ЕЛЕКТРОСПЕЦ

ЕЛЕКТРОСПЕЦ

Показання амперметра залежать від струму I А, що йде через нього, тому для вимірювання струму в будь-якому приймачі енергії I пр амперметр включають послідовно з цим приймачем, так що I А = I пр
(рис. 8-8).
Включення амперметра не повинно впливати на вимірюваний струм, тому опір його повинно бути малим порівняно з опором приймача, послідовно з яким він включається. Малому опору амперметра r А відповідає і мала номінальна потужність втрат в ньому
Для вимірювання струмів, що перевищують номінальний струм амперметра (вимірювача), в ланцюгах постійного струму застосовують шунти, а при змінному струмі - трансформатори струму.
Для вимірювання напруги на будь-якому приймачі енергії U пр затискачі вольтметра з'єднують з зажимами приймача (рис. 8-9). В цьому випадку вольтметр покаже напруга на своїх затискачах і на затискачах приймача U V = U пр.
Показання вольтметра залежать від його струму I V. Для того щоб вони однозначно залежали і від напруги U V, опір вольтметра має бути постійним, так як в цьому випадку

Опір мідної обмотки вимірювача вольтметра r І змінюється на 0,4% при зміні температури на 10 ° С .. Включаючи послідовно з вимірником досить велике додатковий опір r Д з манганина, величина якого практично незмінна, забезпечують сталість опору вольтметра
Включення вольтметра не повинно впливати на вимірювана напруга, тому опір його повинно бути більшим щодо приймача енергії, паралельно з яким він включений. При великому опорі вольтметра r V номінальний струм його малий, мала і номінальна потужність втрат, так як

Номінальний струм вольтметра дорівнює номінальному струму його вимірювача, так що

а номінальну напругу вольтметра

пропорційно його опору.
Застосовуючи один вимірювач з різними додатковими опорами, отримаємо різні опору вольтметра і відповідно різні номінальні напруги. Таким чином, додатковий опір використовують для розширення меж вимірювання напруги вольтметра.
Для розширення меж вимірювання напруги в ланцюгах змінного струму, крім додаткового опору, застосовують вимірювальні трансформатори напруги.
Амперметри і вольтметри можуть мати вимірювачі однакового пристрої, що відрізняються тільки своїми параметрами, але вони мають різні внутрішні вимірювальні схеми і по-різному включаються в вимірювану ланцюг.

а) Магнітоелектричні амперметри та вольтметри
Магнітоелектричні прилади для вимірювання малих струмів - гальванометри, мікроамперметра і міліамперметри представляють собою вимірювальний механізм, котушка якого приєднана до затискачів приладу, а на шкалі нанесені поділки, що відповідають різним значенням вимірюваної величини.
Магнітоелектричний амперметр - це вимірювач, який приєднаний паралельно шунту (рис. 8-10) для збільшення номінального струму приладу.

Вимірюваний струм I ділиться на ток шунта I Ш і ток вимірювача I І. Напруга U А6 на розгалуженні (рис. 8-10)

звідки вимірюваний струм

При незмінних опорах вимірювача і шунта (r І, r Ш) між струмами I і I І зберігається постійне відношення, що дозволяє по куту повороту указательной стрілки вимірювача визначити струм I.
Перетин шунта має бути досить великим, щоб не було його нагрівання і пов'язаних з цим похибок.
Шунти поміщаються або в кожусі приладу (вбудовані) або поза ним (зовнішні).
Магнітоелектричний вольтметр - це вимірювач з послідовно з'єднаним додатковим опором (рис. 8-11) для розширення меж вимірювання напруги і для забезпечення сталості опору вольтметра. На шкалі його наносяться поділу, відповідні різним значенням напруги Між напругою на затискачах вольтметра U V і напругою на вимірнику U І = I І r І має місце постійне відношення

Технічні вольтметри мають однопредельние додаткові опори, а зразкові і лабораторні - багатограничні, що дозволяють використовувати окремі частини додаткового опору для отримання різних номінальних напруг.
Магнітоелектричні прилади виготовляються класів точності 0,1-2,5.
З властивостей цих приладів відзначимо: придатність для роботи в ланцюгах постійного струму, високу чутливість, незначний вплив температури і зовнішніх магнітних полів, рівномірну шкалу, малу потужність втрат і чутливість до перевантажень.

