Способ расширения предела измерения вольтметра

Измерение напряжения. Расширение пределов измерения вольтметра

§ 73. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ. РАСШИРЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ

Для измерения напряжения служат вольтметры, милливольт­метры и микровольтметры различных систем. Эти приборы включа­ют параллельно нагрузке, а потому сопротивление их должно быть как можно больше. В связи с этим уменьшается достоверность про изведенного измерения.

Для расширения пределов измерения вольт­метра к обмотке измерительного механизма последовательно присоединяют многоомное сопротивление, носящее название добавочного сопротивления (r_д). Схема включения вольт­метра с добавочным сопротивлением приведена на рис. 85.

При такой схеме из n частей напряжения, подлежащего измерению, на обмотку прибора приходится лишь одна часть, а остальные n-1 частей – на добавочное сопротивление. Это происходит пото­му, что сопротивление r_д берется больше сопротивления вольтметра в n —1 раз, а при последовательном соединении напряжение рас­пределяется пропорционально величине сопротивления.

Общее измеренное напряжение равно сумме падения напряжения на этих сопротивлениях.

Число n показывает, во сколько раз расширяют предел измере­ния вольтметра.

Пусть имеющийся у нас вольтметр позволяет измерять напря­жение Uв = 30 в, а необходимо измерить этим прибором напряже­ние U=120 в. Значит, нужно расширить предел его измерения

Добавочное сопротивление, которое надо присоединить последо­вательно к вольтметру, можно определить по формуле

Если сопротивление вольтметра r_в = 3000 ом, то для расширения предела измерения прибора в 4 раза необходимо, чтобы добавочное сопротивление

После присоединения к вольтметру добавочного сопротивления каждое деление шкалы прибора будет соответствовать величине, в n раз большей, чем указано на ней. Например, в нашем случае, если стрелка прибора установится на цифре 30, то это будет озна­чать, что напряжение

Добавочные сопротивления изготовляют чаще всего из манга­нина или константана. Оба эти материала имеют большое удельное сопротивление и малый температурный коэффициент сопротивле­ния.

Шунты и добавочные сопротивления могут быть установлены внутри корпуса прибора или подключаться к его зажимам на время измерений.

Источник

Расширение пределов измерения амперметров и вольтметров

Для получения высокой точности и чувствительности магнитоэлектрических приборов их подвижные обмотки выполняют по возможности легкими из очень тонкой изолированной проволоки.

Такие обмотки допускают очень незначительные по величине токи, не превышающие 30 мА, при этом сопротивление самих обмоток получается равным примерно 5 Ом.

Таким образом, магнитоэлектрическим прибором можно измерять ток не более 30 мА, а напряжение – не выше 150 мВ, так как

U = I × R = 30 × 5 = 150 мВ

Для расширения пределов измерения амперметра применяют шунты, шунты имеют очень малое сопротивление (десятые, сотые доли ома) и включаются параллельно обмотке амперметра. Величина шунта R_Ш определяется по формуле:

где R_Ш – сопротивление шунта;

R_A – сопротивление амперметра;

n – коэффициент расширения пределов измерения тока амперметром.

где I – измеряемый ток;

I_A – максимально допустимый ток амперметра.

Для расширения пределов измерения вольтметров применяют добавочные сопротивления, которые имеют большое сопротивление (десятки килоом), и которые включают последовательно с обмоткой вольтметра. Величина добавочного сопротивления R_Д определяется по формуле:

где R_Д – добавочное сопротивление;

R_V – сопротивление вольтметра;

n – коэффициент расширения пределов измерения напряжения вольтметром.

где U – измеряемое напряжение;

U_V – максимально допустимое напряжение вольтметра.

Источник

1. Расширение пределов измерения вольтметра.

Расширение пределов измерения вольтметра достигается путем включения добавочного сопротивления последовательно с имеющимся прибором (рис.5).

Согласно рис.5 имеем: . Отсюда получаем выражение для определения величины добавочного сопротивления: (6), где U_пр -максимальное напряжение, для которого определяется R_доб, I_пр — ток отклонения стрелки прибора, r_вн — внутреннее сопротивление прибора. Обычно добавочное сопротивление R_доб изготовляется из магниновой или константановой проволоки, а так же из графитовых и металлизированных сопротивлений.

2. Расширение пределов измерения амперметров

Для расширения пределов измерения амперметров постоянного тока применяются шунты. Шунт — это сопротивление, которое включается параллельно рамке измерительного прибора (рис.. 6) Шунт отводит часть общего тока I_об через себя и тем самым уменьшает ток, текущий через рамку прибора.

Согласно рис.6 имеем: , или .

Отсюда после преобразования, получаем соотношение по которому определяется сопротивление шунта:

(7),

где r_вн — сопротивление рамки прибора, , I_об — величина тока, который необходимо измерить, I_вн — ток полного отклонения стрелки прибора.

3. Расширение пределов измерения амперметров

Для измерения больших переменных токов применяются измерительные трансформаторы токов, которые не только позволяют расширить пределы измерения амперметров, но и позволяют хорошо изолировать их от цепей высокого напряжения, что важно из соображений безопасности. Трансформатор тока состоит (рис.7) из двух обмоток первичной, включаемой в сеть и обозначаемой буквамиЛ₁ и Л₂ (Л_1,2 — включается в сторону генератора), и вторичной, обозначаемой буквами U₁ и U₂ и подключается к амперметру.

Трансформаторы тока изготовляются переносными, а так же с разъемным сердечником, так называемые, токовые клещи, которые применяются для измерения тока без разрыва цепи, например, на линиях электросетей 220-380 В.

ИЗМЕРЕНИЯ ВОЛЬТМЕТРОВПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

Для расширения пределов измерения вольтметров переменного тока используются измерительные трансформаторы напряжения (рис.8).

Первичная обмотка трансформатора напряжения включается в сеть высокого напряжения, т.е. контролируемую цепь. Ко вторичной обмотке трансформатора напряжения подключается вольтметр, а так же параллельные катушки ваттметра, фазометра и других измерительных приборов.

Рассчитать по формуле (6) и подобрать на магазине сопротивлений номинальные добавочные сопротивления для вольтметра V₂ с диапазонами измерения на 30 и 160В с целью расширения пределов его измерения до 220В.

Собрать цепь согласно рис.9, где V₁ -контрольный вольтметр на 300В, a V₂—испытываемый вольтметр. В качестве R_доб используется магазин сопротивлений.

Изменяя входное напряжение, снять 10-15 показаний приборов V₁ и V₂, записать их в форме таблицы и построить график . По оси абсцисс отложить значения V₁, а по оси ординат V₂.

Рассчитать по формуле (7) R_ш для амперметра на 5А с целью расширения пределов измерений до 25А.

Собрать цепь согласно схеме рис.10. Амперметр A₁ рассчитан на 10А, а A₂ до 5А. Изменяя ток при помощи реостата R произвести 10-15 измерений, которые записать в форме таблицы и построить график зависимости

Подключить вольтметр к измерительному трансформатору согласно рис.11, сделать измерения и записать их.

1.Самостоятельно изучить устройство приборов магнитоэлектрической системы. Основное уравнение шкалы. Преимущества и недостатки приборов МЭ системы.

2.Объяснить устройство и принцип действия приборов электромагнитной и электродинамической систем.

Можно ли магнитным шунтом воздействовать на характер шкалы и почему?

Изменится ли электродинамическая постоянная прибора, если он используется не в качестве амперметра, а в качестве вольтметра?

5.Можно ли воздействовать на характер шкалы изменением противодействующего момента?

6. Для чего служат измерительные трансформаторы?

Можно ли прибором электромагнитной системы измерять постоянное напряжение?

Источник

38. Методы и средства расширения пределов измерения вольтметров.

Расширение пределов измерения вольтметра с помощью добавочного резистора

Схема измерения имеет вид:

Рисунок 5.4 — расширение пределов измерения вольтметра с помощью добавочного резистора

Расширение пределов измерения вольтметра с помощью добавочного резистора определяю по формуле:

Расширение пределов измерения вольтметра с помощью измерительного трансформатора напряжения

Схема измерения имеет вид:

Рисунок 5.5 — Расширение пределов измерения вольтметра с помощью трансформатора напряжения

Определяем количество витков в обмотке

Принимаем число витков во вторичной обмотке w2=15, тогда число витков в первичной обмотке составит:

Расширение пределов измерения вольтметра с использованием резистивного делителя

Схема измерения имеет вид:

Рисунок 5.8 — расширение пределов измерения вольтметра с использованием резистивного делителя

Расширение пределов измерения вольтметра с использованием резистивного делителя определяю по формуле:

при определении параметров делителя примем сопротивление R1 много больше чем сопротивление нагрузки

Расширение пределов измерения вольтметра с использованием емкостного делителя

Схема измерения имеет вид:

Рисунок 5.9 — Расширение пределов измерения вольтметра с использованием емкостного делителя

Расширение пределов измерения вольтметра с использованием емкостного делителя определяю по формуле:

при определении параметров делителя принимаю емкость С2 много больше чем емкость вольтметра.

39.Методическая погрешность при измерении силы тока и напряжения.

МЕТОДИЧЕСКАЯ ПОГРЕШНОСТЬ — это погрешность, возникающая в результате включения измерительных приборов в исследуемую цепь и обусловленная потребляемой ими мощностью.

Методическая погрешность, возникающая при включении амперметра.

Схема включения амперметра в электрическую цепь

I_х = U/R – до включения амперметра

I_х = U/(R + R_А) – после включения амперметра в цепь

где Р_А – мощность, потребляемая амперметром;

Р – мощность, потребляемая исследуемой цепью.

Методическая погрешность, возникающая при включении вольтметра.

U_х = I*R = Е*R/(R + R₀), — до включения вольтметра

где Е – ЭДС источника тока;

R₀ – внутреннее сопротивление источника тока

Схема включения вольтметра в электрическую цепь

После включения вольтметра напряжение будет равно

Тогда методическая погрешность при включении

вольтметра в электрическую цепь равна

Учитывая, что R/R_v = Р_v/Р, получаем

где Р_v – мощность, потребляемая вольтметром;

Р – мощность, потребляемая исследуемым резистором.

Следовательно, при измерении напряжения необходимо выбирать приборы, у которых потребляемая мощность значительно меньше мощности, рассеиваемой в исследуемой цепи. Поэтому необходимо, чтобы вольтметр обладал как можно большим сопротивлением.

40.Измерительные трансформаторы напряжения. Конструкция, векторная диаграмма, погрешности.

‌‌Измерительные трансформаторы напряжения (ИТН) предназначены для расширения пределов‌‌‌‌ измерения приборов по напряжению и гальванической развязки цепей высокого и низкого напряжения.

Номинальный коэффициент трансформации ИТН

→погрешность измерения

Погрешность растет при увеличении количества подключенных приборов.Суммарная мощность приборов во вторичной цепи ИТН не должна превышать номинальную мощность.Уравнения трансформатора:

Рабочий режим трансформатора напряжения:

– режим близкий к холостому ходу.

Аварийный режим: – короткое замыкание

→обмотки сгорают.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник