Измерение тока и напряжения. Схемы включения амперметров и вольтметров в цепь

Показание амперметра определяется током в его измерительном механизме. Поэтому для измерения тока в каком-либо участке электрической цепи, приемнике или генераторе амперметр надо включать так, чтобы измеряемый ток проходил через него. Следовательно, амперметр включается последовательно с приемником, генератором или участком цепи (рис.1).

Рис.1 Включение амперметров и вольтметров

Включение амперметра не должно изменять режим работы цепи, следовательно, сопротивление его должно быть малым по сравнению с сопротивлением приемника или участка цепи. При малом сопротивлении амперметра (r_а) и номинальном токе его (I_ан) мала и номинальная мощность потерь в нем

Если измеряемый ток больше номинального тока измерительного механизма (амперметра), то для расширения предела измерения тока в цепях постоянного тока применяют шунты, рассмотренные ниже, а в цепях переменного тока — трансформаторы тока.

Показание вольтметра определяется напряжением на его зажимах. Поэтому для измерения напряжения на зажимах приемника или генератора необходимо его зажимы соединить с зажимами вольтметра, т.е. присоединить вольтметр параллельно потребителю или генератору (рис.1)

Сопротивление вольтметра должно быть большим по сравнению с сопротивлением приемника энергии (генератора), параллельно которому он включается с тем, чтобы его включение не влияло на измеряемое напряжение (на режим работы цепи). При большом сопротивлении вольтметра (r_в) номинальный его ток (I_вн) мал, мала и номинальная мощность потерь в нем (Р_вн), так как

Напряжение на зажимах измерительного механизма U_и=I_иr_и

Так как сопротивление медной обмотки измерительного механизма r_и изменяется на 4% при изменении температуры на 10°С, то напряжение U_и не пропорционально току I_и, а следовательно, и углу поворота подвижной части. Таким образом, точное измерение напряжения невозможно.

Включив последовательно с измерительным механизмом большое добавочное сопротивление (r _д>> r_и) и манганина, температурный коэффициент которого близок к нулю, получим сопротивление вольтметра r_в=r_и+r _д практически независимым от температуры.

Таким образом, угол поворота подвижной части вольтметра будет пропорционален не только току, но и напряжению на зажимах

U_в=I_и(r_и+r _д )=I_иr_в=I_иconst

Добавочное сопротивление, кроме того, применяется для увеличения номинального напряжения вольтметра, так как номинальное напряжение измерительного механизма обычно мало.

Для расширения предела измерения напряжения в цепях переменного тока высокого напряжения наряду с добавочным сопротивлением применяют измерительные трансформаторы напряжения.

Из изложенного следует, что амперметр и вольтметр могут иметь измерительные механизмы одинакового устройства, отличающиеся только своими параметрами. Но амперметр и вольтметр по-разному включаются в измеряемую цепь и имеют разные внутренние измерительные схемы.

Поиск по сайту: