2.8 Шунт к амперметру
2010-2011 уч. год., № 3, 8 кл. Физика. Электрические явления
Rц |
| Rш |
A |
| |
|
| |
а) | Рис. 7 | б) |
Вольтметр подключается к электрической цепи параллельно тому участку, напряжение на котором требуется измерить. Присоединив, например,
вольтметр с сопротивлением Rв параллельно лампочке с сопротивлением RЛ (рис. 8 а), получим участок цепи, эквивалентное сопротивление кото-
рого вычисляется по формуле (14) R = Rл |
| Rв | |
|
| . | |
R | + R | ||
| л | в | |
RT
V
а) | Рис. | б) |
8Отсюда следует, что чем больше сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением лампочки, тем меньше эквивалентное сопротивление будет отличаться от сопротивления лампочки. Вывод: чтобы процесс измерения меньше искажал значение измеряемого напряжения, собственное (внутреннее) сопротивление вольтметра должно быть как можно больше. Поэтому в вольтметре последовательно гальванометру включают некоторое сопротивление (рис. 8б). Внутреннее сопротивление такого вольтметра, как правило, во много раз больше сопротивления входящего в него гальванометра. Вольтметр называется идеальным, если его внутреннее сопротивление можно считать бесконечно большим.
Каждый измерительный прибор рассчитан на определённый интервал значений измеряемой величины. И в соответствии с этим проградуирована его шкала. Для расширения пределов измерений в амперметре можно использовать добавочный шунт, а в вольтметре – добавочное сопротивление. Найдём значения этих сопротивлений, увеличивающих максимальную измеряемую величину тока или напряжения в n раз.
Если амперметр рассчитан на силу тока Im , а с его помощью необходимо измерять силу тока в n раз большую (см. рис. 9), то в этом случае, подключив параллельно амперметру шунт, разделим ток силой nIm на два тока: один из них силой Im будет течь через амперметр, тогда через шунт
© 2010, ФЗФТШ при МФТИ. Составитель: Плис Валерий Иванович
21
2010-2011 уч. год., № 3, 8 кл. Физика. Электрические явления
будет протекать ток силой Iш = (n −1)Im . Поскольку шунт включён параллельно амперметру, то напряжения на шунте Uш = (n −1)Im Rш и ам-
перметре UA = Im RA равны. Из равенства напряжений Im RA = (n −1)Im RШ находим
Rш = nR−а1.
nIm | Im | A |
|
| |
| Iш |
| |||
| Rш |
|
| ||
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
| Рис. | ||||
(15)
Если вольтметр рассчитан на максимальное напряжение U max , а с его помощью необходимо измерять напряжение, в n раз большее, то, подключив последовательно с вольтметром добавочное сопротивление R2
(рис. 10), разделим напряжение | n Umax на два | (n −1)Umax Umax | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
слагаемых: одно из них – это напряжение Umax | на | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
вольтметре, | второе – напряжение (n −1)Umax | на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| V |
|
| ||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
| Rд |
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||
добавочном сопротивлении. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
Поскольку добавочное сопротивление вклю- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| nUmax | |||||||||||||||||||||||||||||
чено последовательно с вольтметром, то через |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||
вольтметр | и добавочное | сопротивление течёт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||
одинаковый ток, т. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Рис.10 | ||||||||||||||||||||||||||
|
| Umax | = | (n −1)Umax | . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
|
| R | R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
Отсюда |
|
| в | д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
| Rд = (n −1)Rв. |
|
| (16) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Пример 14. Шкала гальванометра имеет | N =100 делений, цена деле- | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ния δ =1 мкА. Внутреннее | сопротивление | гальванометра RG =1,0 кОм. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
е. cправедливо равенство
Как из этого прибора сделать вольтметр для измерения напряжений до
U=100 В, или амперметр для измерения токов силой до I =1 А? Решение. Максимально допустимый ток Imax через гальванометр равен
цене деления, умноженной на число делений Imax =δ N =1 100 =
=100 мкА. При максимальном токе напряжение на приборе максимально и по закону Ома (8) равно
Umax = Imax RG =10−4 103 = 0,1 В.
