася на всю шкалу. Отже, номінальні напруги приладу і шунта повинні бути однаковими. Є також індивідуальні шунти, призначені для роботи з певним приладом. Шунти ділять на п'ять класів точності (0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5). Позначення класу відповідає допустимої похибки у відсотках.
Для того щоб підвищення температури шунта при проходженні по ньому струму не впливало на показники приладу, шунти виготовляють з матеріалів з великим питомим опором і малим температурним коефіцієнтом (константан, манганін, нікелін та ін.). Для зменшення впливу температури на показання амперметра послідовно з котушкою приладу в деяких випадках включають додатковий резистор з Констан-тана або іншого подібного матеріалу.
Рис.1. Схеми для вимірювання струму (а, б)
Прилади для вимірювання постійного струму і напруги
Амперметри і вольтметри М42300, М42301, М42303, М42304, М42305, М42306, М4264М, М4265М
Амперметри і вольтметри М42301, М42304
Амперметри і вольтметри М42301.19
Амперметри і вольтметри М4247, М42248, М4248, М42200, М42201, М42243
Амперметри і вольтметри М42607, М42608, М42609, М42610, М42611, М42612
Амперметри і вольтметри МД42
Амперметри і вольтметри М4272, М4276, М4278, М4273М, М4277М
Амперметри і вольтметри М42408, М42412, М42496