• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тема. Амперметри і вольтметри.Ваттметри

Лекція №12

План

1 Вимірювання електричного струму

2 Вимірювання електричної напруги

3 Вимірювання електричної потужності

4 Призначення омметрів

5 Мостові методи вимірювання опорів

6 Вимірювання дуже великих опорів

7 Визначення величини опору методом амперметра і вольтметра

8 Вимірювання опорів за допомогою вольтметра

9 Вимірювання величини опору заземлення

Амперметри — це прилади для вимірювання електрич­них струмів. Залежно від величини вимірюваного стру­му можуть бути дещо відмінними і їхні назви: міліампер­метр, мікроамперметр.

Міліамперметр має границю вимірювань струму меншу, ніж один ампер, а мікроамперметр — навіть меншу за один міліампер.

Деякі прилади використовують і для вимірювання знач­них струмів — кілоамперметри. Слід зауважити, що у міліамперметрів і мікроамперметрів вимірювані струми справді протікають безпосередньо через прилади: у ампер­метрів — на значні струми, а у кілоамперметрів струм, що позначений на них, ніколи не протікає через коло приладу.

Для вимірювань цими приладами необхідне обладнання, яке б нормовано зменшувало вимірюваний струм до вели­чини, прийнятної для самого вимірювального приладу. При вимірюванні змінного струму — це вимірювальні трансфор­матори струму, при вимірюванні постійного — це вимірю­вальні шунти.

Для вимірювання струму використовують також і галь­ванометри. Це високочутливі електровимірювальні прила­ди, призначені для вимірювання струмів дуже малої величи­ни — десь від кількох мікроампер до 10^-11 А.

Але основне призначення гальванометрів є все ж не вимірювання, а визначення режиму відсутності струму при нульових (зрівноважувальних) методах вимірювань у по­тенціометричних і мостових схемах.

Амперметри можуть бути виконані на основі вимірю­вальних механізмів: • електромагнітної (найпростіші); • магнітоелектричної; • електродинамічної; • фероди­намічної або теплової систем.

Електромагнітні, електродинамічні, феродинамічні та теплові амперметри здатні вимірювати постійні та змінні струми. Магнітоелектричні ж амперметри використову­ють для вимірювання постійного струму. Для вимірювань на змінному струмі ці прилади викори­стовують з напівпровідниковими випрямлячами, але клас точності вимірювань при цьому відносно невисокий (2,5...4,0).

Амперметр електромагнітної системи — це най­простіший і найнадійніший прилад, що може працювати як у колах постійного, так і змінного струму. Струмопровідною у нього є лише обмотка нерухомої котушки, що приєднана до затискачів приладу.

Переносні електромагнітні амперметри у більшості ви­падків виконують на дві границі вимірювання. Це дося­гається відносно простим способом — намоткою котушки двома паралельними проводами і вмиканням цих двох секцій обмотки послідовно для вимірювання меншого стру­му і, паршіельно, для вимірювання більшого струму. Гра­ниці вимірювання перемикають перемикачами. Схему ам­перметра з двома границями вимірювання на номінальні струми 5 і 10 А зображено на рис. 8.1.

Для розширення границь вимірювання, електромагнітні амперметри ніколи не використовують з шунтами, але ни­ми часто користуються з трансформаторами струму.

Магнітоелектричні амперметри значно складніші й до­рожчі за електромагнітні. У них обмотки рамок, що створюють обертовий момент у приладах, розраховані на струми лише у десятки — сотні міліампер, через на­явність підводу до них струму через пружини, що мають дуже малу площу поперечного перерізу і нездатні пропу­скати більш значний струм. Тому ці прилади завжди мають внутрішній шунт, що пропускає через себе більшу частину струму. Коло ж рамки вимірювального механізму тут використано як мілівольт­метр, що вимірює падіння напруги на цьому шунті, про­порційне величині струму, який проходить через шунт. Шкалу такого приладу градуюють у амперах, якщо прилад має одну границю виміру. Але часто магнітоелектричні ам­перметри виготовляють з універсальними шунтами, придат­ними для користування з декількома границями вимірів. У цьому разі шкалу градуюють лише неіменованими поділ­ками. Схему такого амперметра наведено на рис. 8.2.

У всіх магнітоелектричних амперметрах, послідовно з обмоткою рамки, ввімкнено резистор, виконаний з ман­ганіну. Це суттєво зменшує похибку приладу, спричинену нагрівом обмотки рамки як протіканням власного струму, так і зміною температури довкілля.

Електродинамічні амперметри в основному використову­ють як зразкові електровимірювальні прилади. Виготов­ляють їх на основі електродинамічного вимірювального ме­ханізму. Вони однаково придатні як для вимірів на постійному, так і на змінному струмі. Ці прилади за будо­вою значно складніші за електромагнітні й споживають більшу потужність. Будову електродинамічного вимірювального механізму зображено на рис. 4.3, а принципову схему електродинамічного амперметра, розрахованого на дві гра­ниці вимірювання струму, на рис. 8.3. Перемикання гра­ниць вимірювання струмів в цій схемі виконується переми­качем.

Особливістю електродинамічного амперметра є те, що його рамка живиться через спіральні пружини, які створю­ють обертовий момент протидії, але неспроможні витрима­ти скільки-небудь значний струм. Саме тому рамку приєднано до шунта, створеного резисторами r_ш1 і r_ш2, так що більша частина вимірюваного струму проходить через шунт (при вмиканні на більшу границю вимірювань — че­рез резистор r_ш1, а при вмиканні на меншу границю вимірювань — через резистори r_ш1 і r_ш2), в рамку ж відгалу­жується лише частина вимірюваного струму, допустима по нагріванню як для обмотки рамки W_р, так і для спіральних пружинок, що підводять до рамки струм. Послідовно з рам­кою ввімкнено резистори r_чк і r_ТК які виконано з манганіно­вого проводу, що має дуже малий температурний ко­ефіцієнт опору. Ці резистори зменшують залежність вели­чини струму рамки I_р від зміни величини опору рамки r_р при її нагріві, незалежно від того, чим викликаний цей нагрів — чи зміною температури довкілля, чи проходжен­ням через рамки струму I_р. Конденсатор С_к разом з резис­тором r_чк є елементами частотної компенсації, яка забезпе­чує збіг показів амперметра при вимірах на постійному та змінному струмі.

Слід зауважити, що така проста схема компенсації по­хибки на змінному струмі від наявної індуктивності рамки буває ефективною при вимірах у досить широкому діапазоні зміни величини частоти джерела змінного струму (від кількох десятків до кількох сотень герц).

Феродинамінні амперметри, як і електродинамічні, мають одну чи дві нерухомі обмотки, розташовані на феро­магнітному осерді (як показано на рис. 4.4), і рухому обмот-ку-рамку, яка живиться через пружинки, не розраховані на проходження по них значних струмів. Тому за схемою фе­родинамічні амперметри не відрізняються від електроди­намічних. Перевагою феродинамічних амперметрів є їхня значно менша споживана потужність, більший обертовий момент і пов'язана з цим більша надійність у роботі. Вони також краще захищені від впливу зовнішніх магнітних полів.

Вольтметр — це прилад для вимірювання ЕРС чи на­пруги в електричних колах. Він приєднується паралельно з устаткуванням, де бажано виміряти якусь з цих ве­личин.

Вольтметри виконують на основі: • магнітоелектричних;

• електродинамічних; • феродинамічних; • електромагнітних;

• теплових; • електростатичних вимірювальних механізмів.

Магнітоелектричні вольтметри використовують для вимірів напруг постійного струму. Електродинамічні та електростатичні вольтметри можуть бути використані для вимірювань як на постійному, так і на змінному струмах. Електромагнітні й феродинамічні вольтметри при викорис­танні відповідних матеріалів при їх виготовленні (напри­клад, пермалою) та при відповідній технології обробки цих матеріалів також можуть бути використані як на постійно­му, так і на змінному струмах.

Обмотки вимірювальних механізмів вольтметрів магнітоелектричної, електродинамічної, феродинамічної та електромагнітної систем намагаються виконати з якомога більшою кількістю витків, щоб одержати відхилення покажчика вольтметра до кінцевої позначки шкали при можливо меншому значенні струму, споживаного обмоткою (чи обмотками) вимірювального механізму. Зменшення цього струму дасть змогу зменшити об'єм, масу і вартість приладу.

У всіх вольтметрів (за винятком електростатичних) послідовно з обмотками вимірювального механізму (а у теп­лових — послідовно з розжарюваним дротом) ввімкнено до­датковий опір, виконаний у вигляді котушок чи пластин з обмоткою з тонкого проводу, що має великий питомий електричний опір та малий температурний коефіцієнт опо­ру (це манганін чи константан). Цей додатковий опір змон­товано всередині корпуса вольтметра, поряд з вимірюваль­ним механізмом, чи у частині об'єму корпуса, відокремле­ного від вимірювального механізму теплоізоляційною пере­городкою для зменшення впливу тепла, що виділяється об­мотками котушок чи пластин додаткового опору, на вимірювальний механізм.

Додаткові опори, які виконані на пластинах, мають сприятливі умови для охолодження, тому їхня обмотка мо­же бути виконана дротом меншого діаметра, ніж обмотка котушкового додаткового опору. При цьому витрата дроту високого питомого опору буде значно меншою, ніж у ко­тушкового додаткового опору. Це зменшує грошові витрати у виробництві таких опорів. Але ізоляційні пластини, що разом з накладеною на них обмоткою підлягають термічній обробці при температурах, близьких до 100 °С, часто розри­вають накладений на них з натягом дріт, через відмінні ве­личини температурних коефіцієнтів лінійного розширення пластин і дроту. Через це котушкові додаткові опори слід визнати більш надійними і більш технологічними.

Стаціонарні вольтметри, які встановлюють на щитах і пультах управління, звичайно виготовляють кожний на од­ну певну величину номінальної напруги і градуюють безпо­середньо в одиницях напруги (у вольтах). Якщо стаціонарні вольтметри призначені для використання з вимірювальни­ми трансформаторами напруги, то їх виконують на напругу повного відхилення 100 В, але шкалу градуюють згідно з на­пругою первинної обмотки вимірювального трансформато­ра напруги (частіш за все — у кіловольтах). При цьому на шкалі приладу обов'язково роблять напис, де вказують, з яким трансформатором напруги необхідно користуватися цим вольтметром.

Якщо стаціонарний вольтметр призначено для вимірів з окремим зовнішнім додатковим опором, його також гра­дуюють згідно з наявністю цього опору, а на шкалі робить­ся попереджувальний напис про вихідні дані цього додатко­вого опору.

Читайте також:

1. Агроценоз як система.
2. Банківська система.
3. Бюджет і бюджетна система.
4. Бюджет і бюджетна система.
5. Бюджетний устрій та бюджетна система.
6. Бюджетний устрійпоказує, в який спосіб побудована бюджетна система. Іншими словами,він відображає організацію вертикальної структури бюджету держави за рівнями влади.
7. Виборча система.
8. Виховна справа як система.
9. Гіпотоламо-гіпофізарна система. Роль ліберинів і статинів.
10. Горизонтальна маркетингова система.
11. Дихальна система.
12. Еволюція світової валютної системи. Паризька валютна система. Генуезька валютна система. Бреттон-Вудська валютна система. Ямайська валютна система. Європейська валютна система.

Переглядів: 3500