Какие приборы способны измерить напряжение в электрической цепи?

12 ответов на вопрос “Какие приборы способны измерить напряжение в электрической цепи?”

  1. demos0013 Ответить

    03 Ноя 2016г | Раздел: Электрика
    Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Основной единицей измерения электрического напряжения является вольт. В зависимости от величины напряжение может измеряться в вольтах (В), киловольтах (1 кВ = 1000 В), милливольтах (1 мВ = 0,001 В), микровольтах (1 мкВ = 0,001мВ = 0,000001 В). На практике, чаще всего, приходится сталкиваться с вольтами и милливольтами.
    Существует два основных вида напряжений – постоянное и переменное. Источником постоянного напряжения служат батареи, аккумуляторы. Источником переменного напряжения может служить, например, напряжение в электрической сети квартиры или дома.
    Для измерения напряжения используют вольтметр. Вольтметры бывают стрелочные (аналоговые) и цифровые.

    На сегодняшний день стрелочные вольтметры уступают пальму первенства цифровым, так как вторые более удобны в эксплуатации. Если при измерении стрелочным вольтметром показания напряжения приходится вычислять по шкале, то у цифрового результат измерения сразу высвечивается на индикаторе. Да и по габаритам стрелочный прибор проигрывает цифровому.
    Но это не значит, что стрелочные приборы совсем не применяются. Есть некоторые процессы, которые цифровым прибором увидеть нельзя, поэтому стрелочные больше применяются на промышленных предприятиях, лабораториях, ремонтных мастерских и т.п.
    На электрических принципиальных схемах вольтметр обозначается кружком с заглавной латинской буквой «V» внутри. Рядом с условным обозначением вольтметра указывается его буквенное обозначение «PU» и порядковый номер в схеме. Например. Если вольтметров в схеме будет два, то около первого пишут «PU 1», а около второго «PU 2».
    При измерении постоянного напряжения на схеме указывается полярность подключения вольтметра, если же измеряется переменное напряжение, то полярность подключения не указывается.

    Напряжение измеряют между двумя точками схемы: в электронных схемах между плюсовым и минусовым полюсами, в электрических схемах между фазой и нулем. Вольтметр подключают параллельно источнику напряжения или параллельно участку цепи — резистору, лампе или другой нагрузке, на которой необходимо измерить напряжение:

    Рассмотрим подключение вольтметра: на верхней схеме напряжение измеряется на лампе HL1 и одновременно на источнике питания GB1. На нижней схеме напряжение измеряется на лампе HL1 и резисторе R1.
    Перед тем, как измерить напряжение, определяют его вид и приблизительную величину. Дело в том, что у вольтметров измерительная часть рассчитана только для одного вида напряжения, и от этого результаты измерений получаются разными. Вольтметр для измерения постоянного напряжения не видит переменное, а вольтметр для переменного напряжения наоборот, постоянное напряжение измерить сможет, но его показания будут не точными.
    Знать приблизительную величину измеряемого напряжения также необходимо, так как вольтметры работают в строго определенном диапазоне напряжений, и если ошибиться с выбором диапазона или величиной, прибор можно повредить. Например. Диапазон измерения вольтметра составляет 0…100 Вольт, значит, напряжение можно измерять только в этих пределах, так как при измерении напряжения выше 100 Вольт прибор выйдет из строя.
    Помимо приборов, измеряющих только один параметр (напряжение, ток, сопротивление, емкость, частота), существуют многофункциональные, в которых заложено измерение всех этих параметров в одном приборе. Такой прибор называется тестер (в основном это стрелочные измерительные приборы) или цифровой мультиметр.

    На тестере останавливаться не будем, это тема другой статьи, а сразу перейдем к цифровому мультиметру. В основной своей массе мультиметры могут измерять два вида напряжения в пределах 0…1000 Вольт. Для удобства измерения оба напряжения разделены на два сектора, а в секторах на поддиапазоны: у постоянного напряжения поддиапазонов пять, у переменного — два.

    У каждого поддиапазона есть свой максимальный предел измерения, который обозначен цифровым значением: 200m, 2V, 20V, 200V, 600V. Например. На пределе «200V» измеряется напряжение, находящееся в диапазоне 0…200 Вольт.
    Теперь сам процесс измерения.

    1. Измерение постоянного напряжения.

    Вначале определяемся с видом измеряемого напряжения (постоянное или переменное) и переводим переключатель в нужный сектор. Для примера возьмем пальчиковую батарейку, постоянное напряжение которой составляет 1,5 Вольта. Выбираем сектор постоянного напряжения, а в нем предел измерения «2V», диапазон измерения которого составляет 0…2 Вольта.
    Измерительные щупы должны быть вставлены в гнезда, как показано на нижнем рисунке:
    красный щуп принято называть плюсовым, и вставляется он в гнездо, напротив которого изображены значки измеряемых параметров: «VΩmA»;
    черный щуп называют минусовым или общим и вставляется он в гнездо, напротив которого стоит значок «СОМ». Относительно этого щупа производятся все измерения.

    Плюсовым щупом касаемся положительного полюса батарейки, а минусовым — отрицательного. Результат измерения 1,59 Вольта сразу виден на индикаторе мультиметра. Как видите, все очень просто.


    Теперь еще нюанс. Если на батарейке щупы поменять местами, то перед единицей появится знак минуса, сигнализирующий, что перепутана полярность подключения мультиметра. Знак минуса бывает очень удобен в процессе наладке электронных схем, когда на плате нужно определить плюсовую или минусовую шины.

    Ну а теперь рассмотрим вариант, когда величина напряжения неизвестна. В качестве источника напряжения оставим пальчиковую батарейку.
    Допустим, мы не знаем напряжение батарейки, и чтобы не сжечь прибор измерение начинаем с самого максимального предела «600V», что соответствует диапазону измерения 0…600 Вольт. Щупами мультиметра касаемся полюсов батарейки и на индикаторе видим результат измерения, равный «001». Эти цифры говорят о том, что напряжения нет или его величина слишком мала, или выбран слишком большой диапазон измерения.

    Опускаемся ниже. Переключатель переводим в положение «200V», что соответствует диапазону 0…200 Вольт, и щупами касаемся полюсов батарейки. На индикаторе появились показания равные «01,5». В принципе этих показаний уже достаточно, чтобы сказать, что напряжение пальчиковой батарейки составляет 1,5 Вольта.

    Однако нолик, стоящий впереди, предлагает снизиться еще на предел ниже и точнее измерить напряжение. Снижаемся на предел «20V», что соответствует диапазону 0…20 Вольт, и снова производим измерение. На индикаторе высветились показания «1,58». Теперь можно с точностью сказать, что напряжение пальчиковой батарейки составляет 1,58 Вольта.

    Вот таким образом, не зная величину напряжения, находят ее, постепенно снижаясь от высокого предела измерения к низкому.
    Также бывают ситуации, когда при измерении в левом углу индикатора высвечивается единица «1». Единица сигнализирует о том, что измеряемое напряжение или ток выше выбранного предела измерения. Например. Если на пределе «2V» измерить напряжение равное 3 Вольта, то на индикаторе появится единица, так как диапазон измерения этого предела всего 0…2 Вольта.

    Остался еще один предел «200m» с диапазоном измерения 0…200 mV. Этот предел предназначен для измерения совсем маленьких напряжений (милливольт), с которыми иногда приходится сталкиваться при наладке какой-нибудь радиолюбительской конструкции.

    2. Измерение переменного напряжения.

    Процесс измерения переменного напряжения ни чем не отличается от измерения постоянного. Отличие состоит лишь в том, что для переменного напряжения соблюдать полярность щупов не требуется.
    Сектор переменного напряжения разбит на два поддиапазона 200V и 600V.
    На пределе «200V» можно измерять, например, выходное напряжение вторичных обмоток понижающих трансформаторов, либо любое другое находящееся в диапазоне 0…200 Вольт. На пределе «600V» можно измерять напряжения 220 В, 380 В, 440 В или любое другое находящееся в диапазоне 0…600 Вольт.
    В качестве примера измерим напряжение домашней сети 220 Вольт.
    Переводим переключатель в положение «600V» и щупы мультиметра вставляем в розетку. На индикаторе сразу появился результат измерения 229 Вольт. Как видите, все очень просто.


    И еще один момент.
    Перед измерением высоких напряжений ВСЕГДА лишний раз убеждайтесь в исправности изоляции щупов и проводов вольтметра или мультиметра, а также дополнительно проверяйте выбранный предел измерения. И только после всех этих операций производите измерения. Этим Вы убережете себя и прибор от неожиданных сюрпризов.
    А если что осталось не понятно, то посмотрите видеоролик, где показано измерение напряжения и силы тока с помощью мультиметра.
    Как Вы убедились, измерить напряжение мультиметром не так уж и сложно. Главное понимать что, где и как. И в заключении хочу предложить Вам прочитать статью прибор для измерения силы тока, как измерить силу тока мультиметром.
    Удачи!

  2. zordan Ответить


    Начало

    Поиск по сайту

    ТОПы

    Учебные заведения

    Предметы

    Проверочные работы

    Обновления

    Новости

    Переменка
    Отправить отзыв

  3. maxipon Ответить

    Измерение тока, потребляемого электрическими цепями, производится амперметрами — электроизмерительными приборами, включенными последовательно в цепь, в которой измеряется ток. Обмотку амперметра выполняют из небольшого числа витков толстого провода, поэтому она характеризуется оченьмалым сопротивлением.Малое сопротивление необходимо для того, чтобы сопротивление цепи, в которой производится измерение тока, при включении амперметра практически не изменялось. При этом мощность, потребляемая прибором, также оказывается небольшой.
    Включенные таким образом амперметры используются как приборы непосредственной оценки — они показывают непосредственно числовое значение измеряемого тока.
    В цепях постоянного тока в основном используются амперметры магнитоэлектрической, реже — электромагнитной систем. Обмотка амперметра может допускать ограниченное значение измеренного тока. Для расширения предела измерения амперметра в электрических цепях постоянного тока используют шунты — специальные тарированные резисторы, включаемые параллельно с амперметром (рис. 4, а).
    Сопротивление шунта Rш, как следует из схемы (рис. 4,а), включено параллельно сопротивлениюRаобмотки амперметра, поэтому токIэлектрической цепи распределяется по соответствующим параллельным ее ветвям обратно пропорционально сопротивлениям:
    где Iш— ток в цепи шунта;Iа— ток в цепи амперметра (показание амперметра).

    Для схемы (см. рис. 4, а) справедливо следующее соотношение между токами :
    С учетом этого измеряемый ток в электрической цепи можно определить по показаниям амперметра и известным значениям сопротивлений обмотки амперметра и шунта:
    Из уравнения видно, что для расширения предела измерения амперметра в 2 раза сопротивление шунта должно быть таким же маленьким, как и сопротивление амперметра Rш= Rа. Для увеличения предела измерений вNраз сопротивление шунта должно быть меньше сопротивления амперметра в (N – 1) раз:
    В ряде случаев шкала амперметра градуируется с учетом наличия шунта, при этом измеряемый ток в электрической цепи отсчитывается непосредственно по шкале прибора.
    Измерение напряженияв электрических цепях осуществляется с помощью вольтметров — электроизмерительных приборов, включенных параллельно участку цепи, на котором измеряется напряжение. Обмотку вольтметра выполняют из большого числа витков тонкого провода, поэтому она характеризуется оченьбольшим сопротивлением.Большое сопротивление необходимо для того, чтобы сопротивление участка цепи, на котором производится измерение напряжения, при включении вольтметра практически не изменялось. При этом мощность, потребляемая прибором, оказывается небольшой.
    Включенные таким образом вольтметры используются как приборы непосредственной оценки — они показывают непосредственно числовое значение измеряемого напряжения.
    В цепях постоянного тока обычно используются вольтметры магнитоэлектрической и электромагнитной систем. С целью расширения предела измерения вольтметров последовательно с обмоткой включают тарированные добавочные резисторы, помещаемые внутри прибора или отдельно от него (см. рис. 4, б).
    При наличии добавочного сопротивления Rдоб, включенного последовательно с обмоткой вольтметра, имеющей сопротивлениеRв, подлежащее измерению напряжениеUраспределяется пропорционально этим сопротивлениям:
    где Uв— напряжение на зажимах вольтметра (показания вольтметра);Uдоб— напряжение, приложенное к добавочному сопротивлению.
    Измеряемое напряжение U = Uв+ Uдоб. С учетом этого измеряемое напряжение определяют по показаниям вольтметраUви известным сопротивлениям обмотки вольтметра и добавочного сопротивления:
    Для расширения пределов измерения значений напряжения в Nраз сопротивление добавочного сопротивления должно быть больше большого внутреннего сопротивления вольтметра в (N ‑ 1)раз.
    Во многих случаях шкала вольтметра градуируется с учетом включенного последовательно с его обмоткой добавочного сопротивления, при этом измеряемое напряжение, действующее на зажимах электрической цепи, отсчитывается непосредственно по шкале прибора.
    Измерение электрических сопротивленийосуществляется разными методами. Широко используется метод амперметра и вольтметра, основанный на применении закона Ома к участку электрической цепи, который содержит измеряемое сопротивление. По падению напряжения на участке цепи и току представляется возможным определить его сопротивлениеRx:
    Читайте также: Как сделать макет из пенопласта
    где U— напряжение, подводимое к измеряемому сопротивлению;I — ток в цепи измеряемого сопротивления.
    Измерение больших электрических сопротивленийметодом амперметра и вольтметра осуществляется по схеме (рис. 5,а) и используется в тех случаях, когда измеряемое сопротивление значительно больше сопротивления обмотки амперметра, последовательно с которой оно включено. При этом пренебрегают падением напряжения на сопротивлении обмотки амперметра, считая, что подводимое напряжение полностью приложено к измеряемому сопротивлению. При точном определении измеряемого сопротивления с учетом ошибки, вносимой амперметром, его значение рассчитывается по формуле
    где Rа— сопротивление обмотки амперметра.
    Измерение малых электрических сопротивленийметодом амперметра и вольтметра осуществляется по схеме (рис. 5,б), которая позволяет исключить влияние сопротивления обмотки амперметра на точность определения измеряемого сопротивления и используется в тех случаях, когда сопротивление обмотки амперметра соизмеримо с измеряемым сопротивлением. При этом пренебрегают током через большое сопротивление обмотки вольтметраRв. Для точного определения сопротивления с учетом погрешности, вносимой вольтметром, его значение рассчитывается так:
    Нагрузка в электрической цепи характеризуется силой тока, измерение тока в амперах. Силу тока иногда приходится измерять для проверки допустимой величины нагрузки на кабель. Для прокладки электрической линии применяются кабели разного сечения. Если кабель работает с нагрузкой выше допустимой величины, то он нагревается, а изоляция постепенно разрушается. В результате это приводит к короткому замыканию и замене кабеля.
    Измерение тока рекомендуется делать в следующих случаях:
    После прокладки нового кабеля необходимо измерить проходящий через него ток при всех работающих электрических устройствах.
    Если к старой электропроводке подключена дополнительная нагрузка, то также следует проверить величину тока, которая не должна превышать допустимые пределы.
    При нагрузке, равной верхнему допустимому пределу, проверяется соответствие тока, протекающего через электрические автоматы. Его величина не должна превышать номинальное значение рабочего тока автоматов. В противном случае автоматический выключатель обесточит сеть из-за перегрузки.
    Измерение тока также необходимо для определения режимов эксплуатации электрических устройств. Измерение токовой нагрузки электродвигателей выполняется не только для проверки их работоспособности, но и для выявления превышения нагрузки выше допустимой, которая может возникнуть из-за большого механического усилия при работе устройства.
    Если измерить ток в цепи работающего обогревателя, то он покажет исправность нагревательных элементов.
    Работоспособность теплого пола в квартире также проверяется измерением тока.
    Мощность тока
    Кроме силы тока, существует понятие мощности тока. Этот параметр определяет работу тока, выполненную в единицу времени. Мощность тока равна отношению выполненной работы к промежутку времени, за которое эта работа была выполнена. Обозначают буквой «Р» и измеряют в ваттах.
    Мощность рассчитывается путем перемножения напряжения сети на силу тока, потребляемого подключенными электрическими устройствами: Р = U х I. Обычно на электроприборах указывают потребляемую мощность, с помощью которой можно определить ток. Если ваш телевизор имеет мощность 140 Вт, то для определения тока делим эту величину на 220 В, в результате получаем 0,64 ампера. Это значение максимального тока, на практике ток может быть меньше при снижении яркости экрана или других изменениях настроек.
    Измерение тока приборами
    Для определения потребления электрической энергии с учетом эксплуатации потребителей в разных режимах, необходимы электрические измерительные приборы, способные выполнить измерение параметров тока.
    Амперметр. Для измерения величины тока в цепи используют специальные приборы, называемые амперметрами. Они включаются в измеряемую цепь по последовательной схеме. Внутреннее сопротивление амперметра очень мало, поэтому он не влияет на параметры работы цепи.Шкала амперметра может быть размечена в амперах или других долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Существует несколько видов амперметров: электронные, механические и т.д.
    Читайте также: Кожух для триммера patriot

    Мультиметр является электронным измерительным прибором, способным измерить различные параметры электрической цепи (сопротивление, напряжение, обрыв проводника, пригодность батарейки и т.д.), в том числе и силу тока. Существуют два вида мультиметров: цифровой и аналоговый. В мультиметре имеются различные настройки измерений.

    Порядок измерения силы тока мультиметром:
    Выяснить, какой интервал измерения вашего мультиметра. Каждый прибор рассчитан на измерение тока в некотором интервале, который должен соответствовать измеряемой электрической цепи. Наибольший допустимый ток измерения должен быть указан в инструкции.
    Выбрать соответствующий режим измерений. Многие мультиметры способны работать в разных режимах, и измерять разные величины. Для замеров силы тока нужно переключиться на соответствующий режим, учитывая вид тока (постоянный или переменный).
    Установить на приборе необходимый интервал измерений. Лучше установить верхний предел силы тока несколько выше предполагаемой величины. Снизить этот предел можно в любое время. Зато будет гарантия, что вы не выведете прибор из строя.
    Вставить измерительные штекеры проводов в гнезда. В комплекте прибора имеются два провода со щупами и разъемами. Гнезда должны быть отмечены на приборе или изображены в паспорте.

    Для начала измерения необходимо подключить мультиметр в цепь. При этом следует соблюдать правила безопасности и не касаться токоведущих частей незащищенными частями тела. Нельзя проводить измерения во влажной среде, так как влага проводит электрический ток. На руки следует надеть резиновые перчатки. Чтобы разорвать цепь для проведения измерений, следует разрезать проводник и зачистить изоляцию на обоих концах. Затем подсоединить щупы мультиметра к зачищенным концам провода и убедиться в хорошем контакте.
    Включить питание цепи и зафиксировать показания прибора. В случае необходимости откорректировать верхний предел измерений.
    Отключить питание цепи и отсоединить мультиметр.
    Измерительные клещи. Если необходимо произвести измерение тока без разрыва электрической цепи, то измерительные клещи будут отличным вариантом для выполнения этой задачи. Этот прибор выпускают нескольких видов, и разной конструкции. Некоторые модели могут измерять и другие параметры цепи. Пользоваться измерительными токовыми клещами очень удобно.

    Способы измерения тока
    Для измерения силы тока в электрической цепи, необходимо один вывод амперметра или другого прибора, способного измерять силу тока, подключить к положительной клемме источника тока или блока питания, а другой вывод к проводу потребителя. После этого можно измерять силу тока.

    При измерениях необходимо соблюдать аккуратность, так как при размыкании действующей электрической цепи может возникнуть электрическая дуга.
    Для измерения силы тока электрических устройств, подключаемых непосредственно к розетке или кабелю бытовой сети, измерительный прибор настраивается на режим переменного тока с завышенной верхней границей. Затем измерительный прибор подключают в разрыв провода фазы.
    Все работы по подключению и отключению допускается производить только в обесточенной цепи. После всех подключений можно подавать питание и измерять силу тока. При этом нельзя касаться оголенных токоведущих частей, во избежание поражения электрическим током. Такие методы измерения неудобны и создают определенную опасность.
    Значительно удобнее проводить измерения токоизмерительными клещами, которые могут выполнять все функции мультиметра, в зависимости от исполнения прибора. Работать такими клещами очень просто. Необходимо настроить режим измерения постоянного или переменного тока, развести усы и охватить ими фазный провод. Затем нужно проконтролировать плотность прилегания усов между собой и измерить ток. Для правильных показаний необходимо охватывать усами только фазный провод. Если охватить сразу два провода, то измерения не получится.
    Читайте также: Клюют ли птицы семена горчицы
    Токоизмерительные клещи служат только для замеров параметров переменного тока. Если их использовать для измерения постоянного тока, то усы сожмутся с большой силой, и раздвинуть их можно будет только, отключив питание.
    Д/З. Попов В.С. Общая электротехника с ОЭ.§8.4 — §8.8.
    1. Для измерения напряжений и токов в электрических цепях постоянного тока используются специальные приборы – вольтметры и амперметры.
    Рис.1.
    Измерение силы тока и напряжения амперметром и вольтметром.
    Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов. Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением RV. Для того, чтобы вольтметр не вносил заметного перераспределения токов при подключении к измеряемой цепи, его внутреннее сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к которому он подключен. Для цепи, изображенной на рис. 1, это условие записывается в виде:
    Это условие означает, что ток: IV = , протекающий через вольтметр, много меньше тока I = , который протекает по тестируемому участку цепи.
    Поскольку внутри вольтметра не действуют сторонние силы, разность потенциалов на его клеммах совпадает по определению с напряжением. Поэтому можно говорить, что вольтметр измеряет напряжение.
    Амперметрпредназначен для измерения силы тока в цепи. Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток. Амперметр также обладает некоторым внутренним сопротивлением RA. В отличие от вольтметра, внутреннее сопротивление амперметра должно быть достаточно малым по сравнению с полным сопротивлением всей цепи. Для цепи на рис. 1. сопротивление амперметра должно удовлетворять условию RA
    Амперметр и вольтметр приборы, которые могут быть устроены на базе одно итого же прибора магнитоэлектрической системы, который называют гальванометром:
    Рис.2.Гальванометр.
    Любой гальванометр, имеет проволочную катушку, обладающую сопротивлением . Если к гальванометру подключить последовательно добавочное сопротивление, то его можно использовать как вольтметр, подключая его, вместе с добавочным сопротивлением, параллельно участку цепи:

    Рис.3.Подключение добавочного сопротивления к гальванометру.
    Rд = Rг(n – 1), где n = , отношение напряжения которое необходимо измерить к напряжению которое приходится на катушку гальванометра.
    В соответствии с законами последовательного соединения и законом Ома для участка цепи имеем:
    = , = ,
    UUг = Rд , ‒ 1 = , n ‒ 1 = ,
    Если к гальванометру подключить параллельно сопротивление (шунт), то его можно использовать как амперметр, подключая его, вместе с шунтом, параллельно участку цепи:

    Рис.4.Подключение шунта к гальванометру.
    Iш⋅ Rш= Iг ⋅ Rг , (IIг )⋅ Rш= Iг ⋅ Rг, ( ‒1)⋅ Rш= Iг ⋅ Rг,
    Rш = , где n = , отношение cилы тока которую необходимо измерить к силе тока которая приходит через катушку гальванометра.
    2. Измерение мощности.
    Мощность в электрической цепи можно измерить помощью амперметра и вольтметра.

    Зная показания амперметра и вольтметра по формуле:
    P = U∙I — определяем мощность в электрической цепи.
    Мощность в электрической цепи можно определить, используя ваттметр электродинамической системы.
    .

    Рис.6.Схема соединения катушек Рис.7.Схема включения катушек
    электродинамического ваттметра. электродинамического ваттметра.
    Катушка вывод (вывод её обозначается *), которой подключается последовательно к источнику тока (генератору) называется токовой.
    Катушка, которая подключается параллельно нагрузке, называется катушкой напряжения. Один из выводов этой катушки обозначается *и соединяется с выводом токовой катушки, обозначенной звёздочкой*. Шкала такого прибора проградуирована в ваттах (Вт).

  4. svled Ответить

    Для расширения пределов измерения вольтметров последовательно с обмоткой прибора включают добавочный резистор 4 (Rд) (рис. 332,г). При этом на прибор приходится лишь часть Uv измеряемого напряжения U, пропорциональная сопротивлению прибора Rv.
    Зная сопротивление добавочного резистора и вольтметра, можно по значению напряжения Uv, фиксируемого вольтметром, определить напряжение, действующее в цепи:
    U = (Rv+Rд)/Rv * Uv = nUv (107)
    Величина n = U/Uv=(Rv+Rд)/Rv показывает, во сколько раз измеряемое напряжение U больше напряжения Uv, приходящегося на прибор, т. е. во сколько раз увеличивается предел измерения напряжения вольтметром при применении добавочного резистора.
    Сопротивление добавочного резистора, необходимое для измерения напряжения U, в п раз большего напряжения прибора Uv, определяется по формуле Rд=(n— 1) Rv.
    Добавочный резистор может встраиваться в прибор и одновременно использоваться для уменьшения влияния температуры окружающей среды на показания прибора. Для этой цели резистор выполняется из материала, имеющего малый температурный коэффициент, и его сопротивление значительно превышает сопротивление катушки, вследствие чего общее сопротивление прибора становится почти независимым от изменения температуры. По точности добавочные резисторы подразделяются на те же классы точности, что и шунты.
    Делители напряжения. Для расширения пределов измерения вольтметров применяют также делители напряжения. Они позволяют уменьшить подлежащее измерению напряжение до значения, соответствующего номинальному напряжению данного вольтметра (предельного напряжения на его шкале). Отношение входного напряжения делителя U1 к выходному U2 (рис. 333, а) называется коэффициентом деления. При холостом ходе U1/U2 = (R1+R2)/R2 = 1 + R1/R2. В делителях напряжения это отношение может быть выбрано равным 10, 100, 500 и т. д. в зависимости от того, к каким
    Рис. 333. Схемы включения делителей напряжения
    выводам делителя подключен вольтметр (рис. 333,б). Делитель напряжения вносит малую погрешность в измерения только в том случае, если сопротивление вольтметра Rv достаточно велико (ток, проходящий через делитель, мал), а сопротивление источника, к которому подключен делитель, мало.
    Измерительные трансформаторы. Для включения электроизмерительных приборов в цепи переменного тока служат измерительные трансформаторы, обеспечивающие безопасность обслуживающего персонала при выполнении электрических измерений в цепях высокого напряжения. Включение электроизмерительных приборов в эти цепи без таких трансформаторов запрещается правилами техники безопасности. Кроме того, измерительные трансформаторы расширяют пределы измерения приборов, т. е. позволяют измерять большие токи и напряжения с помощью несложных приборов, рассчитанных для измерения малых токов и напряжений.
    Измерительные трансформаторы подразделяют на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Трансформатор напряжения 1 (рис. 334, а) служит для подключения вольтметров и других приборов, которые должны реагировать на напряжение. Его выполняют, как обычный двухобмоточный понижающий трансформатор: первичную обмотку подключают к двум точкам, между которыми требуется измерить напряжение, а вторичную — к вольтметру 2.
    На схемах измерительный трансформатор напряжения изображают как обычный трансформатор (на рис. 334, а показано в круге).
    Так как сопротивление обмотки вольтметра, подключаемого к трансформатору напряжения, велико, трансформатор практически работает в режиме холостого хода, и можно с достаточной степенью точности считать, что напряжения U1 и U2 на первичной и вторичной обмотках будут прямо пропорциональны числу витков ?1 и ?2 обеих обмоток трансформатора, т. е.
    U1/U2 = ?1/?2 = n (108)
    Таким образом, подобрав соответствующее число витков ?1 и ?2 обмоток трансформатора, можно измерять высокие напряжения, подавая на электроизмерительный прибор небольшие напряжения.
    Напряжение U1 может быть определено умножением измеренного вторичного напряжения U2 на коэффициент трансформации трансформатора n.
    Вольтметры, предназначенные для постоянной работы с трансформаторами напряжения, градуируют на заводе с учетом коэффициента трансформации, и значения измеряемого напряжения могут быть непосредственно отсчитаны по шкале прибора.
    Для предотвращения опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае повреждения изоляции трансформатора один выэод его вторичной обмотки и стальной кожух трансформатора должны быть заземлены.
    Трансформатор тока 3 (рис. 334,б) служит для подключения амперметров и других приборов, которые должны реагировать на протекающий по цепи переменный ток. Его выполняют в виде
    Рис. 334. Включение электроизмерительных приборов посредством измерительных трансформаторов напряжения (а) и тока (б)
    обычного двухобмоточного повышающего трансформатора; первичную обмотку включают последовательно в цепь измеряемого тока, к вторичной обмотке подключают амперметр 4.
    Схемное обозначение измерительных трансформаторов тока показано на рис. 334, б в круге.
    Так как сопротивление обмотки амперметра, подключаемого к трансформатору тока, обычно мало, трансформатор практически работает в режиме короткого замыкания, и с достаточной степенью точности можно считать, что токи I1 и I2, проходящие по его обмоткам, будут обратно пропорциональны числу витков ?1 и ?2 этих обмоток, т.е.
    I1/I2 = ?1/?2 = n (109)
    Следовательно, подобрав соответствующим образом число витков ?1 и ?2 обмоток трансформатора, можно измерять большие токи I1, пропуская через электроизмерительный прибор малые токи I2. Ток I1 может быть при этом определен умножением измеренного вторичного тока I2 на величину n.
    Амперметры, предназначенные для постоянной работы совместно с трансформаторами тока, градуируют на заводе с учетом коэффициента трансформации, и значения измеряемого тока I1 могут быть непосредственно отсчитаны по шкале прибора.
    Для предотвращения опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае повреждения изоляции трансформатора один из зажимов вторичной обмотки и кожух трансформатора заземляют.
    На э. п. с. применяют так называемые проходные трансформаторы тока (рис. 335). В таком трансформаторе магнитопровод 3 и вторичная обмотка 2 смонтированы на проходном изоляторе 4, служащем для ввода высокого напряжения в кузов, а роль первичной обмотки трансформатора выполняет медный стержень 1, проходящий внутри изолятора.
    Условия работы трансформаторов тока отличаются от обычных. Например, размыкание вторичной обмотки трансформатора тока при включенной первичной обмотке недопустимо, так как это вызовет значительное увеличение магнитного потока и, как следствие, температуры сердечника и обмотки трансформатора, т. е. выход его из строя. Кроме того, в разомкнутой вторичной обмотке трансформатора может индуцироваться большая э. д. с, опасная для персонала, производящего измерения.
    При включении приборов посредством измерительных трансформаторов возникают погрешности двух видов: погрешность в коэффициенте трансформации и угловая погрешность (при изменениях напряжения или тока отношенияU1/U2 и I1/I2 несколько изменяются и угол сдвига фаз между первичным и вторичным напряжениями и токами отклоняется от 180°). Эти погрешности возрастают при нагрузке трансформатора свыше номинальной. Угловая погрешность оказывает влияние на результаты измере-
    Рис. 335. Проходной измерительный трансформатор тока
    ний приборами, показания которых зависят от угла сдвига фаз между напряжением и током (например, ваттметров, счетчиков электрической энергии и пр.). В зависимости от допускаемых погрешностей измерительные трансформаторы подразделяют по классам точности. Класс точности (0,2; 0,5; 1 и т. д.) соответствует наибольшей допускаемой погрешности в коэффициенте трансформации в процентах от его номинального значения.

  5. Johnny_Tur Ответить

    В простейшей электрической цепи (рис. 1, а) нагрузка (сопротивление ) подключена к зажимам источника питания с напряжением U. Режим работы этой цепи характеризуется силой тока I, протекающего по ней, напряжением U на нагрузке и мощностью Р. Для их измерения в проверяемую цепь включены соответствующие электроизмерительные приборы: амперметр А и токовая катушка ваттметра W последовательно с нагрузкой, а вольтметр V и катушка напряжения ваттметра W — параллельно нагрузке (рис. 1, б).

