Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Измерение силы тока и напряжения. ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4
Наиболее распространенными видами электрических измерений являются измерения силы тока и напряжения. В зависимости от вида тока (напряжения), его величины, частоты, формы, требуемой точности измерения, сопротивления цепи, в которой производится измерение, используются различные типы приборов. При измерении силы тока на участке цепи сопротивлением R последовательно с R в разрыв цепи включается амперметр (рис 7а). Тогда сила тока, текущего через измерительный прибор и участок с сопротивлением R, будет одинаковой. Вольтметрподсоединяется параллельно участку цепи с сопротивлением R, напряжение на котором измеряется (рис 7б). При параллельном подключении напряжение на измерительном приборе и участке цепи R одинаково. Подключение в электрическую цепь измерительного прибора оказывает влияние на режим работы этой цепи, что приводит к ошибкам в измерениях.
Рис. 7. Подключение амперметра (а) и вольтметра (б)
Последовательное подключение амперметра с сопротивлением rа увеличивает общее сопротивление участка цепи до значения R+ rа, что больше R. В результате ток уменьшится. Чтобы изменение тока было незначительным, необходимо, чтобы выполнялось условие: rа < < R. При параллельном подключении вольтметра с сопротивлением rv общее сопротивление становится равным
,
что меньше R. Измеренное напряжение будет заниженным. Чтобы вольтметр не вносил больших искажений в режим работы цепи, должно выполняться условие: rv > > R.
Шунты к амперметру
Ток, вызывающий отклонение подвижной части прибора на всю шкалу, называется током полного отклонения I0. Если с помощью амперметра необходимо измерить силу тока I больше, чем I0, к нему параллельно подключается дополнительное сопротивление Rш, называемое шунтом (рис 8) . Рис. 8. Подключение шунта к амперметру.
Измеряемый ток разветвляется и только часть его проходит через измерительный прибор. Так достигается расширение предела измерений амперметра. По первому правилу Кирхгофа величины токов связаны соотношением:
, (12)
где I – сила измеряемого тока, Ip – сила тока, текущего через измерительный механизм (рамку) прибора, Iш – сила тока, текущего через шунт. По второму правилу Кирхгофа имеем:
, (13)
где r - сопротивление рамки амперметра, Rш – сопротивление шунта. Из (12) и (13) следует, что
. (14)
Выражение (14) позволяет определить Rш, при котором отклонение стрелки измерительного прибора на всю шкалу будет соответствовать требуемому пределу измерения силы тока Iпр. Иначе говоря, при I = Iпр ток через амперметр Iр будет равен току полного отклонения: Iр = I0. В таком случае выражение (14) принимает вид:
. (15)
На практике используют коэффициент шунтирования (или коэффициент растяжения предела измерений) n для данного значения Iпр, который равен (16) Тогда выражение (15) принимает вид:
. (17)
С данным шунтом цена деления амперметра также возрастет в n раз.
Добавочные сопротивления к вольтметру
Предел измерения вольтметра зависит от силы тока полного отклонения подвижной части прибора Iо и его внутреннего сопротивления r. Для расширения пределов измерения вольтметра последовательно с измерительным механизмом прибора подключают добавочное сопротивление (рис 9). Напряжение на измерительном механизме Uр меньше измеряемого напряжения U и связано с ним соотношением:
,
где – напряжение на добавочном сопротивлении . По такой цепи течет ток
Из последней формулы следует, что (18)
Рис. 9. Подключение добавочного сопротивления к вольтметру.
Из (18) можно определить величину , при котором отклонение стрелки на всю шкалу (I = I0 ) будет соответствовать требуемому пределу измерения напряжения U = Uпр
. (19)
Набор добавочных сопротивлений позволяет создать многопредельный вольтметр. Применяются также и наружные по отношению к прибору добавочные сопротивления.
Задание
1. Определить основные характеристики аналогового прибора. 2. Определить характеристики цифрового вольтметра. 3. По формулам (16) и (17) определить коэффициент шунтирования n и сопротивление шунта Rш для создания на основе стрелочного прибора амперметра с пределом измерения Iпр = 1, 5 мА. Исследовать данный амперметр. 4. По формуле (19) определить величину добавочного сопротивления для создания вольтметра постоянного тока с пределом измерения Uпр = 5В. Исследовать данный вольтметр.
Контрольные вопросы.
1. Что такое аналоговые и цифровые приборы? 2. Приведите основные характеристики электроизмерительных приборов. 3. Принцип действия и устройство электромеханических измерительных приборов. 4. Структурные схемы аналоговых электронных вольтметров постоянного и переменного тока. 5. Каков принцип действия и устройство цифрового вольтметра с времяимпульсным преобразованием? 6. Как расширить пределы измерения амперметра и вольтметра? Получите формулы для сопротивления шунта и для добавочного сопротивления. 7. Как расширить предел измерения вольтметра? Получите формулу для добавочного сопротивления.
Литература
1. Хромой Б.П., Моисеев Ю.П. Электрорадиоизмерения. – М.: Радио исвязь, 1985. – с. 30 – 70. 2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высш. шк., 2001, с. 293 – 296. 3. Мирский Г.Я. Электронные измерения. – М.: Радио и связь, 1986, с. 152 – 207. 4. Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений: Пер. с англ. – М.: Мир. 1990, с. 112 – 146. 5.
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-14; Просмотров: 449; Нарушение авторского права страницы