Для использования этого гальванометра в качестве амперметра для измерения токов силой до I =1 А необходимо параллельно с ним включить шунт, сопротивление которого найдём по формуле (15)
© 2010, ФЗФТШ при МФТИ.
Составитель: Плис Валерий Иванович
22
2010-2011 уч. год., № 3, 8 кл. Физика. Электрические явления
R = | R | = | R |
| = | 103 | ≈ 0,1Ом. | ||||
а |
| G |
|
|
|
| |||||
|
| I |
| 1 |
| ||||||
ш | n −1 |
| −1 | −1 | |||||||
|
| ||||||||||
|
|
|
| Imax |
|
| 10−4 | ||||
В этом случае максимальному отклонению стрелки на шкале гальванометра соответствует ток в цепи силой I =1 А.
Для использования этого гальванометра в качестве вольтметра для из-
мерения напряжений до | U =100 В необходимо последовательно с ним | |||||
включить добавочное | сопротивление, | величину которого найдем из (16) | ||||
Rä = |
| U | −1 RG | = | 100 | −1 103 =999 кОм. |
|
|
| ||||
Umax |
|
| 0,1 |
| ||
В этом случае максимальному отклонению стрелки на шкале гальванометра соответствует напряжение между точками подключения U =100 В.
Пример 15. Для измерения сопротивления R проводника собрана электрическая цепь, показанная на рис.
11. Вольтметр V показывает напряже-
ние | UV | =5 В. | Показание ампер- | IA | A |
| IR |
| R |
|
| ||||
метра A равно IA = 25 мА. Найди- |
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||
|
|
| IV |
|
|
|
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||
те | величину | R | сопротивления |
|
|
|
|
|
| V |
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||
проводника. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||
ление | вольтметра | RV =1,0 кОм. |
|
|
|
|
|
|
| Рис. 11 |
|
| |||
Внутренне сопротив-Внутреннее сопротивление амперметра RA = 2,0 Ом. |
|
| |||||||||||||||||||||
Решение. Ток | IA , | протекающий | через амперметр, равен сумме токов | ||||||||||||||||||||
IV и IR , | протекающих через вольтметр и амперметр соответственно. | ||||||||||||||||||||||
пряжения на резисторе UR = IR R и вольтметре UV | = IV RV | одинаковы и | |||||||||||||||||||||
равны показанию | UV |
| вольтметра. Таким образом, приходим к системе | ||||||||||||||||||||
уравнений |
|
|
|
|
|
|
|
| I | A | = I | V | + I | R | , | решение | которой | ||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| UV = IV RV = IR R, |
|
| |||||||
R = |
|
| UV |
|
|
| = |
| 5 |
|
|
|
| = 250 | Ом определяет величину R сопротивле- | ||||||||
|
|
| U |
|
|
| − |
| 5 |
| |||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||
| I | A | − |
|
| V |
|
| 25 | 10 3 | − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| R |
| 103 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||
|
|
|
|
| V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
На-ния проводника по результатам измерений.
Заметим, что для приведённой схемы величина внутреннего сопротивления амперметра оказалась несущественной: RA не входит в ответ.
© 2010, ФЗФТШ при МФТИ. Составитель: Плис Валерий Иванович
23
Шунт для амперметра — Тиристор
Дата: Автор: dimosyagodkaВ Новости, Пробуем…
Для визуальной оценки силы зарядного тока мне потребуется прибор для измерения силы тока – амперметр. Так как под рукой ничего толкового не нашлось, будем использовать то, что есть. И это «что есть» — обычный индикатор от старых совковых магнитол. Так как индикатор реагирует на очень малые токи, нужно изготовить для него шунт.
Шунт – это проводник, обладающий неким удельным сопротивлением, который подключают к устройству измерителя тока параллельно. При этом он пропускает через себя или шунтирует большую часть электрического тока. Вследствие чего, через устройство измерителя пройдет номинальный рассчитанный для него ток.
Чтобы понять, как протекают токи в узлах схемы, изучаем законы Кирхгофа.
Для того , чтобы рассчитать шунт для амперметра, мне потребуются некоторые параметры измерительной головки (индикатора): сопротивление рамки (Rрам), значение тока, при котором стрелка индикатора максимально отклоняется (Iинд) и верхнее значение тока, которое должен измерять в будущем индикатор (Imax). За максимальный измеряемый ток берем 10 А. Теперь нужно определить Iинд, что достигается экспериментально. Но для этого нужно собрать небольшую электрическую схему.
При помощи резистора R1 добиваемся максимального отклонения стрелки индикатора и снимаем эти показания с тестера PA1. В моем случае Iинд= 0.0004 А. Сопротивление рамки Rрам замеряем также при помощи тестера, которое составило 1кОм. Все параметры известны, остается теперь рассчитать сопротивление шунта амперметра (индикатора).
Расчет шунта для амперметра будем производить по следующим формулам:
Rш=Rрам * Iинд / Imax; получаем Rш=0,04 Ом.
Основное требование, предъявляемое к шунтам – это его способность пропускать токи, не вызывающие сильный его нагрев, т.е. обладать нормами по плотности электрического тока для проводников. В качестве шунтов используются различные материалы. Так как у меня под рукой нет «различного материала», я буду использовать старый добрый медный проводник.
Далее, исходя, что Rш=0,04 Ом, по справочнику удельных сопротивлений медных проводников подбираем соответствующий размер отрезка медного провода. Чем больше диаметр, тем лучше, но при этом увеличивается длина медного провода. Я «забью» на эти требования и выберу метровый отрезок. Главное для меня, чтобы мой шунт не расплавился, тем более, что больше 6А я его насиловать не буду. Выбранный медный проводник скручиваю в спираль и припаиваю параллельно к измерительной головке. Все, шунт готов. Теперь остается более точно подогнать сопротивление шунта и проградуировать шкалу измерителя. Делается это экспериментально.
Собственно, девайсы.
Видон не очень, что уж там…
Продолжение
Ссылки по теме:
1.Удельное сопротивление медного проводника
Понравилось это:
Нравится Загрузка…
Делаем зарядноеCrompton FN-300-50 Токовый шунт, амперметр постоянного тока | Instru-Measure
Написать обзор
Crompton
Crompton FN-300-50 Токовый шунт, амперметр постоянного тока
Рейтинг Обязательно Выберите Рейтинг1 звезда (худший)2 звезды3 звезды (средний)4 звезды5 звезд (лучший)
Имя Обязательно
Электронная почта Обязательно
Тема отзыва Обязательно
комментариев Обязательно
Сейчас: $65,16
- Торговая марка
- Артикул:
- ФН-250-50
- Наличие:
- Д
org/Brand»> КромптонКраткие характеристики:
- Тип шунта: Базовое крепление
- Модель: FN
- Выход (мВ): 50
- НОМИНАЛЬНЫЙ ТОК (ПОСТ. ТОК): 250
Crompton FN-300-50 Токовый шунт, DC Amme
Текущий запас:
Количество:
Добавление в корзину… Товар добавлен
- Описание
- 0 отзывов
Краткие спецификации:
- Тип шунта: базовое крепление
- Модель: FN
- Выход (MV): 50
- Оценка тока (DC Amps): 250
Амперметр постоянного тока, 1 А, 0,25 %, -20, °C, 60, °C, серия FN.
FN-1-50 представляет собой шунт, устанавливаемый на основании, на 1 А и представляет собой альтернативу серии панельных измерительных приборов с номиналами ниже 500 А. Этот шунт серии FN с черным литым основанием обеспечивает дополнительную механическую прочность, необходимую для многих применений, а также обеспечивает возможность монтажа. В равной степени подходит для лабораторных работ для использования в качестве компонента в электронном оборудовании. — 50 мВ Номинальное напряжение
Написать обзор
0 отзывов Скрыть отзывы Показать отзывы
Шунты и амперметры в автомобильной промышленности — автомобильная стереосистема с высоким выходным сигналом
\$\начало группы\$
2-е обновление: с помощью тех, кто на этом форуме (спасибо), и с помощью проб и ошибок, я подумал, что было бы справедливо поделиться тем, что я «узнал», учитывая, что другой, как я, сталкивается с тем же царапаньем головы дилемма, как я в отношении проводки шунтов, или, тем более, показаний амперметров, что это на самом деле означает (стих того, что я предполагал/ожидал).
..
Чтобы настроить мой сценарий… Недавно я установил шунт, который затем подключил к амперметру, установленному в моей машине. Моя цель состояла в том, чтобы увидеть, сколько тока / потребления или ампер потребляет мой автомобиль в целом, особенно когда моя стереосистема включена (но даже когда она не включена).
Моя первоначальная дилемма: в эти выходные, после установки шунта на отрицательной стороне и после его подключения в соответствии с множеством моделей/схем, которые я искал в Google, я не получал значение, отличное от 0, на цифровом дисплее, когда машина работала, это отображал только значения / данные, когда он не работал при включении аксессуаров, и я был уверен, что все правильно подключено. (Хотя вольтметр работал нормально (после калибровки с помощью моего мультиметра) — от 14,6 до 15,1 вольт при работающем автомобиле).
Что я узнал: в понедельник, когда я ехал домой по автостраде (вчера), я выкрутил свою стереосистему и все аксессуары на максимум, чтобы посмотреть, смогу ли я получить реакцию на дисплее амперметра.
С очень громкими мелодиями, и когда я играл песню с непрерывным качающимся басом, я получил некоторую обратную связь. Я заметил, что периодически мой амперметр показывал 1, 5, 17 и т. д. ампер. Когда я съехал с автострады и остановился (генератор не крутится, как раньше), я заметил, что амперметр подскочил значительно выше, до 90 ампер в какой-то момент в течение короткой секунды (поскольку мой регулятор генератора переменного тока «регулировал»), а затем вернулся в среднем к 30 амперам, когда ехал по закоулкам. Опять же, генератор крутил больше, чем когда я стоял на остановке, но явно меньше, чем когда я был на трассе.
Что я понял… Амперметр показывал ток, создаваемый генератором. В частности, он показывал разницу в токе, которую батарея не могла обеспечить для моих потребляющих мощность усилителей (и всего остального, что было включено). Таким образом, теоретически, если у меня есть оптимальная батарея, которая выполняет то, что заявлено (4000 ампер / 5000 ампер в пике), мой амперметр показывал разницу в мощности, создаваемой моим генератором переменного тока, которая, таким образом, необходима для удовлетворения моих ампер ( или действительно — поддерживать полный заряд батареи).
Если моя батарея подавала 4000 ампер, а мой амперметр показывал значение 30 ампер, я интерпретирую это как то, что мой автомобиль в целом потреблял примерно 4030 ампер.
ПРИМЕЧАНИЕ. Это хорошие данные, так как мой аккумулятор AGM (стоимостью 600 долларов) имеет жизненный цикл 1000 зарядов. Это означает, что, когда я обсуждал это с производителем, я был обеспокоен тем, что 1000 циклов — это всего лишь около 3 лет, если я завожу машину каждый день. Производитель сказал, что моя батарея может почти истощить накопленную энергию в 1000 раз, прежде чем она станет «старой» или менее эффективной. Если батарея разряжается только, скажем, на 5 или 10% за каждый цикл, тогда я могу получить 4 или 5000 циклов, что означает, что батарея может работать на много лет дольше. (Я не считал, но вы меня поняли).