    Рис. 1. Электрическая цепь: а — без измерительных приборов; б — с включенными приборами для измерения тока, напряжения и мощности
    Только при правильном выборе электроизмерительных приборов и их включении в проверяемую цепь возможно с достаточной точностью измерить соответствующие величины.
    При пусконаладочных работах обычно используют переносные приборы класса точности 0,5–1 и только в отдельных случаях, например при измерении параметров и характеристик электрических машин, электроизмерительные приборы повышенной точности. Для измерения в цепях постоянного тока следует применять магнитоэлектрические приборы, имеющие равномерную шкалу, обладающие высокой точностью и стабильностью показаний и не подверженные влиянию внешних магнитных полей. Для измерения силы тока и напряжения в цепях переменного тока, как правило, используют электромагнитные приборы, а для измерения мощности — электродинамические или ферродинамические ваттметры. Необходимо оценивать порядок измеряемой величины и подбирать прибор на такой предел измерения, чтобы показания его можно было снимать в конце шкалы или во второй ее половине.
    Следует помнить, что любой электроизмерительный прибор имеет определенное электрическое сопротивление и, будучи включенным в электрическую цепь, потребляет некоторую мощность. Следовательно, включение электроизмерительных приборов в проверяемую электрическую цепь в какой-то мере изменяет ее параметры и режимы, а сами измерительные приборы покажут не действительные величины, определяющие режим работы проверяемой цепи, а характеризующие режим работы уже другой электрической цепи, образованной после включения в нее электроизмерительных приборов.
    Магнитоэлектрические приборы (табл. 1) применяют для измерений в цепях постоянного тока. Они надежны в работе, позволяют получать измерения с большой точностью, имеют равномерную шкалу, не подвержены влиянию магнитных полей и колебаниям температуры окружающего воздуха. На основе этих приборов изготавливают приборы, предназначенные для измерения в цепях переменного тока, снабжая их выпрямителями или термопреобразователями.
    Магнитоэлектрические приборы широко используют при общеналадочных работах, не требующих высокой точности измерения, при специальных видах наладочных работ, связанных с определением параметров отдельных видов оборудования, а также для проверки других электроизмерительных приборов, при которых требуется повышенная точность измерения.
    Таблица 1. Характеристика магнитоэлектрических приборов
    Наименование и тип прибора
    Класс точности
    Предел измерения
    Ток потребления и падение напряжения на приборе
    Амперметр MI 104
    0,2
    0,75; 1,5; 3; 7,5; 15; 30; 75; 150 мА
    27; 55; 68; 80; 80; 80; 80 мВ
    0,3
    0,75
    45 мВ и 3 В
    1 мА
    Вольтметр MI 106
    0,2
    45 и 75 мВ; 0,15; 0,3; 0,75; 1,5; 3; 7,5; 15; 30; 75; 150; 750 В
    1 мА
    3 мА
    68 мВ
    Милливольтметр MI 105
    0,2
    45 и 75 мВ, 3 В
    1 мА
    3 мА
    68 мВ
    Милливольтметр MI 105
    0,2
    45 и 75 мВ, 3 В
    1 мА
    Вольтамперметр MI 107
    0,2
    45; 75; 150; 300; 750 мВ
    1 мА
    1,5; 3; 7,5; 15; 30; 75; 150; 300; 600 В
    1 мА
    0,75
    1,5
    0,3
    0,75
    Вольтамперметр MI 108
    0,2
    45 и 75 мВ
    1 мА
    1,5; 3; 7,5; 15; 30; 75; 150; 300 В
    1 мА
    0,3
    0,75
    Вольтамперметр MI 109
    0,2
    0,15
    0,3
    1,5; 3; 7,5; 15; 30; 75; 150; 300 В
    1 мА
    0,3
    0,75
    Вольтамперметр MI 109
    0,2
    0,15; 0,3; 0,6; 1,5; 6; 15; 60 мА
    15; 45; 65; 65; 75; 75; 75 мВ
    15; 30; 60; 150; 300;. 600; 1500; 3000 мВ
    0,15 мА
    Амперметр М104
    0,5
    0,015; 0,03; 0,075; 0,15; 0,3; 0,75; 1,5; 3; 7,5; 15; 30 А
    32–47 мВ; 48–68 мВ; 87–175 мВ
    Милливольтметр M105
    0,5
    45 мВ; 75 мВ
    150; 300; 750; 1500; 3000 мВ
    Вольтметр M106
    0,5
    45 и 75 мВ
    3; 7,5; 15; 30; 75; 150; 300; 600 В
    Микроамперметр М108
    0,5
    45 и 75 мВ 3; 15; 75; 150; 300 В
    4,5 и 4 мВ соответственно 3 мА
    0,75; 1,5; 3; 7,5; 15; 30 А
    84–240 мВ
    Микроамперметр М109
    0,5
    50; 100; 500; 1000 мкА
    81–780 мВ
    10; 50; 200; 1000 мкА, 49,5–490 мВ
    Миллиамперметр M109
    0,5
    2; 10; 50; 200 мА
    27–200 мВ
    Амперметр М109
    0,5
    1; 2; 5; 10 А
    50 мВ
    Милливольтметр М109
    0,5
    10; 50; 200; 1000 мВ
    1 мА
    45; 75; 150; 3000 мВ
    1 мА
    Вольтметр М109
    0,5
    7,5; 15; 30 В
    3 мА
    75; 150; 300; 600 В
    3 мА
    Микроамперметр М95
    То же, с универсальным шунтом Р4
    1,5

    Для расширения пределов измерения постоянного тока применяют шунты. Последовательно с нагрузкой Н включают шунт, а уже к нему подсоединяют амперметр (рис. 2). Очевидно, зная сопротивление шунта , сопротивление обмотки прибора , можно определить коэффициент К, показывающий, во сколько раз возможно расширить предел измерения по току из соотношения:
    = 10/19 = 0,526 Ом.

    Рис. 2. Схема включения амперметра с шунтом
    Если же известны коэффициент К и сопротивление обмотки прибора, можно, пользуясь тем же соотношением, определить сопротивление шунта.
    Для расширения пределов измерения вольтметров на постоянном токе применяют добавочные резисторы. Если вольтметр без добавочного резистора рассчитан на измерение напряжения до U В и имеет сопротивление rвОм, то для измерения напряжения, в К раз большего, необходимо, чтобы общее сопротивление обмотки вольтметра и добавочного резистора было также в К раз больше сопротивления обмотки вольтметра. Промышленностью выпускаются различные шунты (табл. 2) и добавочные резисторы (табл. 3) для расширения пределов измерения приборов постоянного тока.
    Электромагнитные приборы используют преимущественно для измерения в цепях переменного тока. Они надежны в эксплуатации, просты по конструкции и недороги, а также позволяют производить измерения при выполнении большинства общеналадочных работ с достаточной точностью.
    Таблица 2. Номинальные параметры шунтов
    Тип шунта
    Класс точности
    Номинальное падение напряжения, В
    Номинальный ток, А
    Р81
    0,1
    45
    0,15–0,3–0,75; 1,5–3; 7,5–15; 30
    P114/1
    0,1; 0,2
    45
    75; 150; 300
    75РИ
    0,1; 0,2
    75
    Двухнедельные: 0,3–0,75; 1,5–7,5; 15–30; однопредельные: 75; 150
    75ШС
    0,5
    75
    5; 10; 30; 50
    75ШСМ
    0,5
    75
    75; 100; 150; 200; 300; 500; 750; 1000; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000; 6000; 7500
    100LUC
    0,5
    100
    2000; 3000; 4000; 5000; 6000
    Таблица 3. Номинальные параметры добавочных резисторов к вольтметрам
    Тип сопротив­ ления
    Класс точности
    Параметры вольтметра
    Номинальное напряжение сопротивления, В
    Р82/2
    0,1
    3 мА, 3 В
    7,5–15–30–75–150–300–600
    Р82/3
    0,1
    3 мА, 3 В
    750–1500
    Р 10З
    0,5
    3 мА
    1000; 1500; 600
    Р10З
    0,5
    5 мА
    1000; 1500; 3000
    Р 10З
    0,5
    7,5 мА
    600; 1000; 1500
    Однако для специальных наладочных работ, связанных с определением точных параметров отдельных видов оборудования, и проверок других измерительных приборов, при которых требуется повышенная точность измерения, электромагнитные приборы не используют.
    Приборы Э59 электромагнитной системы класса точности 0,5, имеющие шкалу с зеркальным отсчетом — многопредельные, — выпускаются для измерения напряжения (вольтметры Э59/1, Э59/2 и Э59/10) и силы тока (амперметры Э59/3, Э59/4, Э59/5, Э59/6 и миллиамперметры Э59/7, Э59/8, Э59/9). Нормальная область частот — 45–55 Гц. Вольтметр Э59/10 снабжен калиброванными проводниками с общим сопротивлением 0,035 Ом. Пределы измерения в этом приборе изменяются подключением калиброванных проводников к соответствующим зажимам.
    Остальные приборы этой серии имеют поворотный переключатель пределов измерения. Основные данные приборов Э59 приведены в табл. 4.
    Таблица 4. Основные данные приборов Э59
    Наименование
    Тип
    Предел измерения
    Активное сопротивление
    Индуктивность, мГ
    Вольтметр
    Э59/1
    75/150/300/600 В
    10/20/40/80 кОм

    Э59/2
    7,5/15/30/60 В
    83,3/166,7/1000/2000 Ом

    Амперметр
    Э59/3
    5/10 А
    0,01/0,004 Ом
    0,003/0,001
    Э59/4
    2,5/5 А
    0,015/0,005 Ом
    0,009/0,0023
    Э59/5
    1/2 А
    0,05/0,014 Ом
    0,052/0,013
    Э59/6
    0,25/0,5/1 А
    0,7/0,019/0,05 Ом
    0,93/0,23/0,06
    Миллиамперметр
    Э59/7
    50/100/200 мА
    20/5/1,3 Ом
    22/5,5/1,3
    Э59/8
    25/50/100 мА
    75/19/4,8 Ом
    92/23/5,7
    Э59/9
    10/20/40 мА
    140/135/34 Ом
    540/135/34
    Электродинамические приборы используют при наладочных работах реже приборов магнитоэлектрической и электромагнитной систем, поскольку они, имея слабое внутреннее магнитное поле, при работе подвержены влиянию внешних магнитных полей и потребляют значительную мощность. Однако эти приборы пригодны для измерения силы тока, напряжения и, что особенно важно, мощности в цепях постоянного и переменного тока.
    Комбинированные малогабаритные приборы (ампервольтомметры и вольтомметры) — универсальные многопредельные измерительные приборы детекторной системы. Они предназначены для измерения в цепях постоянного и переменного тока силы тока, напряжения и сопротивления (ампервольтомметры) или напряжения и сопротивления (вольтомметры).
    Для удобства выбора прибора при проведении наладочных работ ниже приведена сводная таблица электрических характеристик комбинированных малогабаритных детекторных приборов (табл. 5).
    Таблица 5. Комбинированные малогабаритные детекторные приборы
    Характеристика
    Прибор
    ТТ­3
    Ц57
    Ц435
    АВО­5М
    Ц430 и Ц430/1
    Класс точности при:
    постоянном токе
    2,5
    1,5
    2,5
    3
    2,5 и 4
    переменном токе
    4
    2,5
    4
    5
    4 и 4
    Напряжение, В
    постоянное
    0,1–1–3– 10–30–100– 300–1000
    0,075–3– 7,5–15–30– 150–300– 600
    0,1–2,5– 10–25–100– 250
    600–1000
    3–12–30– 300–600– 1200–6000
    переменное
    1–3–10–30– 100–300– 1000
    3–7,5–15– 30–150– 300–600
    2,5–10–25– 100–250– 500–
    3–12–30– 300–600– 1200–6000
    3–6–15– 60–150– 300–600
    Ток, мА, постоянный
    0,1–0,3– 3–30–300– 3000
    0,15–3–15– 60–300– 1500
    1000
    0,1–1–5– 25–100– 500–2500
    0,06–0,3– 3–30– 120–1200– 12 000
    Ток, мА, переменный
    2–20–900– 9000
    3–30–300– 3000
    5–25–100– 500–2500
    3–30–300– 3000
    3–30–300– 3000
    Измеряемое сопротивление, кОм
    ~20 000
    ~20 000


    ~20 000
    Внутреннее сопротивление при постоянном токе, кОм/В
    40
    20
    20
    20
    8
    Непосредственное измерение напряжения. Электромеханическими приборами, например авометрами, можно измерять напряжения в цепях с сопротивлением до нескольких сотен ом на 1 В рабочего напряжения. В рассматриваемом примере сопротивление всей проверяемой цепи равно 90 000 Ом, а напряжение источника питания этой цепи — 450 В. Таким образом, сопротивление проверяемой цепи, отнесенное к 1 В рабочего напряжения, составляет 90000 : 450 = 200 Ом. При пользовании прибором ТТ-3, у которого внутреннее сопротивление равно 10 000 Ом на 1 В, то есть в 50 раз больше, чем в проверяемой электрической цепи; погрешность, вносимая прибором, составила меньше одного процента. Если бы эта цепь питалась от источника с напряжением 4,5 В, то на 1 В рабочего напряжения приходилось бы уже 20 000 Ом и тот же прибор ТТ-3 на пределе измерения 3 В имел бы внутреннее сопротивление 30 кОм (те же 10 000 Ом на 1 В), но погрешность, вносимая прибором в результат измерения, была бы недопустимо большой.
    В определенных случаях, в частности при наладке электронной аппаратуры, приходится измерять напряжение в контролируемых цепях, имеющих сопротивления десятки тысяч ом на 1 В рабочего напряжения (сеточные и анодные цепи электронных ламп, цепи коллекторов полупроводниковых триодов и др.). Для этого используют приборы с очень большим внутренним сопротивлением, обычно не изменяющимся при работе на разных пределах измерения. К таким приборам относятся электростатические вольтметры и электронные вольтметры на электронных лампах и полупроводниковых приборах.
    Электростатический вольтметр С50, однопредельный прибор класса точности 1, предназначен для измерения напряжения в цепях постоянного тока и переменного тока с частотой от 20 Гц до 10 МГц. Приборы выпускают на 30, 75, 150, 300, 450, 600, 1000, 1500 и 3000 В. Входная емкость вольтметров на 30, 75–450 и 600–3000 В соответственно составляет 10,7 и 4 пФ. Активное сопротивление вольтметра не менее 10 000 МОм. Прибор имеет шкалу со световым указателем. Осветительное устройство питается от сети 127 и 220 В переменного тока или источника постоянного тока напряжением 6 В. Резистор, встроенный в корпус прибора, служит для ограничения тока при случайном замыкании его электродов. Аналогично прибору С50 устроены и другие электростатические приборы (С70, С71, С95 и С100), имеющие другие пределы измерения и обладающие очень большим внутренним сопротивлением (не менее 10 000 МОм). Однако относительно большая входная емкость препятствует их использованию при измерениях напряжений высокой частоты (например, в анодных цепях широкополосных усилителей).
    Электронные вольтметры, имеющие достаточно высокое сопротивление и малую входную емкость, получили широкое распространение при измерениях в высокоомных и маломощных цепях, преимущественно при испытаниях электронных приборов и устройств.
    Электронный вольтметр обычно включает входной делитель напряжения, усилитель мощности и показывающий магнитоэлектрический прибор. Выпускаются различные электронные вольтметры для измерения постоянного и переменного напряжения.
    Прибор Ф505 служит для измерения напряжения в цепях переменного тока частотой 45–10 000 Гц, имеет класс точности 1,5 и шкалу со световым отсчетом. Пределы измерения — 0,75–1,5–3–7,5–15–30–60–150–300 В. Входное сопротивление на всех пределах — 1 МОм. Питание осуществляется от сети переменного тока 127 или 220 В промышленной частоты. Потребляемая мощность 35 В-А, масса 10 кг.
    Транзисторный прибор Ф431 служит для измерения малых напряжений в цепях переменного тока частотой до 1 МГц. Имеет классы точности 2,5 на частотах 20–20 000 Гц, 4 на частотах 20–100 кГц и 10 на частотах 100 кГц — 1 МГц. Пределы измерения — 5–30–100–300–1000 мВ. Входное сопротивление — 100 кОм на 1 В. Входная емкость — 30–100 пФ. Прибор имеет дополнительный предел, обозначенный «Индикатор», на котором полное отклонение стрелки соответствует потреблению тока 1 мкА при входном сопротивлении 1,5 кОм. Питание осуществляется от встроенной батареи КБС-4 напряжением 4 В.
    Транзисторный прибор Ф432 позволяет измерять силу тока и напряжение как постоянного, так и переменного тока частотой 45 Гц — 50 кГц, сопротивление постоянному току и коэффициент передачи.
    Прибор ВК7-Б универсальный, предназначен для измерения напряжения переменного тока низкой (от 40 Гц до 2 кГц) и высокой частот (от 3 кГц до 400 МГц), напряжения и силы постоянного тока, а также сопротивления постоянному току. Пределы измерения: напряжения постоянного тока 100 мВ–1–3–10–30–100– 300–1000 В; напряжения переменного тока 1–3–10–30–100–300–1000 В, силы постоянного тока 1–10–100 мкА–1–10–100 мА–1 А, сопротивления постоянному току 1–10–100–1000–10 000–100 000 Ом (при использовании внешнего источника постоянного тока напряжением 10–15 В пределы измерения могут быть расширены до 50 МОм). Погрешности при измерении напряжения составляют до 10 % на пределе 100 мВ, 4 % на остальных пределах для постоянного тока и 6 % для переменного. Входное сопротивление при измерении напряжения постоянного тока 1 МОм на 1 В для пределов измерения 100 мВ — 1–3–30 В и 30 МОм на 1 В для пределов 100–300 и 1000 В.
    Метод двух вольтметров. Сущность этого метода заключается в том, что напряжение на участке электрической цепи измеряют два раза, используя вольтметры V1и V2 (рис. 3) с разными внутренними сопротивлениями r1и r2, величина которых известна.
    Сначала подключают параллельно контролируемому участку (между точками а и б) один вольтметр, например V1, и записывают его показания U1, затем — параллельно контролируемому участку второй вольтметр V2, переведя переключатель П в нижнее положение, и записывают показания U2 второго вольтметра. После этого истинное напряжение на контролируемом участке Uаб определяют по формуле:


    Рис. 3. Измерение напряжения в высокоомной цепи двумя вольтметрами
    Измерение можно производить не только двумя вольтметрами, но и многопредельным вольтметром на разных пределах измерения и одним однопредельным вольтметром, выполняя им второе измерение с включенным последовательно известным резистором, сопротивление которого соизмеримо с внутренним сопротивлением вольтметра. Методом двух вольтметров можно с допустимой точностью определять напряжение на контролируемом участке а — б, даже при небольших внутренних сопротивлениях используемых вольтметров, если оба измерения проводятся при одном и том же напряжении U, подводимом к проверяемой электрической цепи.
    Компенсационный метод. Сущность этого метода измерения заключается в том, что напряжение на контролируемом участке а — б электрической цепи (рис. 4) сравнивают с известным напряжением вспомогательного источника постоянного тока. Установив движок реостата Р в такое положение, чтобы индикатор тока Г (гальванометр) показывал отсутствие уравнительного тока между контролируемым участком а — б электрической цепи и вспомогательным источником Б постоянного тока, снимают показания вольтметра V. Напряжение,
    показываемое вольтметром V, очевидно, равно в этом случае измеряемому напряжению U контролируемого участка а — б.

    Рис. 4. Компенсационный метод измерения напряжения
    Измерение мощности переменного тока. Электрическая мощность — один из важнейших режимных параметров, характеризующий расход электроэнергии за единицу времени. В цепях постоянного тока мощность зависит от силы тока, протекающего по нагрузке, и напряжения, приложенного к последней, и связана с ними простым соотношением PU1. Поскольку имеется определенная зависимость между силой тока и напряжением (закон Ома), мощность, рассеиваемую на активном сопротивлении r, можно определить по формулам РРг, или Р = I·U, где Р — электрическая мощность, I — сила тока, U — напряжение.
    В цепях переменного тока такие соотношения применяют только для нагрузок с чисто активным сопротивлением (лампы накаливания, печи сопротивления, электронагревательные бытовые приборы), а при наличии в электрических цепях индуктивных и емкостных сопротивлений приходится учитывать и фазовый сдвиг между током и напряжением, выражаемый через коэффициент мощности (cosφ). При этом различают мощности: активную Р, за счет которой совершается работа, связанная с преобразованием электрической энергии в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую и др.), реактивную (безваттную) Q, идущую на создание магнитного поля в цепях с индуктивностью (в электродвигателях, трансформаторах, воздушных линиях электропередачи, реакторах и др.), или электрического поля в цепях, обладающих электрической емкостью (кабельных и воздушных линиях электропередачи, конденсаторах и др.), полную (кажущуюся):

    В цепях однофазного переменного тока, зная напряжение U, приложенное к нагрузке, силу тока I, протекающую по ней, и сдвиг фаз между напряжением U и силой тока I, активную, реактивную и полную мощности можно определить по формулам:

    причем активную мощность, как и в цепях постоянного тока, измеряют в ваттах, киловаттах и мегаваттах; полную мощность — в вольт-амперах (В·А), киловольтамперах (кВ·А) и мегавольт-амперах (MB·А); реактивную мощность — в варах, киловарах и мегаварах.
    Активное сопротивление в цепях переменного тока соответствует сопротивлению в цепях постоянного, но по величине может оказаться больше или меньше сопротивления постоянному току, определяемому для проводников электрического тока.
    Это объясняется поверхностным эффектом, заключающимся в вытеснении переменного тока от центра проводника к его поверхности, в связи с чем как бы уменьшается эффективное сечение проводника, и дополнительными потерями в диэлектрике (диэлектрический гистерезис), стальных и магнитопроводах и магнитопроводящих материалах, окружающих проводники с током (магнитный гистерезис) и, наконец, с вихревыми токами, возникающими в массивных электропроводящих конструкциях, окружающих проводник с током.
    При пусконаладочных работах применяют как непосредственный, так и косвенный методы измерения мощности. При непосредственном измерении мощности пользуются ваттметрами, а при косвенном сначала измеряют другие величины, а затем, используя известные зависимости между этими величинами и мощностью, определяют мощность.
    Для непосредственного измерения мощности обычно применяют переносные однофазные и реже трехфазные ваттметры активной мощности. При подборе ваттметра и сборке измерительной схемы необходимо учитывать соотношение между сопротивлением нагрузки и внутренним сопротивлением обмоток ваттметра (токовой и напряжения). Если сопротивление нагрузки соизмеримо с сопротивлением токовой цепи ваттметра или меньше ее, ваттметр следует >включать по следующей схеме (рис. 5, а). Когда сопротивление нагрузки соизмеримо с сопротивлением цепи напряжения ваттметра или больше него, ваттметр нужно включать по следующей схеме (рис. 5, б).
    Более точные результаты можно получить, учитывая мощность, потребляемую самим ваттметром. Для этого при включении ваттметра по схеме, изображенной на рис. 5, а, зная сопротивление цепи напряжения ваттметра и измерив напряжение U, приложенное к нагрузке, из показаний ваттметра надо вычесть мощность, потребляемую его цепью напряжения , определив ее по формуле или замерив тем же прибором при отключенной нагрузке.
    При включении ваттметра по схеме, приведенной на рис. 5, б, зная сопротивление его токовой цепи r1 и измерив силу тока Iи, протекающего по нагрузке, из показаний ваттметра следует вычесть мощность Pi – Prj, потребляемую его токовой цепью.

    Рис. 5. Схемы включения ваттметра: а, б — принципиальные; в — монтажная
    При включении ваттметра в контролируемую цепь необходимо учитывать полярность его выводов (начала токовой обмотки и обмотки напряжения). Они обычно обозначаются звездочками. На рис. 5 показано правильное включение ваттметра при непосредственном включении его в проверяемую цепь, а ниже (рис. 6) — правильное включение ваттметра через измерительные трансформаторы. При правильном включении ваттметра, если мощность положительна, то есть направлена от источника питания к нагрузке, стрелка прибора отклонится вправо; если мощность отрицательна, то есть направлена в сторону источника питания, стрелка прибора сместится влево.

    Рис. 6. Включение ваттметров через измерительные трансформаторы: а — через трансформаторы тока; б — через трансформаторы тока и напряжения
    По этой причине, чтобы произвести отсчет показаний ваттметра, приходится менять местами провода, подходящие к его обмотке напряжения, а если ваттметр снабжен переключателем полярности, достаточно переключить последний в другое фиксированное положение. Обычно эти положения отмечены знаками «+» и «–». После этого стрелка ваттметра отклонится вправо, можно будет снять его показания, но записывать их следует уже со знаком «–».
    Переносные ваттметры активной мощности обычно градуируют при коэффициенте мощности, равном единице. Предел измерения по мощности при этом равен произведению номинальных значений тока и напряжения.
    Например, если номинальный ток ваттметра 5 А, а номинальное напряжение 300 В, предел измерения его по мощности будет 300 × 5 = 1500 Вт. Если шкала прибора разбита на 100 делений, каждое деление ваттметра (цена деления) будет соответствовать 15 Вт. Если, например, стрелка прибора остановилась против 40-го деления, то мощность, показываемая ваттметром, будет равна 15 × 40 = 600 Вт. Малокосинусные ваттметры градуируют при коэффициенте мощности, отличном от единицы. Цена деления и коэффициент мощности, при котором производилась градуировка, указываются заводом-изготовителем на шкале прибора и в его паспорте.
    Косвенными методами измерения пользуются для определения полной (кажущейся) мощности S, измеряя силу тока и напряжение, реактивной мощности, измеряя активную мощность, силу тока и напряжение после подсчета полной мощности или подсчитывая непосредственно но формуле Q = y·U2P – Р2. Измерив силу тока I, напряжение U и коэффициент мощности cosφ, можно определить косвенным методом и активную мощность Р. Однако к косвенному измерению активной мощности прибегают очень редко.
    Косвенный метод измерения мощности применяют также, когда требуется определить среднее значение мощности за длительный период времени, пользуясь счетчиками (активным для определения активной мощности и реактивным для определения реактивной мощности). Для этого разность показаний счетчика на начало и конец периода, для которого требуется определить среднюю мощность, следует разделить на длительность этого периода.
    В трехпроводной сети трехфазного тока мощность измеряют обычно двумя однофазными ваттметрами или одним двухэлементным ваттметром трехфазного тока. При измерении активной мощности ваттметры включают по следующей схеме (рис. 7). При этом если Р1— показание первого ваттметра W1, а Р2— второго ваттметра W2, то мощность Р трехфазного тока определяется как алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров:
    Р = Р1+ Р2.
    Показания ваттметров записывают со знаком «+», если включение их точно соответствует приведенной схеме с учетом полярности выводов и при определенном положении переключателя полярности. При равномерной нагрузке фаз можно установить зависимость показаний ваттметров от коэффициента мощности. Если cosφ = l, оба ваттметра всегда показывают значения, одинаковые по знаку и величине (Рх= Р2). При cosφ = 0,5 показание одного ваттметра равно нулю (при индуктивной нагрузке Р1 = 0, при емкостной нагрузке Рr = 0).
    При cosφ < 0,5 показание одного ваттметра отрицательно (Р при индуктивной нагрузке, Р2 при емкостной), а другого положительно (при индуктивной нагрузке Р2, при емкостной — Рr).

    Рис. 7. Схема измерения мощности двумя ваттметрами

  6. kuro14 Ответить

    ��������� ����������� ���� � ���������� ���� ����� ������������ �������� ��������� ��������������������, � ��� ��������� ������� ���������� — ������������������ � ������ ������. ������ ��������� ������� ����������������, ������������������� � ����������������� ������, ��� ����������� �������� �������� �������������������� ������� � ��������� ��������, ����������������, ������������ ��������, ����� ������������� �����, ������������� � ����������� ������� ��������� �����. ��� ���������� ������ ��������� ��� ������� ���������� ������� �������� ����������, ���������� � ��������������� �������, ���������� ������� ��������������� � ����� ������������ ��������� (0,01-0,1 %).
    ���������� �������� ��������� ����������� ���� � ���������� �������� ���������������� ��������� �������� � ����, ��������� ��� ���������� �������:
    1) ������������ ������ ��������� ���������� (����������) �� ������ ������������� ���� (����������) � ����;
    2) ����������� ���������� ���������� �� ����� ������������ ���������� ����;
    3) ������������� ���������� R� ������� ������, � ������������� ���������� ������� ������ ������������� ���������� ���� R�, ������������ ������������� ���������� ������� ��� � ���� ��� ��� ��������� �� ��������

    4) ���������� ���������� ��������� ��������.