б) Випрямні амперметри та вольтметри
Випрямний амперметр coстоіт з магнітоелектричного вимірника і декількох напівпровідникових вентилів, з'єднаних по одній з випрямних схем, а випрямний вольтметр, крім того, має додатковий опір.
У найпростішому випадку випрямний амперметр (рис. 8-12) складається з вимірювача, включеного послідовно з вентилем, пропускає струм в одному напрямку, так що через вимірювач протягом кожного періоду проходить тільки одна полуволна змінного струму. Зворотній полуволна струму проходить по другій паралельної гілки, в якій вентиль включений у зворотному напрямку. Середній за період крутний момент і кут повороту рухомої частини амперметра залежать від середнього значення струму, що проходить через вимірювач, яке при синусоидальном струмі пропорційно діючому значенню струму. Ці значення і наносяться на шкалі амперметра. Для розширення меж вимірювання струму застосовуються шунти.
У вольтметра внаслідок сталості його опору діючі значення струму пропорційні діючим значенням напруги на його затисках, які безпосередньо і відраховуються на шкалі приладу.
Випрямні прилади призначені для роботи в ланцюгах змінного струму з частотою до
10 кГц. Клас точності їх 1,5-2,5.

в) Термоелектричні амперметри та вольтметри
Термоелектричний амперметр складається з магнітоелектричного вимірника з контактним (а) або безконтактним (б) термоперетворювачем (рис. 8-13), а вольтметр має ще додатковий опір.
Термопреобразователь складається з провідника - нагрівача H (рис. 8-13) і привареною до нього або не поєднані з ним термопари Т. Остання утворюється двома проводами з різних металів, робочі кінці яких зварені разом, а вільні кінці приєднуються до магнітоелектричного вимірника.
Вимірюваний змінний струм, проходячи по нагревателю, викликає його нагрівання і. нагрівання робочих кінців термонари. Внаслідок цього на її вільних кінцях виникає термо-е. д. з, а в рухомий рамці вимірювача струм, під дією якого рамка обертається на кут, що залежить від вимірюваного струму. На шкалі амперметра наносяться поділу, сооветствующіе діючим значенням вимірюваного струму, а на шкалі вольтметра поділу, відповідні чинним значенням напруги, які внаслідок сталості опору вольтметра пропорційні діючим значенням струму.
Термоелектричні прилади призначені для роботи в ланцюгах змінного струму з частотою до 10-50 МГц. Клас точності їх 1,5-2,5.

г) Електромагнітні амперметри та вольтметри
Електромагнітний амперметр - це вимірювач, на шкалі якого нанесені значення вимірюваного струму, що проходить по його котушці. Котушку амперметра можна виготовити з дроту будь-якого перетину, на будь-який номінальний струм (до 300 А і вище), так як вона нерухома і маса її не впливає на похибку від тертя.
Електромагнітний вольтметр складається з вимірювача на номінальний струм 20-30 мА, додаткового опору з маганіна і шкали, проградуірованной в значеннях напруги.
Активне додатковий опір незрівнянно більше реактивного опору котушки вимірювача, так що опір вольтметра, практично активне, не залежить від температури і частоти.
Кут повороту рухомої частини залежить від струму в котушці і пропорційного йому напруги на затискачах вольтметра.
Електромагнітні прилади призначені для ланцюгів змінного струму промислової частоти. Клас точності їх 0,5-2,5.

д) Електродинамічні та феродинамічні амперметри та вольтметри
Електродинамічний амперметр складається з вимірювача того ж назви, котушки якого з'єднуються послідовно або паралельно в залежності від номінального струму, а на шкалі нанесені значення струму, що проходить по амперметрі.
Рухома котушка вимірювача для зменшення похибки від тертя робиться легкої з дроту малого перерізу. Нерухома котушка виконується з дроту такого ж або більшого перетину в залежності від номінального струму амперметра. У міліамперметрів котушки з'єднуються послідовно, в амперметрах - паралельно (рис. 8-14).

При послідовному з'єднанні котушок в них проходить вимірюваний струм (I 1 = I 2 = I) і кут повороту рухомої частини приладу пропорційний квадрату струму (8-7)

При паралельному з'єднанні котушок амперметра кут повороту стрілки так само буде пропорційний квадрату струму (8-10), якщо активні додаткові опори в гілках r Д1 і r Д2 підібрати так, щоб струми в гілках I 1 і I 2 збігалися за фазами (φ = 0 ) і кожен з них був пропорційний вимірюваній току I.
Електродинамічний вольтметр складається з вимірювача того ж назви, котушки якого
(Номінальний струм 20-50 мА) з'єднані послідовно з додатковим опором
(рис. 8-14). Останнє призначене для розширення меж вимірювання напруги і зменшення впливу температури, роду струму і частоти на показання вольтметра.
Електродинамічні прилади виготовляються класів точності 0,1-0,5 для ланцюгів постійного і змінного струму стандартної і підвищеної частоти до 2 кГц. Вони чутливі до перевантажень і до зовнішніх магнітних полів. Для зменшення впливу зовнішніх магнітних полів застосовуються екрани і астатические вимірювачі.
Феродинамічні амперметри та вольтметри застосовуються головним чином як самописні прилади для ланцюгів змінного струму, маючи ті ж внутрішні вимірювальні схеми, що і електродинамічні прилади. Феродинамічні прилади мають великим крутним моментом, міцної і надійною конструкцією. Вони мало чутливі до зовнішніх магнітних полів. Клас точності їх 1,5-2,5.