Вернемся к теме: что все это значило для меня, чем ближе мое значение было к нулю, разница, отображаемая на моем амперметре, была мощностью / усилителями, требуемыми от аккумулятора моего автомобиля, который субсидировался моим генератором переменного тока.
Моя батарея близка к полной зарядке или поддерживает более полную зарядку, когда значение равно 0. Это также хороший знак, моя батарея не сильно разряжается, что делает ее более долговечной, а также хорошее вложение, поскольку я потратил 650 долларов на генератор переменного тока HighOutput 320 ампер. (это генератор переменного тока со шпилькой HO … он выдает 180 ампер на холостом ходу или 700 об / мин, в любом случае …
Думая глубже (отсюда и моя шутка о государственной школе выше;) Это все еще не удовлетворяет мой первоначальный вопрос или предположение / ожидание. «Какую энергию потребляет моя машина целиком? И от аккумулятора, и от генератора?» У меня до сих пор нет ответа…
Слишком много переменных, т.е. Самый большой неизвестный — Истинная мощность батареи сохраняется / доставляется, затем, возможно, температура, шунт и калибровка амперметра и т. Д. Для этого сценария допустим, что температура и калибровка довольно хорошие, я все еще остаюсь с неизвестной Истинная мощность батареи, которая на моем распоряжаться.
Из любопытства этим утром перед тем, как уйти на работу, я переключил показания шунта/амперметра, чтобы посмотреть, что произойдет. При работающей машине, но прежде чем включить что-либо или аксессуары, я заметил, что мой амперметр показывал 8 ампер в течение нескольких минут, позже он упал примерно до 3 ампер и продолжал поддерживаться. Это явно отличалось от вчерашнего, так как я показывал только 0 значений. Потом поставил тест. Я провел тест так же, как и накануне, все было включено, стереосистема играла ту же песню. Заметил на трассе 1, 5, 8 ампер. (всегда было значение > или = 1. На стоп-сигналах мои значения прыгали от 30 до 80 ампер (обороты были низкими). На более низких скоростях мои значения были от 15 до 20 ампер. Затем я выключил все свои аксессуары и отображаемое значение составляло 8 ампер в течение 20 секунд или около того, а затем установилось/поддерживалось на уровне 4 ампер.
Что я сделал вывод: то, что я наблюдал вчера — мой амперметр показывал значение / заряд только тогда, когда батарея упала ниже полного заряда, сегодня я полагаю, что стал свидетелем того, что мой генератор выдавал, чтобы поддерживать полный заряд батареи! (Эта «настройка» или проводка мне понравилась намного больше, так как всегда отображается активность.
Не то, что вчера, когда значение отображается только тогда, когда батарея ниже 100%. (поскольку я не часто включаю стерео, я затем всегда будет видеть значение 0.
Хотя я рад, что у меня есть данные, которые я могу интерпретировать, хотя я не отображаю общее потребление тока, как изначально хотел, я лучше знаю электрическое состояние моей машины. Что было бы неплохо. Иметь цифровой амперметр, способный отображать отрицательные значения. Благодаря этому я смогу узнать, что происходит при значениях ниже нуля, без необходимости переключать проводку. (Я продолжу искать его, но до тех пор я оставлю проводку такой, какая она есть, в отличие от того, что предлагают/показывают электрические схемы.)
Надеюсь, я смог помочь кому-то. Господь знает, что я потратил много часов на поиски этой информации.
Хотя осознание того, что близкая калибровка моего вольтметра наиболее важна для расчета моего тока (оно было отключено примерно на 2 вольта), поскольку напряжение играет огромную роль в определении силы тока, если у кого-то есть предложение о том, как откалибровать мой амперметр, используя мой мультиметр, Я весь во внимании.
