Как подобрать шунт для миллиамперметра

Шунт для амперметра. Или как сделать вольтметр из амперметра и наоборот. Эту статью я решил написать, когда делал источник питания для своей домашней лаборатории. Из собственного опыта замечено, что на регулируемом блоке питания должен быть вольтметр , для оценки устанавливаемого напряжения.

Поиск данных по Вашему запросу:

Как подобрать шунт для миллиамперметра

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Шунты для амперметра: подключение, применение и изготовление
• Подключение амперметра через шунт. Подбор и расчет устройства
• Шунт для амперметра своими руками
• Шунт для амперметра своими руками
• Ремонт амперметра своими руками
• Изготовление шунта из медного провода
• Что такое шунт в электричестве
• Шунт для амперметра
• Шунт для амперметра – как сделать самому, откалибровать и расширить возможности тестера
• Изготовление шунта из медного провода

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Переделка стрелочного амперметра под любой ток

Шунты для амперметра: подключение, применение и изготовление

Если цепь содержит не менее двух узлов и контуров и не менеетрёх ветвей, то такая цепь являетсяразветвлённой, в противном случае——неразветвлённой. Смешанным соединением участков электрической цепи называется сочетание последовательных и параллельных соединений. Взависимости от соотношения сопротивления источника и нагрузки различают четыре режима электрической цепи:.

В связи с низким КПД, согласованный режим применяется главным образом в маломощных в первую очередь электронных цепях. Режим холостого хода —— режим электрической цепи, в котором сопротивление нагрузки значительно превышает внутренне сопротивление источника Rxx Rвн, рис. Говоря о режиме холостого хода, обычно, подразумевают работу без нагрузке, что, в случае электрических цепей, соответствует бесконечно большому сопротивлению или разрыву цепи.

Режим короткого замыкания —— режим электрической цепи, в котором сопротивление нагрузки значительно ниже внутреннего сопротивления источника Rкз Rвн, рис. Говоря о режиме короткого замыкания, обычно, подразумевают аварийный режим вызванный разрушением изоляции или попаданием в цепь постороннего предмета.

Важно отметить, что в ряде случаев например при исследовании трансформатора , для получения характеристик электрического устройства, проводят опыт короткого замыкания. В этом случае режим короткого замыкания не является. Rнн ——номинальное сопротивление нагрузки;Rвн ——внутреннее сопротивление источника;uн ——напряжение на нагрузке;.

Шунт от англ. Шунтирование, в основном, применяется в измерительной технике для расширения пределов измерения амперметров. Измерение — процесс определения значений переменной, выраженных соответствующей физической величиной.

Переменными процесса сварки являются: электрические параметры напряжение дуги, ток сварки, мощность дуги, электрическое сопротивление дуги, … , скорость подачи электродной проволоки, скорость сварки, температура в заданной точке основного металла, и др.

Могут определяться средние значения параметров или их эффективные значения, а также пиковые значения параметра, его частотные характеристики и т. Контроль — сравнение измеряемого значения искомого параметра сварки с заданными пределами верхним и нижним.

Из всех параметров режима сварки только напряжение дуги не требует использования специальных датчиков и может быть определено прямым измерением с использованием вольтметра. Для того, чтобы измерить скорость подачи электродной проволоки, ток сварки, температуру основного металла, расход защитного газа и т.

Имеется большое разнообразие датчиков тока: трансформаторы тока, токовые шунты и датчики тока на основе преобразователей Холла. Трансформатор тока — это измерительный трансформатор, ток во вторичной обмотке которого пропорционален току в первичной обмотке. Этим измерительным прибором можно измерять значения только переменного тока. Первичная обмотка трансформатора тока включается в электрическую цепь последовательно с потребителем, ток которого необходимо определить.

К выводам вторичной обмотки подключается амперметр с диапазоном измерения тока 1 — 5 ампер таким образом, трансформатор тока работает в режиме короткого замыкания. Трансформаторы тока выпускаются на разные диапазоны измерения тока 0 — А, 0 — А и т.

Причем диапазон тока во вторичной обмотке сохраняется постоянным: 1 — 5 ампер. При измерении сварочных токов роль первичной обмотки выполняет сам сварочный кабель, пропущенный в центральное отверстие трансформатора тока. При этом необходимо помнить простое правило: сколько раз сварочный кабель пропущен через центральное отверстие трансформатора тока, во столько раз уменьшается диапазон измерения тока, а также снижается погрешность измерения, что является желательным при измерении малых сварочных токов.

Для удобства пользования, а именно, для подключения трансформатора тока без разрыва сварочной цепи, трансформаторы тока изготавливают в виде измерительных клещей. Токовым шунтом является низкое активное сопротивление, которое устанавливается в разрыв цепи.

Значение тока определяется через падение напряжения на шунте, которое он вызывает. Электрическое сопротивление токовых шунтов подбирается таким образом, чтобы при его номинальном токе например, или А на нём падало строго определённое напряжение.

Обычно оно составляет 75 мВ, но может быть и другим например, 45 или 60 мВ. Падение напряжения на шунте измеряется милливольтметром. Для удобства пользования шкала милливольтметров, предназначенных для подключения к токовому шунту, градуируется в амперах, что исключает необходимость пересчета показаний пользователем.

Токовый шунт не рекомендуется использовать для измерения переменного тока, так как собственная индуктивность шунта может влиять на скорость изменения тока и искажать форму его кривой. Однако уместно заметить, что такое влияние шунта проявляется только при частотах переменного тока выше 10 кГц.

Таким образом, токовый шунт вполне может быть использован в условиях дуговой сварки переменным током при использовании тока промышленной частоты 50 или 60 Гц. Основным недостатком токовых шунтов является необходимость разрыва цепи, в которой измеряется ток.

В настоящее время вместо токовых шунтов всё чаще используются датчики тока на основе преобразователей Холла.

Их основным компонентом является полупроводниковый элемент, который реагирует на магнитное поле, создаваемое током в цепи, то есть током, значение которого требуется определить. Выходным сигналом такого датчика является напряжение, причём довольно высокое обычно от 1 до 10 В в зависимости от модели датчика.

Выходной сигнал датчика Холла примерно в раз выше, чем у токового шунта. Более мощный выходной сигнал датчика Холла менее подвержен влиянию шумов. Поэтому датчик Холла обеспечивает более низкую погрешность измерения. Датчик Холла относится к измерительным устройствам, которые не оказывают влияние на измеряемый сигнал. В то время как электрическое сопротивление токового шунта, пусть даже и незначительное, влияет на параметры сварочной цепи. Токовый шунт, будучи включённым непосредственно в разрыв сварочной цепи, находится под напряжением, что требует особого внимания для исключения случайных контактов с другими электрическими цепями.

Кроме этого, при одновременном измерении тока сварки и напряжения дуги возможно ошибочное подключение измерительных кабелей таким образом, что произойдёт короткое замыкание сварочного источника питания. Датчик Холла в этом смысле обладает очень важным преимуществом, так как не имеет прямого электрического контакта с компонентами сварочной цепи.

Токовый шунт требует больше затрат времени на установку, так как для этого необходимо разорвать цепь. Датчик Холла, выполненный в виде клещей, устанавливается в считанные секунды. Для того, чтобы проведенное сравнение этих двух типов датчиков было полным необходимо также указать, что токовый шунт в 2 — 3 раза дешевле датчика Холла, и значительно более долговечнее и надёжнее последнего. Определение значения напряжения дуги производится непосредственно вольтметром без применения каких-либо датчиков.

Однако и в этом случае необходимо учитывать некоторые особенности измерения этого параметра процесса сварки для того, чтобы выполнить его должным образом.

Справедливости ради следует сказать, что падение напряжения на переходном контакте мундштук — проволока не велико и не превышает 0,1…0,2 В при токах сварки … А. Для измерения скорости подачи электродной проволоки обычно используется два типа тахогенераторов; оптический тахогенератор и тахогенератор электромагнитной системы.

Параметры выходного сигнала тахогенератора первого типа позволяют использовать его с измерительными устройствами с цифровым входом, в то время как тахогенератор второго типа должен подключаться к аналоговому входу измерительного устройства. При отсутствии соответствующих тахогенераторов скорость подачи электродной проволоки можно измерить при настройке сварочной установки путем замера длины куска проволоки и времени, в течение которого он был подан подающим механизмом.

Скорость сварки, как правило, определяют по длине выполненного сварного шва и времени, затраченного на его выполнение. Для измерения параметров сварки и, в первую очередь, для регистрации результатов измерений используются самопишущие приборы измерения различных типов, а также системы на базе персональных компьютеров и другие электронные измерительные системы. Измерение силы тока — достаточно важная процедура для расчета и проверки электрических схем.

Если вы создаете прибор с потребляемой мощностью на уровне зарядки для мобильного телефона — для измерения достаточно обычного мультиметра.

На большинстве подобных приборов имеется дополнительный разъем для измерения больших величин. Переставляя измерительный кабель, вы, наверное не задумывались, по какой причине надо организовывать дополнительную цепь, и почему нельзя просто воспользоваться переключателем режимов? Принцип работы любого амперметра стрелочного или катушечного основан на переводе измеряемой величины в визуальное ее отображение.

Стрелочные системы работают по механическому принципу. Через обмотку протекает ток определенной величины, заставляя ее отклоняться в поле постоянного магнита. На катушке закреплена стрелка. Остальное — дело техники. Шкала, разметка и прочее. Зависимость угла отклонения от силы тока на катушке не всегда линейная, это часто компенсируется пружиной особой формы. Для обеспечения точности измерения, шкала делается по возможности с большим количеством промежуточных делений.

В таком случае, для обеспечения широкого предела измерений шкала должна быть огромного размера. Или же надо иметь в арсенале несколько прибором: амперметр на десятки и сотни ампер, обычный амперметр, миллиамперметр. В цифровых мультиметрах картина схожая. Чем точнее шкала — тем ниже предел измерения. И наоборот — завышенная величина предела, дает большую погрешность.

Слишком загруженной шкалой пользоваться неудобно. Большое количество положений усложняют конструкцию прибора, и увеличивают вероятность потери контакта. Применив закон Ома для участка цепи, можно изменить чувствительность прибора, установив шунт для амперметра. Справка: Шунтом называется обходное сопротивление, проводник, подключенный параллельно измеряемому участку цепи.

Часть тока устремляется в обход основного участка, и на подключенный прибор приходится меньшая нагрузка. I — предполагаемый ток, при котором стрелка прибора займет максимальное положение в конце шкалы.

Iа — ток, при котором стрелка прибора занимает крайнее положение в конце шкалы без применения шунта. Величина сопротивления рассчитывается по формуле в Омах, сила тока в Амперах. Фабрично изготовленные шунты рассчитываются под готовые приборы, их параметры учитываются еще при вытягивании проволоки.

При создании учитывается даже расстояние от центра проволоки до мест подключения контактов. Несмотря на массивность конструкции, шунт достаточно точный и чувствительный прибор. На погрешность влияет даже разнесение контактов для прибора и контактов для измеряемой цепи. Это низкоомные приборы. Сопротивление измеряется единицами Ом. Поэтому на рабочую величину влияет даже сечение проводника. При точной подгонке свойств шунта, можно делать на шине пропилы, для изменения удельного сопротивления.

Еще один вариант юстировки фабричного шунта — подбор дополнительных сопротивлений. Шунт для амперметра своими руками можно изготовить из любого материала, обладающего низким сопротивлением и хорошей теплопроводностью.

Если измеряемые токи не более 10 ампер — воспользуйтесь обычной стальной скрепкой большого размера. Сталь противостоит влиянию высоких температур, и неплохо паяется при необходимости стационарного монтажа. Если у вас есть медь — тоже хороший выбор.

Подключение амперметра через шунт. Подбор и расчет устройства

Амперметр — прибор, замеряющий силу проходящего в электрической цепи тока, который часто бывает немалым. По закону Ома, чтобы пропустить больший ток, амперметр должен иметь как можно меньшее сопротивление. Решение — включение параллельно прибору шунта, обеспечивающего такое низкое значение сопротивления. Шунт — это полосковая линия усиленная дорожка на плате или отрезок провода с достаточно толстым сечением, низкоомная менее 1 Ом катушка или резистор с мощностью от 10 Вт.

для амперметра — нужно просто взять кусок оголённой медной Советую подобрать его экспериментально, пропуская ток 1 А и получая.

Шунт для амперметра своими руками

Если цепь содержит не менее двух узлов и контуров и не менеетрёх ветвей, то такая цепь являетсяразветвлённой, в противном случае——неразветвлённой. Смешанным соединением участков электрической цепи называется сочетание последовательных и параллельных соединений. Взависимости от соотношения сопротивления источника и нагрузки различают четыре режима электрической цепи:. В связи с низким КПД, согласованный режим применяется главным образом в маломощных в первую очередь электронных цепях. Режим холостого хода —— режим электрической цепи, в котором сопротивление нагрузки значительно превышает внутренне сопротивление источника Rxx Rвн, рис. Говоря о режиме холостого хода, обычно, подразумевают работу без нагрузке, что, в случае электрических цепей, соответствует бесконечно большому сопротивлению или разрыву цепи. Режим короткого замыкания —— режим электрической цепи, в котором сопротивление нагрузки значительно ниже внутреннего сопротивления источника Rкз Rвн, рис. Говоря о режиме короткого замыкания, обычно, подразумевают аварийный режим вызванный разрушением изоляции или попаданием в цепь постороннего предмета. Важно отметить, что в ряде случаев например при исследовании трансформатора , для получения характеристик электрического устройства, проводят опыт короткого замыкания.

Шунт для амперметра своими руками

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Задача по физике 1 ставка. Провод КСПВ, вопрос к электрикам 1 ставка.

Рамка магнитоэлектрического прибора имеет катушку, выполненную из тонкого провода, рассчитанного на очень маленький ток. Поэтому магнитоэлектрические амперметры могут измерять ток величиной несколько десятков миллиампер.

Ремонт амперметра своими руками

Здравствуйте, гость Вход Регистрация. Правила Форума «Электрик». Файловый архив форумов. Искать только в этом форуме? Дополнительные параметры. Сайт Электрик.

Изготовление шунта из медного провода

Всем добрый вечер! Хочу поделится методикой изготовления шунта для амперметра в зарядное устройство. Не давно у знакомого в зарядном устройстве перегорел шунт и соответственно сгорел и сам амперметр. И так, нашол вот такой прибор со шкалой от 0 до 50А. Обмотка измерительной головки и контакты не рассчитана на ток в 50А, для применения в нашем ЗУ надо изготовить шунт. Шунт — устройство, которое позволяет электрическому току протекать в обход какого либо участка электрической схемы.

вот только первый раз слышу чтобы заряжали через шунт, а не . сходи на радио-рынок и попробуй подобрать готовый шунт.

Что такое шунт в электричестве

Как подобрать шунт для миллиамперметра

Шунт англ. Shunt — электрическое или магнитное ответвление, которое включают параллельно основного контура цепи. Параллельное подключение одного звена электрической цепи к другому с целью понижения общего электрического сопротивления называется процессом шунтирования.

Шунт для амперметра

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как подобрать шунт к микроамперметру?

Мы постараемся ответить на вопрос: ремонт амперметра своими руками по рекомендациям подлинного мастера с максимально подробным описанием. Для начала, при наличии неисправности, вольтметр нужно вскрыть. Для этого нужно взять ножик, и очистить его боковые стороны от клея или других склеивающих материалов. Далее нужно определить его неисправность. Прибор может быть неисправен только по следующим причинам: отсутствие баланса, погрешность измерений, затирание, невозвращение стрелки на нуль. Для настройки баланса Вам нужно взять паяльник и равномерно наложить припой на усики стрелки, чтобы стрелка в любом положении находилась на нуле.

Электрические расчеты. Понятия и формулы.

Шунт для амперметра – как сделать самому, откалибровать и расширить возможности тестера

Тема раздела Самодельная электроника, компьютерные программы в категории Общие вопросы ; Доброго времени. Господа, купил я тут на радиорынке амперметр, чтобы эксплуатировать электролёты с научным подходом. Амперметр М ,оказалось что к Правила форума. Правила Расширенный поиск. Форум Общие вопросы Самодельная электроника, компьютерные программы Как изготовить шунт амперметра?

Изготовление шунта из медного провода

Ну вот, уже легче. И как бы это ни странно звучало: шунт является простейшим преобразователем силы тока в напряжение. Но как это возможно?

Как подобрать шунт для амперметра

Содержание

1. Как работает шунт
2. Виды шунтов
3. Работа шунта на практике
4. Где купить шунт
5. Устройство амперметра
6. Подключение амперметра через трансформатор тока
7. Подключение амперметра через шунт
8. Расчет сопротивления шунта
9. Подгонка измерительной системы

В электронике и электротехнике часто можно услышать слово “шунт”, “шунтирование”, “прошунтировать”. Слово “шунт” к нам пришло с буржуйского языка: shunt – в дословном переводе “ответвление”, “перевод на запасной путь”. Следовательно, шунт в электронике – это что-то такое, что “примыкает” к электрической цепи и “переводит” электрический ток по другому направлению. Ну вот, уже легче).

По сути дела шунт представляет из себя простой резист ор который имеет маленькое сопротивление, проще говоря, низкоомный резистор. И как бы это ни странно звучало: шунт является простейшим преобразователем силы тока в напряжение. Но как это возможно? Да оказывается все просто!

Как работает шунт

Итак, имеем простой шунт. Кстати, на схемах он обозначается как резистор. И это неудивительно, потому что это и есть низкоомный резистор.

Условимся считать, что ток у нас постоянный и течет из пункта А в пункт Б. На своем пути он встречает шунт и почти беспрепятственно течет через него, так как сопротивление шунта очень маленькое. Не забываем, что электрический ток характеризуется такими параметрами, как Сила тока и Напряжение. Через шунт электрический ток протекает с какой-то силой ( I ), в зависимости от нагрузки цепи.

Помните Закон Ома для участка электрической цепи? Вот, собственно и он:

Сопротивление шунта у нас всегда постоянно и не меняется, попросту говоря “константа”. Падение напряжение на шунте мы можем узнать, замерив вольтметром как на рисунке:

Значит, исходя из формулы

и делаем простой до ужаса вывод: показания на вольтметре будут тем больше, чем бОльшая сила тока будет протекать через шунт.

Так что же это значит? А это значит, что мы спокойно можем рассчитать силу тока, протекающую по проводу АБ ;-). Все гениальное – просто! И самое замечательное знаете что? Нам даже не надо использовать амперметр ;-).

Вот такой принцип действия шунта. И чаще всего этот принцип используется как раз для того, чтобы расширить пределы измерения измерительных приборов.

Виды шунтов

Промышленные амперметры выглядят вот так:

На самом же деле, как бы это странно ни звучало – это вольтметры. Просто их шкала нарисована (проградуирована) уже с расчетом по закону Ома. Короче говоря, показывает напряжение, а счет идет в Амперах ;-).

На одном из них можно увидеть предел измерения даже до 100 Ампер. Как вы думаете, если поставить такой прибор в разрыв электрической цепи и пропустить силу тока, ну скажем, Ампер в 90, выдержит ли тоненький провод измерительной катушки внутри амперметра? Думаю, пойдет белый густой дым). Поэтому такие измерения проводят только через шунты.

А вот, собственно, и промышленные шунты:

Те, которые справа внизу могут пропускать через себя силу тока до килоАмпера и больше.

К каждому промышленному амперметру в комплекте идет свой шунт. Для начала использования амперметра достаточно собрать шунт с амперметром вот по такой схеме:

В некоторых амперметрах этот шунт встраивается прямо в корпус самого прибора.

Работа шунта на практике

В гостях у нас самый что ни на есть обыкновенный промышленный шунт для амперметра:

Сзади можно прочитать его маркировку:

Как же прочитать характеристику такой маркировки? Здесь все просто! Это означает, что если протекающая сила тока через шунт будет 20 Ампер, то падение напряжения на шунте будет 75 милливольт.

0,5 – это класс точности. То есть сколько мы замерили – это значение будет с погрешностью 0.5% от измеряемой величины. То есть допустим, мы замеряли падение напряжения 50 милливольт. Погрешность измерения составит 50 плюс-минус 0,25. Такой точности вполне хватит для промышленных и радиоэлектронных нужд ;-).

Итак, у нас имеется простая автомобильная лампочка накаливания на 12 Вольт:

Выставляем на Блоке питания напряжение в 12 Вольт, и цепляем нашу лампочку. Лампочка зажигается и мы сразу же видим, какую силу тока она потребляет, благодаря встроенному амперметру в блоке питания. Кушает наша лампа 1,7 Ампер.

Предположим, у нас нету встроенного амперметра в блоке питания, но нам надо знать, какая все-таки сила тока проходит через лампочку. Для этого собираем простенькую схемку:

И замеряем падение напряжения на самом шунте. Получилось 6,3 милливольта.

Так как мы знаем, что при 20 Амперах напряжение на шунте будет 75 милливольт, то какая сила тока будет проходить через шунт, если падение напряжения на нем составит 6,3 милливольта? Вспоминаем училку по математике Марьиванну и решаем простенькую пропорцию за 5-ый класс 😉

Вспоминаем, что показывал наш блок питания?

Погрешность в 0,02 Ампера! Думаю, это можно списать на погрешность приборов).

Так как радиолюбители в основном используют малое напряжение и силу тока в своих электронных безделушках, то можно применить этот принцип и в своих разработках. Для этого достаточно будет взять низкоомный резистор и использовать его как датчик силы тока). Как говорится ” голь на выдумку хитра” 😉

Где купить шунт

Почти такой же шунт, как у меня в статье, можно заказать на Али по этой ссылке:

Что же такое шунт? Это слово заимствовано из английского языка («shunt», и дословно означает «ответвление»). Физически это сопоставимо, так как через этот элемент, подключенный параллельно к измерительному прибору, проходит большая часть тока, а меньшая – ответвляется в сам прибор. В этом его принцип действия аналогичен байпасу, установленному в системах отопления.

Устройство амперметра

Чтобы осознать необходимость включения амперметра через шунт, напомним вкратце его устройство.

Внутри поля постоянного магнита находится катушка – рамка. По ее виткам протекает измеряемый ток. В зависимости от величины измеряемого параметра положение катушки относительно постоянного магнитного поля изменяется. На ее оси жестко закреплена стрелка прибора. Чем больше измеряемый ток, тем больше отклоняется стрелка.

Чтобы рамка могла поворачиваться, ее ось крепят в подпятниках, либо вывешивают на растяжках. При использовании подпятников ток рамки проходит по спиральным пружинам, если же подвижная часть прибора подвешена на растяжках, то они являются проводниками тока.

Из этой конструкции следует, что величина тока в рамке конструктивно ограничена. Пружины и растяжки не могут одновременно быть достаточно упругими и иметь большое сечение.

Подключение амперметра через трансформатор тока

Расширение пределов измерения амперметра возможно, если использовать дополнительно устройство, называемое трансформатор тока. Работает оно по принципу обычного трансформатора, но первичная обмотка содержит всего несколько витков. При прохождении по ней измеряемого тока его величина во вторичной обмотке будет меньше в несколько раз.

Но такие трансформаторы имеют соответствующие габариты и применяются только в промышленных сетях. В малогабаритных же устройствах их использование нецелесообразно.

Подключение амперметра через шунт

Если прибор включается в измерительную цепь напрямую, без трансформатора тока, его называют амперметром прямого включения.

Без шунта можно использовать приборы, рассчитанные на небольшую силу тока, порядка миллиампер. За счет шунтирования измерительной обмотки сопротивлением, большим, чем ее собственное, мы можем изменить предел измерения. Схема включения сложностью не отличается: через шунт проходит измеряемый ток, а параллельно ему подключается амперметр.

В дело здесь вступает первый закон Кирхгофа. Измеряемый ток делится на два: один протекает через рамку, второй – через шунт.

Соотноситься между собой они будут так:

Расчет сопротивления шунта

Отсюда следует, что, зная ток полного отклонения измерительной системы (Iпр) и внутреннее сопротивление рамки (Rпр), можно вычислить требуемое сопротивление шунта (Rш). И тем самым изменить предел измерения амперметра.

Но, перед тем как переделать миллиамперметр в амперметр, нужно решить две непростых задачи: узнать ток полного отклонения измерительной системы и ее сопротивление. Можно найти эти данные, зная тип миллиамперметра, который переделывается. Если это невозможно, придется провести ряд измерений. Сопротивление можно измерить мультиметром. А вот для второго параметра потребуется подать на прибор ток от постороннего источника, измеряя его величину с помощью цифрового амперметра.

Но такой расчет шунта для амперметра не будет точным. Невозможно с помощью подручных средств обеспечить требуемую точность измерений. Система измерения с шунтом имеет большую чувствительность к погрешности при определении исходных данных. Поэтому на практике проводится точная подгонка сопротивления шунта и калибровка амперметра.

Подгонка измерительной системы

Для изготовления заводских изделий используются материалы, не изменяющие своих характеристик в широком диапазоне температур. Поэтому лучший вариант – подбор готового шунта и подгонка для своих целей уменьшением сечения и длины его проводника до соответствия рассчитанному значению. Но для изготовления шунта для амперметра можно использовать и подручные материалы: медную или стальную проволоку, даже скрепки подойдут.

Теперь потребуется блок питания с регулятором напряжения, чтобы выдать требуемый ток. Для нагрузки можно использовать резистор соответствующей мощности или лампы накаливания.

Сначала добиваемся соответствия полного отклонения стрелки прибора при максимальном значении измеряемой величины. На этом этапе подбираем сопротивление нашей самоделки до максимально возможного совпадения с конечной риской на шкале.

Затем проверяем, совпадают ли промежуточные риски с соответствующими им значениями. Если нет – разбираем амперметр и перерисовываем шкалу.

И когда все получилось – устанавливаем готовый прибор на свое место.

Понятия и формулы

Шунтом называется сопротивление, которое присоединяется параллельно зажимам амперметра (параллельно внутреннему сопротивлению прибора), чтобы увеличить диапазон измерений. Измеряемый ток I разделяется между измерительным шунтом (rш, Iш) и амперметром (rа, Iа) обратно пропорционально их сопротивлениям.

Сопротивление шунта rш=rа х Iа/(I-Iа ).

Для увеличения диапазона измерений в n раз шунт должен иметь сопротивление rш=(n-1)/rа

1. Электромагнитный амперметр имеет внутреннее сопротивление rа=10 Ом, а диапазон измерений до 1 А. Рассчитайте сопротивление rш шунта так, чтобы амперметр мог измерять ток до 20 А (рис. 1).

Измеряемый ток 20 А разветвится на ток Iа=1 А, который потечет через амперметр, и ток Iш, который потечет через шунт:

Отсюда ток, протекающий через шунт, Iш=I-Iа=20-1=19 А.

Измеряемый ток I=20 А должен разделиться в отношении Iа:Iш=1:19.

Отсюда вытекает, что сопротивления ветвей должны быть обратно пропорциональны токам: Iа:Iш=1/rа : 1/rш;

Сопротивление шунта rш=10/19=0,526 Ом.

Сопротивление шунта должно быть в 19 раз меньше, чем сопротивление амперметра rа, чтобы через него проходил ток Iш, в 19 раз больший тока Iа=1 А, который проходит через амперметр.

2. Магнитоэлектрический миллиамперметр имеет диапазон измерений без шунта 10 мА и внутреннее сопротивление 100 Ом. Какое сопротивление должен иметь шунт, если прибор должен измерять ток до 1 А (рис. 2)?

При полном отклонении стрелки через катушку миллиамперметра будет проходить ток Iа=0,01 А, а через шунт Iш:

откуда Iш=I-Iа=1-0,99 A=990 мА.

Ток 1 А разделится обратно пропорционально сопротивлениям: Iа:Iш=rш:rа.

Из этого соотношения найдем сопротивление шунта:

10:990=rш:100; rш=(10х100)/990=1000/990=1,010 Ом.

При полном отклонении стрелки через прибор пройдет ток Iа=0,01 А, через шунт – ток Iш=0,99 А, а по общей цепи – ток I=1 А.

При измерении тока I=0,5 А через шунт пройдет ток Iш=0,492 А, а через амперметр – ток Iа=0,05 А. Стрелка при этом отклоняется до половины шкалы.

При любом токе от 0 до 1 А (при выбранном шунте) токи в ветвях разделятся в отношении rа:rш, т. е. 100:1,01.

3. Амперметр (рис. 3) имеет внутреннее сопротивление rа=9,9 Ом, а сопротивление его шунта 0,1 Ом. В каком отношении разделится измеряемый ток 300 А в приборе и шунте?

Задачу решим при помощи первого закона Кирхгофа: I=Iа+Iш.

Кроме того, Iа:Iш=rш:rа.

Из второго уравнения получим ток Iа и подставим его в первое уравнение:

Ток в приборе Iа=I-Iш=300-297=3 А.

Из всего измеряемого тока через амперметр пройдет ток Iа=3 А, а через шунт Iш=297 А.

Шунт для амперметра

4. Амперметр, внутреннее сопротивление которого 1,98 Ом, дает полное отклонение стрелки при токе 2 А. Необходимо измерить ток до 200 А. Какое сопротивление должен иметь шунт, подключаемый параллельно зажимам прибора?

В данной задаче диапазон измерений увеличивается в 100 раз: n=200/2=100.

Искомое сопротивление шунта rш=rа/(n-1).

В нашем случае сопротивление шунта будет: rш=1,98/(100-1)=1,98/99=0,02 Ом.

Задачи 1-ой степени сложности — Студопедия

Поделись  

1. Необходимо измерить ток потребителя в пределах 20 – 25 А. Имеется микроамперметр с пределом измерения 200мкА, внутренним сопротивлением 300 Ом и максимальным числом делений 100. Определить сопротивление шунта для расширения предела измерения до 30 А и определить относительную погрешность измерения на отметке 85 делений, если класс точности прибора 1,0.

Решение:

2. Предел измерения I_пр амперметра с внутренним сопротивлением R_А должен быть расширен до значения 8 I_пр. Найти значение R_Ш.

Решение:

3. Предел измерения микроамперметра на 150 мкА должен быть расширен до 15 А. Определить сопротивление шунта, если внутреннее его сопротивление R_А = 400 А.

Решение:

4. Амперметр с внутренним сопротивлением R_А = 0,015 Ом и пределом измерения 20 А имеет шунт сопротивлением 0,005 Ом. Определить предел измерения амперметра с шунтом, а также ток в цепи, если его показание равно 12 А.

Решение:

5. Милливольтметр с пределом измерения 75 мВ и внутренним сопротивлением R_В = 25 Ом имеет 150 делений шкалы. Определить сопротивление шунта, чтобы прибором можно было измерять предельное значение тока 30 А. Определить цену деления прибора в обоих случаях.

Решение:

6. Микроамперметр с пределом измерения 1000 мкА и внутренним сопротивлением R_А =300 Ом необходимо использовать в качестве вольтметра на предел 30 В. Определить добавочное сопротивление.

Решение:

7. Милливольтметр с пределом измерения 750 мВ необходимо переделать в многопредельный вольтметр с пределами 7,5; 15; 75; 150В. Добавочное сопротивление на пределе 7,5 В составляет 1350 Ом. Определить добавочное сопротивление на каждом из пределов, сопротивление и ток полного отклонения прибора.

Решение:

8. У вольтметра электродинамической системы с пределом измерения U = 300 В и внутренним сопротивлением R_в = 30 кОм необходимо расширить предел до 1500 В. Определить добавочное сопротивление вольтметра и максимальную потребляемую мощность на основном и расширенном пределах.

Решение:

9. Предел измерения вольтметра электромагнитной системы составляет 7,5 В при внутреннем сопротивлении R_в = 200 Ом. Определить добавочное сопротивление, которое необходимо включить для расширения предела измерения до 600 В.

Решение:

10. Амперметром с внутренним сопротивлением R_A = 1 Ом следует измерить ток в 10, 100 и 1000 раз больше его номинального значения. Найти соотношение между сопротивлениями амперметра и шунтов, подобранных для выполнения указанных измерений.

Решение:

11. Амперметр, имеющий внутреннее сопротивление 0,2 Ом и предел измерения 10 А, необходимо использовать для измерения тока до 500 А. Определить сопротивление шунта прибора и падение напряжения на амперметре и шунте.

Решение:

12. Номинальный ток амперметра I_н = 1 А, сопротивление шунта R_ш = 0,5 Ом Определить сопротивление амперметра, если номинальное значение тока в нем было при общем токе цепи 5 А.

Решение:

13. Номинальный ток амперметра 1 А, его внутреннее сопротивление 0,08 Ом. Какой ток проходит в электрической цепи, если амперметр с шунтом сопротивлением 0,03 Ом показывает ток 0,9 А?

Решение:

14. Необходимо измерить напряжение в пределах 30-40 В. Какой из вольтметров позволяет произвести измерение с большей точностью:

1 ) с верхним пределом 50 В и классом точности 2,5;

2) с верхним пределом 100 В и классом точности 1,5;

3) с верхним пределом 300 В и классом точности 0,5; 4) с верхним пределом 150 В и классом точности 1.

Решение:

15. Вольтметром с внутренним сопротивлением R_v требуется измерить напряжение в 10, 100 и 1000 раз больше его номинального значения. Найти соотношение между внутренним сопротивлением вольтметра и сопротивлениями добавочных резисторов, подобранных для выполнения указанных условий.

Решение:

16. Номинальное напряжение вольтметра 10 В, внутреннее его сопротивление 5 кОм. Какое допустимое напряжение может быть в измеряемой цепи, если к вольтметру подключен добавочный резистор, сопротивление которого 150 кОм?

Решение:

17. Вольтметр рассчитан для измерения напряжения до 15 В. Определить сопротивление добавочного резистора, который необходимо подключить к вольтметру с R_v = 50 кОм, чтобы с его помощью измерять напряжение 220 В. Каковы при этом потери мощности в обмотке вольтметра и добавочном резисторе?

Решение:

Рис. 3.1

18. Номинальное напряжение вольтметра 30 В, его внутреннее сопротивление 10 кОм. Каково напряжение в измеряемой цепи, если показание вольтметра 10 В соответствует сопротивлению добавочного резистора 50 кОм?

Решение:

19. Для измерения ЭДС генератора к его зажимам присоединен вольтметр (рис, 3.1), сопротивление которого R_v = 10000 Ом. Сопротивление якоря генератора R_а = 0,2 Ом. Определить, на сколько процентов делаем ошибку, считая показание вольтметра, равным ЭДС генератора.

Решение:

20. Амперметр, сопротивление которого R_А = 0,3 Ом, имеет шкалу в 150 делений и постоянная прибора С_А = 0,001 А/дел. Определить сопротивление шунта R_Ш, при помощи которого можно было измерять ток до 300 А.

Решение:

21. Амперметр, сопротивление которого R_А = 0,3 Ом, имеет шкалу в 150 делений и постоянная прибора С_А = 0,001 А/дел. Определить; какое сопротивление R_Д необходимо последовательно включить с амперметром, чтобы этим прибором можно было измерять напряжение до 150В.

Решение:

22. Какой ток можно измерять амперметром (сопротивление R_А = 0,3 Ом, шкала имеет 150 делений и постоянная прибора С_А =0,001 А/дел), если имеется шунт с сопротивлением Ом?

Решение:

23. Необходимо подобрать к амперметру с сопротивлением R_А шунты, расширяющие пределы измерения в 10 и 100 раз. Каковы будут соотношения между сопротивлением амперметра и шунта?

Решение:

24. Вольтметр с ценой деления 1В/дел, шкала которого содержит 150 делений, имеет сопротивление R_В = 10 000 Ом. Какое добавочное сопротивление R_Д необходимо включить последовательно с вольтметром, чтобы им можно было измерять напряжение до 600 В?

Решение:

25. Через амперметр, включенный в цепь через трансформатор тока ТЛ-35К, рассчитанный на ток 600/5 А, проходит ток I₂ = 4,25 А, Определить ток в первичной цепи.

Решение:

26. Амперметр, рассчитанный на 5А, со шкалой 0 — 500 делений включен в цепь через трансформатор тока 400/5 А. Какой ток проходит в первичной и вторичной обмотках трансформатора, если амперметр показывает 350 делений?

Решение:

27. Ваттметр, имеющий пределы измерения U = 150 В, I = 5 А и число делений шкалы 150, включены через измерительный трансформатор, напряжения 6000/100 В и трансформатор тока 500/5 А. Определить мощность первичной цепи, если показания ваттметра — 124 деления.

Решение:

28. Через трансформатор тока 500/5А и трансформатор напряжения 6000/100В в сеть переменного тока включены амперметр, вольтметр и ваттметр. Определить ток, напряжение, активную мощность и коэффициент мощности цепи, если амперметр показал I = 4 А, вольтметр — U = 100 В, а ваттметр — 350 Вт.

Решение:

29. Обмотки ваттметра, рассчитанные на номинальную мощность Р_ном = 500 Вт, присоединены к сети переменного тока через измерительный трансформатор напряжения НОМ-6 (3000/100 В) и трансформатор тока ТПЛ-10 (400/5 А). Определять мощность первичной цепи, если мощность в цепи ваттметра Р = 380 Вт.

Решение:

30. К трансформатору напряжения НОМ-10 (номинальное напряжение первичной обмотки 10 000 В) подключили вольтметр, рассчитанный на 150 В. Определить напряжение на вольтметре, если напряжение в первичной цепи понизилось до 9950 В.

Решение:



Видео-урок: Конструкция амперметра

Стенограмма видео

В этом видео мы будем говоря о конструкции амперметра, который является устройством, которое мы используем для измерения тока в цепи. Мы посмотрим, как мы можем сделать амперметр с помощью гальванометра и резистора, известного как шунтирующий резистор. И мы посмотрим, как рассчитать требуемое сопротивление шунтирующего резистора в зависимости от свойств гальванометра и величину тока, который мы хотим измерить. Поскольку конструкция амперметра основана вокруг гальванометра, давайте начнем с того, что напомним себе, как гальванометр ведет себя.

Гальванометр – это электромеханическое устройство, реагирующее на направление и величину Текущий. Если применить разность потенциалов к гальванометру, то результирующий ток заставляет стрелку гальванометра отклоняться к одному концу шкалы. Если мы затем поменяем полярность эта разность потенциалов, которая меняет направление тока, то стрелка гальванометра отклоняется к другому концу шкалы. На данный момент мы видим, что стрелка полностью направлена ​​к одному концу шкалы. Можно сказать, что он имеет максимальную отклонение.

Но если мы уменьшим размер разность потенциалов, то есть уменьшение величины тока, то мы видим, что стрелка отходит от конца шкалы. Мы на самом деле находим, что для малых токов отклонение стрелки гальванометра пропорционально величине тока. Это означает, что гальванометр может эффективно измерять размер тока, пока этот ток мал достаточно. Как правило, мы обнаруживаем, что гальванометр достигнет полного отклонения при токе в микроампер или область миллиампер.

Итак, если этот гальванометр достиг полное отклонение при токе величиной 100 мкА в любом направлении, то он сможет точно измерить размер и направление тока, пока поскольку он был меньше 100 микроампер. Так выглядит для маленьких токи, мы могли бы просто использовать гальванометр в качестве амперметра. И если бы мы могли найти способ расширить диапазон гальванометра, тогда мы могли бы использовать его для больших токов, как Что ж. Однако, если мы попытаемся просто использовать гальванометр в качестве амперметра, мы сталкиваемся с проблемой из-за того, что гальванометр имеет собственное внутреннее сопротивление.

Чтобы показать, почему мы не можем просто использовать гальванометра для работы в качестве амперметра, давайте рассмотрим эту простую схему, содержащую просто ячейка и резистор. Здесь ячейка обеспечивает некоторые напряжение 𝑉 на нашем резисторе, который, можно сказать, имеет сопротивление 𝑅. И это создает ток, который мы позвоним 𝐼. А закон Ома говорит нам, что величина нашего тока равна величине нашего напряжения 𝑉, деленной на величину наше сопротивление 𝑅. Итак, давайте теперь посмотрим, что произойдет, если вводим в цепь гальванометр и пытаемся с его помощью измерить текущий 𝐼. И чтобы облегчить задачу себя, скажем, что 𝑉 и 𝑅 таковы, что 𝐼 меньше полной шкалы ток отклонения гальванометра.

Итак, вот наш гальванометр соединены последовательно с остальными компонентами. Теперь, к сожалению, мы столкнулись с Проблема здесь, потому что у гальванометра есть собственное сопротивление. Это означает, что как только мы подключить его к цепи, он изменяет общее сопротивление цепи. И поэтому он меняет ток, который мы пытались измерить в первую очередь. Так что это явно не очень полезный. Это почти как линейка который изменяет длину объекта, когда мы пытаемся его измерить. Мы можем сделать это явным в нашем схему, втянув добавочный резистор сопротивлением 𝑅 G, т. е. сопротивление нашего гальванометра. И это дает понять, что фактически в нашей схеме теперь два резистора.

В этот момент полезно Напомним, что при последовательном соединении резисторов общее сопротивление, которое мы могли бы назвать 𝑅 T, равно сумме отдельных вовлеченных сопротивлений. Для ясности скажем, что это оригинальный резистор имеет сопротивление 𝑅 единица. Тогда мы можем написать, что общее сопротивление цепи 𝑅 T равно 𝑅 один плюс 𝑅 G. И мы можем видеть, как это влияет на ток в цепи, применяя закон Ома к цепи как весь. Теперь разность потенциалов приложенный к схеме не изменился; это еще 𝑉. Но сопротивление теперь равно 𝑅 один плюс 𝑅 G. А так как 𝑅 один плюс 𝑅 G больше, чем просто 𝑅 один, это означает что мы делим 𝑉 на большее число, а это значит, что текущее 𝐼 равно меньше.

К счастью, есть способ справиться с проблемой гальванометра, изменяющего ток в цепи. Способ, которым мы это делаем, заключается в добавлении второй резистор параллельно гальванометру. Когда мы добавляем параллельную ветвь к цепь таким образом, мы находим, что ток разделяется между двумя ветвями. Часть тока все равно пройдет через гальванометр, а остальная часть пойдет вокруг гальванометра через этот новый резистор. Предоставив альтернативу маршрут, чтобы следовать вокруг цепи, мы фактически уменьшаем сопротивление цепи в целом. Таким образом, добавление этого резистора уменьшает общее сопротивление всего в этой желтой рамке.

Поскольку действие этого нового резистором является то, что часть тока теперь шунтируется вокруг гальванометра, мы называем это шунтирующий резистор. И мы можем сказать, что у него есть сопротивление 𝑅 S. Если мы выберем сопротивление шунта так, чтобы его сопротивление было много меньше, чем гальванометра, то есть выбираем 𝑅 S так, чтобы оно было много меньше 𝑅 G, тогда мы находим, что большая часть тока проходит через шунтирующий резистор потому что он имеет меньшее сопротивление и через него проходит лишь небольшое количество тока. гальванометр. Потому что большая часть заряда сейчас течет по пути с очень низким сопротивлением, это означает, что все в желтый прямоугольник в целом оказывает незначительное влияние на сопротивление цепи, что означает что на ток почти не влияет.

Кроме того, поскольку небольшой, но фиксированная доля тока проходит через гальванометр, т. е. стрелка гальванометра пропорциональна току в цепи. Поэтому, тщательно выбирая сопротивление этого шунтирующего резистора, мы контролируем, как ток делится между две параллельные ветви. Это означает, что мы можем убедиться, что сила тока в гальванометре достаточно высока, чтобы стрелка отображала четкую показания, но достаточно низко, чтобы стрелка не отклонялась полностью. А это базовая конструкция Принцип работы амперметра. При построении амперметра в этом Кстати, важно, чтобы сопротивление шунтирующего резистора было тщательно подобрано для получить наилучшие результаты. И определить наилучшее значение для это сопротивление, мы можем использовать закон Ома.

Так как мы пытаемся найти сопротивления, давайте изменим закон Ома, чтобы сделать 𝑅 предметом. Это дает нам 𝑅 равно 𝑉 более 𝐼. И поскольку мы хотим найти сопротивление шунтирующего резистора 𝑅 S, значит, 𝑉 в нашем уравнении должно быть напряжение, приложенное к шунтирующему резистору — мы можем назвать это 𝑉 S — и 𝐼 в нашем уравнении будет ток в шунтирующем резисторе; мы можем назвать это 𝐼 S. Давайте обозначим 𝐼 S на нашей принципиальной схеме, и мы также можем обозначить 𝐼 G, ток в гальванометр. Теперь мы можем сделать некоторые замены в это выражение, чтобы сделать его более полезным.

Во-первых, мы можем признать, что напряжение на шунтирующем резисторе, то есть 𝑉 S, такое же, как приложенное напряжение по гальванометру. Мы знаем это, потому что оба параллельные ветви подключаются к остальной части схемы в тех же точках. Так что есть фиксированный потенциал разница между этими двумя точками. Таким образом, в нашем выражении мы можем замените 𝑉 S на 𝑉 G, напряжение на гальванометре. Во-вторых, поскольку входящие текущий 𝐼 делится на две части, 𝐼 G и 𝐼 S, мы можем сказать, что 𝐼 равно 𝐼 G плюс 𝐼 S. Вычитание 𝐼 G из обеих частей этого выражения дает нам 𝐼 минус 𝐼 G равно 𝐼 S. И мы можем подставить это в наше выражение, чтобы получить 𝑅 S равно 𝑉 G больше 𝐼 минус 𝐼 G.

Наш последний шаг в этом выводе состоит в том, чтобы заменить 𝑉 G напряжением на гальванометре. Преобразование закона Ома, чтобы сделать 𝑉 субъект дает нам 𝑉 равно 𝐼 𝑅, что означает, что 𝑉 G, напряжение на гальванометра, равна 𝐼 Г, сила тока в гальванометре, умноженная на 𝑅 Г, сопротивление гальванометра. Подставив это вместо 𝑉 G в нашем выражении у нас осталось 𝑅 S равно 𝐼 G 𝑅 G, деленное на 𝐼 минус 𝐼 G, где 𝑅 S — сопротивление шунтирующего резистора, 𝐼 G — ток в гальванометра, 𝑅 G — сопротивление гальванометра, а 𝐼 — сила тока в схема.

Теперь на практике амперметры имеют максимальное значение 𝐼, которое они могут измерить. И для этого значения 𝐼 мы ожидаем стрелка амперметра должна быть полностью отклонена. Другими словами, для нашего амперметра максимальный номинальный ток 𝐼, мы хотим, чтобы ток в гальванометре 𝐼 G был ток полного отклонения гальванометра. Учитывая этот конкретный случай дает нам другой способ интерпретации переменных в этом уравнении. Мы можем думать о 𝐼 как о максимальный ток, который может измерить наш амперметр, другими словами, диапазон нашего амперметр. И мы можем думать о 𝐼 G как о ток полного отклонения нашего гальванометра, иначе говоря, диапазон нашего гальванометр.

Теперь уравнение говорит нам шунтирующее сопротивление, которое нам нужно использовать, чтобы иметь возможность измерять ток 𝐼, Дан гальванометр с максимальным током отклонения 𝐼 Г и сопротивлением 𝑅 G. Мы также можем изменить это уравнение, чтобы получить формулу для максимального диапазона амперметра на основе свойств его компонентов. Для этого нам всего лишь нужно сделать 𝐼 предмет. Итак, мы можем начать с умножения обоих части уравнения на знаменатель в правой части, затем разделите обе сторон на 𝑅 S и, наконец, прибавим 𝐼 G к обеим сторонам, чтобы получить 𝐼 равно 𝐼 G раз 𝑅 G над 𝑅 S плюс 𝐼 G.

Эта формула сообщает нам диапазон наш амперметр 𝐼 в пересчете на диапазон нашего гальванометра 𝐼 G, сопротивление гальванометра 𝑅 G, а сопротивление шунтирующего резистора 𝑅 S. Теперь осталось одно более важно отметить, когда мы строим амперметр таким образом. Схема, которую мы показали в желтая коробка — это амперметр постоянного тока или постоянного тока, что означает, что он измеряет величину ток в одном направлении. Однако большинство гальванометров сделано для обозначения величины тока, протекающего в любом направлении. Это означает, что ноль стремится к находиться посередине и стрелка будет отклоняться либо влево, либо вправо, в зависимости от направления тока.

Потому что здесь мы строим DC амперметр, нас интересует только ток, идущий в одном направлении. Это означает, что мы фактически хотим только использовать половину шкалы. Тогда мы можем вычислить максимальное ток отклонения, который идет здесь по шкале, используя формулу вверху слева экрана. В результате получается амперметр, точно измеряет ток в одном направлении. Хорошо, теперь, когда мы рассмотрели принципов, лежащих в основе конструкции амперметра, давайте попробуем ответить на вопрос.

Какая из следующих цепей диаграммы наиболее правильно представляет гальванометр, объединенный с шунтирующим резистором используется в качестве амперметра для измерения тока в цепи с прямым Источник тока?

Итак, здесь мы видим, что нам дали три различных схемы на выбор. И каждый содержит гальванометр, который представлен буквой G внутри круга. Каждая из цепей также содержит ячейка, которая является типом источника постоянного тока. И каждый из контуров также содержит один или два резистора, соединенных различными способами. Вопрос требует от нас определить на какой из этих схем изображен гальванометр в сочетании с шунтирующим резистором используется как амперметр. А амперметр, конечно, прибор, измеряющий ток.

Термин шунтирующий резистор относится к резистор со специальной функцией внутри амперметра. Но важно отметить, что Шунтирующий резистор на самом деле просто обычный резистор. Итак, начнем с того, что вспомним, что гальванометр – прибор, показывающий величину и направление тока внутри. Гальванометры обычно имеют циферблат. с нулем посередине. И ток, проходящий через гальванометра вызовет отклонение стрелки. Теперь до некоторого максимального тока, отклонение стрелки гальванометра пропорционально протекающему току через это. Таким образом, уменьшая размер текущего уменьшит отклонение иглы. И изменение направления ток заставит стрелку отклониться в другую сторону.

Так как гальванометр реагирует на ток предсказуемым образом, кажется разумным предположить, что мы могли бы просто использовать гальванометр как амперметр. Однако есть два основных проблемы с этим. Первая проблема в том, что гальванометры очень чувствительны, а это значит, что максимальный ток, который они могут в любом направлении имеет тенденцию быть в области микроампер или миллиампер. Вторая проблема с попыткой использование гальванометра в качестве амперметра заключается в том, что гальванометры имеют свои внутренние сопротивления, поэтому на принципиальных схемах мы часто видим гальванометры представлен не только буквой G в кружке, но и дополнительным резистором с сопротивление 𝑅 G.

Наличие этого доп. сопротивление означает, что когда мы подключаем гальванометр к цепи, он может резко сказываются на сопротивлении цепи в целом, а значит, изменяется ток, который мы пытаемся измерить. Мы можем увидеть этот эффект в действии, если рассмотрим принципиальную схему (А). Теперь на этой принципиальной схеме мы просто есть ячейка, гальванометр и резистор, соединенные последовательно.

Так как любая схема, которую мы попытка измерения с помощью гальванометра должна была изначально иметь некоторое сопротивление свою собственную, прежде чем мы добавили гальванометр, мы можем предположить, что схема должна иметь так выглядело до появления гальванометра. Итак, есть ячейка, применяющая некоторые напряжение, которое мы будем называть 𝑉, на резистор, который мы будем называть сопротивлением 𝑅 один. И мы знаем, что это должно произвести ток 𝐼 в соответствии с законом Ома, согласно которому ток через резистор 𝐼 равен напряжению на этом резисторе 𝑉, деленному на сопротивление этого резистора 𝑅.

Но если мы хотим измерить размер этого тока, то подключение такого гальванометра на самом деле является плохим способом Делать это. Это связано с тем, что гальванометр имеет собственное сопротивление 𝑅 G. Когда мы подключаем сопротивление последовательно, общее сопротивление этих резисторов равно сумме этих отдельных сопротивления. Это означает, что до того, как мы подключили гальванометра к нашей цепи, общее сопротивление цепи составило всего 𝑅 один. Но после того, как мы подключили гальванометра, полное сопротивление равно 𝑅 один плюс 𝑅 Г. Это означает, что ток изменяется также по закону Ома. Так что просто подключение гальванометра последовательно с другими компонентами изменит ток, который мы пытаемся мера. Итак, мы знаем, что (А) не является правильный ответ.

Теперь мы действительно можем предотвратить проблема сопротивления гальванометра, вносящего вклад в общее сопротивление цепь, введя еще один резистор, известный как шунтирующий резистор. Подключив этот резистор к параллельно с гальванометром означает, что входящий ток разделяется между две параллельные ветви. Можно сказать, что некоторые из ток шунтируется вокруг гальванометра, поэтому этот резистор известен как шунтирующий резистор. И можно сказать, что он имеет сопротивления 𝑅 S. Теперь относительные величины тока через гальванометра, который мы можем назвать 𝐼 G, и ток в шунтирующем резисторе, который мы можем назвать 𝐼 S, зависит от относительных сопротивлений гальванометра и шунтирующий резистор.

Большая часть тока пойдет по пути наименьшего сопротивления. Таким образом, если шунтирующий резистор имел большее сопротивление по сравнению с гальванометром, то мы нашли бы большую часть тока проходит через гальванометр, который на самом деле не изменил бы схему вел себя. Однако если мы убедимся, что сопротивление шунтирующего резистора намного меньше сопротивления гальванометра, то находим, что большая часть тока проходит через шунт резистор. И только небольшое количество тока проходит через гальванометр.

Это идеально по двум причинам. Во-первых, потому что большинство ток проходит через шунтирующий резистор, но шунтирующий резистор имеет очень небольшое сопротивление, это означает, что ток 𝐼 почти не влияет. А во-вторых, потому что маленький часть тока проходит теперь через гальванометр, мы можем использовать гальванометр для индикации общего тока 𝐼 в цепи. И, тщательно выбирая сопротивление шунтирующего резистора, мы можем убедиться, что ток в гальванометр никогда не превышает максимальный ток отклонения, который фактически решает нашу проблему. исходная проблема гальванометра слишком чувствительна к большим токам.

Действительно, подключение шунтирующего резистора параллельно с гальванометром так делают амперметры. Так что мы могли бы рассмотреть все внутри этой розовой коробки, чтобы быть эквивалентным амперметру. Теперь, если мы посмотрим на два оставшиеся варианты ответа (Б) и (С), мы можем видеть, что обе эти принципиальные схемы эффективно содержать амперметр, то есть до тех пор, пока сопротивления этих резисторы значительно меньше, чем сопротивления гальванометров. Однако, если рассматривать вариант (Б), мы видим, что если все, что в розовой рамке, это амперметр, то это всего лишь амперметр подключен к ячейке, так как в цепи нет других резисторов диаграмма.

Теперь, имея ячейку в цепи без сопротивления — не очень реалистичная ситуация, так как все схемы имеют некоторое сопротивление. Таким образом, мы должны предположить, что исходная схема выглядела так. И в попытке измерить тока в этом резисторе был включен гальванометр, параллельно вот так. Однако подключение гальванометра таким образом разделил бы ток на две параллельные ветви, еще раз изменение тока, который мы пытались измерить в первую очередь. На самом деле, единственный разумный ответ ответ на этот вопрос показан на принципиальной схеме (С), где сборка, состоящая из гальванометр и резистор, соединенный параллельно, кажется, были подключены к оригинальная схема, состоящая из последовательно соединенных ячейки и резистора.

Присоединение гальванометра и шунтирующий резистор в цепь вот так означает, что ток в исходном схема практически не изменилась. Но очень малая доля этого через гальванометр проходит ток, который вызывает отклонение стрелки который мы можем использовать, чтобы вывести текущий 𝐼. Так что правильный ответ на этот вопрос — вариант (С).

Теперь давайте вспомним некоторые ключевые моменты, которые мы узнали на этом уроке. Во-первых, мы видели, что амперметр можно сделать, соединив гальванометр и резистор, известный как шунтирующий резистор, параллельно друг другу. Сопротивление шунта резистор 𝑅 S должен быть намного меньше сопротивления гальванометра 𝑅 G, так как представлено этим неравенством. Наконец, мы увидели, что если у нас есть гальванометр с максимальным измеряемым током 𝐼 G и сопротивлением 𝑅 G, затем построить амперметр с диапазоном 𝐼, нам нужно будет использовать шунтирующий резистор с сопротивление 𝑅 S определяется этим выражением. Мы также можем изменить это выражение, подобное этому, для расчета диапазона данного амперметра. Это краткое изложение конструкции амперметр.

Чувствительность амперметра

Заявление о конфиденциальности — Информация об авторских правах. — Свяжитесь с нами

Амперметры Введение в защиту цепей, Контроль и измерение Диапазон Выбор
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ АМПЕРМЕТРА Чувствительность амперметра — это сила тока, необходимая для отклонения шкалы на полную шкалу. (максимальное показание) амперметра. Чем меньше сила тока, тем больше «чувствительный» амперметр. Например, амперметр с максимальным показанием тока 1 миллиампер будет иметь чувствительность 1 миллиампер и будет более чувствительным, чем амперметр с максимальным показанием 1 ампер и чувствительностью 1 ампер. Чувствительность может быть дано для движения измерителя, но термин «чувствительность амперметра» обычно относится на весь амперметр, а не только на его движение. Амперметр состоит из более только движение метра. ДИАПАЗОН АМПЕРМЕТРА Если у вас есть измерительный механизм с чувствительностью 1 миллиампер, вы можете подключить его в последовательно со схемой и измерять токи до 1 миллиампера. А что вы делаете для измерения токов свыше 1 мА? Чтобы ответить на этот вопрос, посмотрите на рисунок 1-21. На рис. 1-21(A) напряжение 10 вольт подается на два параллельных резистора. р 1 есть резистор 10 Ом, а R 2 — резистор 1,11 Ом. Так как напряжение параллельно ответвления равны- Рис. 1-21. — Ток в параллельной цепи. На рис. 1-21(B) напряжение увеличено до 100 вольт. Сейчас На рис. 1-21(C) напряжение снижено со 100 вольт до 50 вольт. В этом случае Обратите внимание, что отношение (соотношение) I R1 и I R2 остается такой же. I R2 в девять раз больше, чем I R1 , а I R1 имеет одна десятая от общего тока. Если R 1 заменить на измерительный механизм с сопротивлением 10 Ом и чувствительность 10 ампер, показания счетчика будут представлять одну десятую часть ток в цепи и R 2 будет нести девять десятых тока. Р 2 является ШУНТНЫМ резистором, потому что он отводит или шунтирует часть тока от счетчика движение (R 1 ). С помощью этого метода механизм на 10 ампер измеряет ток. до 100 ампер. Добавив вторую шкалу на лицевую сторону измерителя, можно измерить ток. читать напрямую. Путем добавления нескольких шунтирующих резисторов в корпус счетчика с переключателем для выбора нужного резистора, амперметр сможет измерять несколько различных максимальных текущие показания или диапазоны. Большинство используемых сегодня измерительных механизмов имеют чувствительность от 5 мкА до 1 мкА. миллиампер. На рис. 1-22 показана схема счетчика, переключенного на более высокие диапазоны, шунт амперметр, использующий измерительное движение с чувствительностью 100 микроампер и шунтирующий резисторы. Этот амперметр имеет пять диапазонов (100 микроампер; 1, 10 и 100 миллиампер; 1 ампер). выбирается переключателем. Рис. 1-22. — Амперметр с внутренними шунтирующими резисторами. Путем добавления нескольких шунтирующих резисторов в корпус счетчика с переключателем для выбора нужного резистора, амперметр сможет измерять несколько различных максимальных текущие показания или диапазоны. Большинство используемых сегодня измерительных механизмов имеют чувствительность от 5 мкА до 1 мкА. миллиампер. На рис. 1-22 показана схема счетчика, переключенного на более высокие диапазоны, шунт амперметр, использующий измерительное движение с чувствительностью 100 микроампер и шунтирующий резисторы. Этот амперметр имеет пять диапазонов (100 микроампер; 1, 10 и 100 миллиампер; 1 ампер). выбирается переключателем. Если переключатель находится в положении 100 мкА, весь измеряемый ток пойдет через движение метра. Ни один ток не пройдет ни через один из шунтов. резисторы. Если амперметр переключить в положение 1 миллиампер, ток измеряемые будут иметь параллельные пути движения измерителя и всех шунтирующих резисторов (R 1 , R 2 , R 3 и R 4 ). Теперь только часть тока будет проходить через движение счетчика, а остальная часть ток пойдет через шунтирующие резисторы. При переключении счетчика на 10-мА положение (как показано на рис. 1-22), только резисторы R 1 , R 2 , и R 3 шунтировать счетчик. Так как сопротивление шунтирующего сопротивления меньше чем с R 4 в цепи (как было в положении 1-мА), больший ток будет проходить через шунтирующие резисторы и меньший ток будет проходить через движение метра. По мере уменьшения сопротивления и увеличения тока через шунт резисторы. Пока измеряемый ток не выходит за пределы выбранного диапазона, движение метра никогда не будет иметь более 100 микроампер тока через него. Шунтирующие резисторы изготавливаются с жесткими допусками. Это означает, что если шунтирующий резистор выбран с сопротивлением 0,01 Ом (так как R 1 на рис. 1-22), фактический сопротивление этого шунтирующего резистора не будет отличаться от этого значения более чем на 1 процент. Поскольку шунтирующий резистор используется для защиты движения счетчика и обеспечения точной измерения важно, чтобы сопротивление шунтирующего резистора было известно очень точно. На рис. 1-22 показан амперметр с внутренними шунтами. Шунтирующие резисторы находятся внутри корпус счетчика и выбран переключателем. Для ограниченных диапазонов тока (ниже 50 ампер) чаще всего используются внутренние шунты. Для более высоких диапазонов тока (выше 50 ампер) амперметры, использующие внешние шунты, использовал. Внешний шунтирующий резистор служит той же цели, что и внутренний шунтирующий резистор. Внешний шунт подключается последовательно с измеряемой цепью и параллельно с амперметром. Это шунтирует (обходит) амперметр, поэтому проходит только часть тока. через метр. Каждый внешний шунт будет помечен максимальным значением тока, которое будет измерять амперметр. измерить, когда используется этот шунт. На рис. 1-23 показан амперметр, предназначенный для использования внешние шунты и механизм д’Арсонваля. Рисунок 1-23(A) показывает внутреннюю конструкция счетчика и способ подключения внешнего шунта к метра и к измеряемой цепи. На рис. 1-23(C) показаны некоторые типичные внешние шунты. Рис. 1-23. — Амперметр, использующий принцип Дарсонваля и внешние шунты. Шунтирующий резистор — это не что иное, как резистор, включенный параллельно ходу счетчика. Для измерения больших токов используются шунты с очень малым сопротивлением. ток пойдет через шунт. Так как полное сопротивление параллельной цепи (т. движения счетчика и шунтирующего резистора) всегда меньше сопротивления наименьшего резистор, поскольку диапазон амперметра увеличивается, его сопротивление уменьшается. Это важно потому что сопротивление нагрузки сильноточных цепей меньше сопротивления нагрузки слаботочных цепей. Для получения точных измерений необходимо, чтобы амперметр сопротивление должно быть намного меньше сопротивления нагрузки, так как амперметр включен последовательно с нагрузкой. Q.20 Какое электрическое свойство измеряет амперметр? Q.21 Как амперметр подключается к тестируемой цепи? Q.22 Как амперметр влияет на измеряемую цепь? Q.23 Каким образом сводится к минимуму влияние амперметра на измеряемую цепь? Q.24 Что такое чувствительность амперметра? Q.25 Что используется, чтобы позволить амперметру измерять различные диапазоны?

Расширение диапазона амперметров и вольтметров

Принципиальной разницы в принципах действия амперметров и вольтметров нет. Оба являются устройствами, управляемыми током (за исключением вольтметров электростатического типа), т.е. отклоняющий момент создается, когда ток протекает через их рабочие катушки.
 
В амперметре отклоняющий момент создается измеряемым током или его определенной долей, тогда как в вольтметре вращающий момент создается током, пропорциональным измеряемому напряжению.
 
Таким образом, реальная разница между двумя инструментами заключается в величине токов, создающих отклоняющий момент. Существенные требования к измерительному прибору заключаются в том, чтобы его введение в цепь, где должны производиться измерения, не изменяло условий цепи и мощность, потребляемая ими для их работы, была небольшой.
 
Амперметр подключен последовательно к цепи, ток которой необходимо измерить. Поэтому он должен иметь низкое сопротивление. С другой стороны, параллельно цепи, напряжение которой нужно измерить, подключается вольтметр; следовательно, он должен иметь высокое сопротивление.
 
Таким образом, делаем вывод, что разница только в сопротивлении прибора, на самом деле амперметр можно преобразовать в вольтметр, подключив последовательно с ним большое сопротивление.
 
Уже видно, что приборы с подвижной катушкой могут безопасно проводить максимальный ток около 50 мА, а падение потенциала на приборе с подвижной катушкой составляет около 50 мВ. Однако на практике требуется измерять большие токи и напряжения. Поэтому становится необходимым, чтобы измеряемые ток и напряжение были уменьшены и доведены до диапазона прибора.
 
Существует четыре распространенных устройства, используемых для расширения диапазона амперметра и вольтметра, а именно; шунты, умножители и трансформаторы тока и напряжения.
 
Шунты и умножители используются для расширения диапазона амперметров и вольтметров с подвижной катушкой соответственно.
 
Тогда как в случае амперметров с подвижным железом для диапазонов до 0 – 250 А используются шунты, а для диапазонов выше используются трансформаторы тока.
 
А также, в случае вольтметров с подвижным железом, для диапазонов до 0 – 750 В используются множители, а для диапазонов выше – ПТ.
 

 
Можно расширить диапазон амперметра с помощью шунта. Шунт представляет собой малое сопротивление с минимальным температурным коэффициентом и подключается параллельно амперметру, диапазон которого необходимо расширить. Комбинация подключается последовательно с цепью, ток которой необходимо измерить.
 
Этот шунт обеспечивает обход дополнительного тока, поскольку он подключен параллельно (т. е. параллельно) прибору.
 
Эти шунтирующие приборы можно использовать для измерения токов, во много раз превышающих их обычные токи полного отклонения.
 
Отношение максимального тока (с шунтом) к полному току отклонения (без шунта) известно как «множительная мощность» или «множительный коэффициент» шунта.
 
Пример : Амперметр с подвижной катушкой, показывающий до 1 ампера, имеет сопротивление 0,02 Ом. Как этот прибор можно было приспособить для считывания тока до 100 ампер.
 
Решение : В этом случае
Полный ток отклонения амперметра, I _м = 1 A
Линейный ток, подлежащий измерению,    I  = 100 A
Сопротивление амперметра,             R _м = 0,02 Ом
Пусть необходимое сопротивление шунта = S

Как видно из рисунка, напряжение на катушке прибора и сопротивление шунта одинаковы, так как
оба соединены параллельно.

∴ I _M *R _M = S *I _S = S (I — I _M )

или S = I _M *R _M /(I — I _{66666 *R M /(I – 66. m )}
 
 =  1 * 0,02/(100 – 1) = 0,02/99 =  0,000202  Ответ .

Расширение диапазона вольтметра с помощью умножителей

 
Умножители используются для расширения диапазона вольтметров . Умножитель представляет собой неиндуктивное большое сопротивление, включенное последовательно с прибором, диапазон которого необходимо расширить. Комбинация подключается к цепи, напряжение которой должно быть измерено.
 
Пример: Вольтметр с подвижной катушкой, показывающий до 20 мВ, имеет сопротивление 2 Ом. Как этот прибор можно использовать для измерения напряжения до 300 вольт.
 
Решение: В данном случае
Сопротивление вольтметра,             R _м = 2 Ом ,            I _м = v/R _м = 0,02/2 = 0,01 А
Измеряемое напряжение,                                   V = 300 В
R есть V – ν
 
 R *I _м = V – ν
 
 или R = (V – v)/I _м
 
или R = (300 – 0,02)/0,01 = 299,98 мсек = 99,98/0,908 мс
 
 
Шунты нельзя использовать для точного расширения диапазона амперметров переменного тока с подвижным железом . Это связано с тем, что разделение тока между рабочей катушкой и шунтом зависит от частоты (поскольку реактивное сопротивление катушки зависит от частоты). На практике линейка амперметров переменного тока с подвижным магнитом расширяется одним из следующих способов:
 

Расширение диапазона амперметра за счет витков катушки

 
Путем изменения числа витков рабочей катушки. Например, предположим, что полное отклонение достигается при 400 ампер-витках. Для полной шкалы при 100 А необходимое количество витков будет = 400 / 100 = 4. Аналогично, для полной шкалы при 50 А необходимое количество витков = 400/50 = 8.
≥
Таким образом, амперметр можно настроить так, чтобы они имели разные диапазоны, просто имея разное количество витков на катушке. Поскольку по катушке проходит весь измеряемый ток, она состоит из нескольких витков толстого провода. Обычные диапазоны, полученные этим методом, составляют от 0 до 250 А.
 

Расширение диапазона амперметра с помощью трансформатора тока

 
Для диапазонов выше 0–250 А трансформатор тока используется в сочетании с амперметром переменного тока с подвижным железом на 0–5 А, как показано на рисунке. Трансформатор тока является повышающим трансформатором, т.е. количество витков вторичной обмотки больше, чем витков первичной обмотки.
 
Обычно первичная обмотка трансформатора содержит один или самое большее несколько витков. Первичная обмотка этого трансформатора включена последовательно с нагрузкой и несет ток нагрузки. Амперметр переменного тока подключен ко вторичной обмотке трансформатора.
 
Поскольку на рисунке коэффициент трансформации тока составляет 10:1, это означает, что ток линии (или нагрузки) в 10 раз превышает показания счетчика переменного тока. Следовательно, ток нагрузки I _L = 3 x 10 = 30 А.

Расширение диапазона вольтметра с помощью трансформатора напряжения

 
) последовательно с ним.
 
Для диапазонов выше 0–750 В, где потери мощности в умножителе будут чрезмерными, используется вольтметр переменного тока с подвижным магнитом на 0–110 В в сочетании с трансформатором напряжения, как показано на рисунке.