    ��� ���������� �������� ��������� �������� ���������� ��������������� � ���� ������������� ������, ���������� �������������, ��������� ����������, ������������� ��������������� � ������������� ����������. ���� ������������ ����� �������������, ���������� ����������� ����������-���� ������� � ���� ����������� ����.
    ����� �� ���� �� 50-100 � ������ ������������� ������ �������. ��� ������� ����� ��������� �������� �����, ������� ������� ������ ��� ��������� � ���� ����������� ���� � ������������� ������ ��� ����������� �������������� �������. � ����� ���������� ������������� �������� ����� ����������� �� ���� 8042-78 ����� �������� ������ 0,05-0,5.

    ��������� � ����� �������������� � �������� ���������, ��������������� ������������ ������� ���������� �� �����, ������� ������������ ������ ����� ������� ������������ ���� �����. ���������� ���

    ��� I�, U� — ����������� ��� ����� � ������� ���������� �� �����; U -��������� ���������������.
    ��� ���������� �������� ��������� ����������� ��������������� � ������������� �������� �������� ���������� ������������� R�.

    ���������� ����������

    ��� � = R� /R�+1 — ����������� ���������� ������� ��������� �������; U� — ��������� ����������;
    R� — ������� ������������� ����������.
    ���������� ������������� ����� ���� ��� ���������� (���������� � ������ �������), ��� � �������� ��� ��������� ���������� ����� 500 �.
    ����������� ���� ���������� ������������� ����������������� ���� 8623-78 ��� ����������� ������� ���������� �� ���. �������� ����������� ���������� ������������� � (0,1-0,5)%. ��� ���������� �������� ��������� �������� � ������� ������� �������������� ���������� �������� ���������� � ������������� ������������� �������, ������ ������� 10. � ���������� �������� ���������� �������������� ����������� ���� � � ������������ ����� ����� ���� ������������ ����� ��������� ���������������� ������������� �������������� ����������� ����.
    �������� ������� ������:
    � ��� ������� ���������� ����������� ���� �� ���������� ����������� ����
    ��������� ���� � ���������� ��� ������������ ������������������� �� ������������ ������������
    �������������������� ������� � ���������
    ��������� �������� ����������� � ����������� ����������� ����
    ��������� ������� ����� � ������� ����������
    ��� �������� ������� � �������������
    �������� ������ ������������� �������� ��� ���������� ��������� ������������� �������
    ���������� � ��������:
    ����������� �� ���� �������:
    ����� ��� ��������� � Telegram
    ����� ��� ��������� � ���������
    ����� ��� ��������� � Facebook:
    ����� ��� ���������

  7. kumpll Ответить

    Физика 8 класс. ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА В УЧАСТКЕ ЦЕПИ
    Для измерения силы тока существует измерительный прибор — амперметр.

    Условное обозначение амперметра на электрической схеме:

    При включении амперметра в электрическую цепь необходимо знать :
    1. Амперметр включается в электрическую цепь последовательно с тем элементом цепи,
    силу тока в котором необходимо измерить.

    2. При подключении надо соблюдать полярность: «+» амперметра подключается к «+» источника тока,
    а «минус» амперметра — к «минусу» источника тока.
    ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
    НА УЧАСТКЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
    Для измерения напряжения существуют специальный измерительный прибор — вольтметр.

    Условное обозначение вольтметра на электрической схеме:

    При включении вольтметра в электрическую цепь необходимо соблюдать два правила:
    1. Вольтметр подключается параллельно участку цепи, на котором будет измеряться напряжение;

    2.Соблюдаем полярность: «+» вольтметра подключается к «+» источника тока,
    а «минус» вольтметра — к «минусу» источника тока.
    ___
    Для измерения напряжения источника питания вольтметр присоединяют непосредственно к его зажимам.

    ИЗМЕРЕНИЕ РАБОТЫ И МОЩНОСТИ
    ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
    Для определения работы или мощности тока можно использовать специальный измерительный прибор — ваттметр.
    При отсутствии ваттметра пользуются одновременным подключением двух измерительных приборов к нужному участку цепи: амперметра и вольтметра.

    Далее проводится расчет работы и мощности тока по формулам.
    P = UI ……… и ……. A = UIt
    ОПРЕДЕЛИ !
    1. Что изменилось на участке цепи, если включенный параллельно вольтметр
    показывает уменьшение напряжения?
    ___
    2. Какими способами можно определить напряжение в городской сети,
    имея в своем распоряжении любые приборы, кроме вольтметра?

    Устали? — Отдыхаем!

  8. AndrianKorol Ответить

    Чтобы уменьшить влияние внешних магнитных полей на показания счетчика, магнитные потоки отдельных частей токовой катушки имеют взаимно противоположное направление (астатическая система). При этом внешнее поле, ослабляя поток одной части, соответственно усиливает поток другой части и оказывает в целом небольшое влияние на результирующий вращающий момент, создаваемый прибором. Подвижная катушка 6 счетчика (катушка напряжения) расположена на якоре, выполненном в виде диска из изоляционного материала или в виде алюминиевой чаши. Катушка состоит из отдельных секций, соединенных с пластинами коллектора 7 (эти соединения на рис. 337 не показаны), по которому скользят щетки из тонких серебряных пластин.
    Ферродинамический счетчик работает принципиально как двигатель постоянного тока, обмотка якоря которого подключена параллельно, а обмотка возбуждения — последовательно с потребителем электроэнергии. Якорь вращается в воздушном зазоре между полюсами сердечника. Тормозной момент создается в результате взаимодействия потока постоянного магнита 1 с вихревыми токами, возникающими в алюминиевом диске 3 при его вращении.
    Для компенсации влияния момента трения и уменьшения благодаря этому погрешности прибора в ферродинамических счетчиках устанавливают компенсационную катушку или в магнитном поле неподвижной (токовой) катушки помещают лепесток из пермаллоя, который имеет высокую магнитную проницаемость при малой напряженности поля. При небольших нагрузках этот лепесток усиливает магнитный поток токовой катушки, что приводит к увеличению вращающего момента и компенсации трения. При увеличении нагрузки индукция магнитного поля катушки увеличивается, лепесток насыщается и его компенсирующее действие перестает возрастать.
    При работе счетчика на э. п. с. возможны сильные толчки и удары, при которых щетки могут отскакивать от коллекторных пластин. При этом под щетками будет возникать искрение. Для его предотвращения между щетками включают конденсатор С и резистор R1. Компенсация температурной погрешности осуществляется с помощью термистора Rт (полупроводникового прибора, сопротивление которого зависит от температуры). Он включается совместно с добавочным резистором R2 параллельно подвижной катушке. Чтобы уменьшить влияние тряски и вибраций на работу счетчиков, их устанавливают на э. п. с. на резинометаллических амортизаторах.
    Индукционный счетчик имеет два электромагнита (рис. 338,а), между которыми расположен алюминиевый диск 7. Вращающий момент в приборе создается в результате взаимодействия переменных магнитных потоков Ф1 и Ф2, созданных катушками электромагнитов, с вихревыми токами Iв1 и Iв2, индуцируемыми ими в алюминиевом диске (так же, как и в обычном индукционном измерительном механизме, см. § 99).
    В индукционном счетчике вращающий момент М должен быть пропорционален мощности P=UIcos?. Для этого катушку 6 одного из электромагнитов (токовую) включают последовательно с нагрузкой 5, а катушку 2 другого (катушку напряжения) — параллельно нагрузке. В этом случае магнитный поток Ф1 будет пропорционален току I в цепи нагрузки, а поток Ф2 — напряжению U, приложенному к нагрузке. Для обеспечения требуемого угла сдвига фаз ? между потоками Ф1 и Ф2 (чтобы sin? = cos?) в электромагните катушки напряжения предусмотрен магнитный шунт 3, через который часть потока Ф2 замыкается
    Рис. 337. Ферродинамический счетчик электрической энергии
    Рис. 338. Индукционный счетчик электрической энергии
    помимо диска 7. Угол сдвига фаз между потоками Ф1 и Ф2 точно регулируется изменением положения металлического экрана 1, расположенного на пути потока, ответвляющегося через магнитный шунт 3.
    Тормозной момент создается так же, как в ферродинамическом счетчике. Компенсация момента трения осуществляется путем создания небольшой несимметрии в магнитной цепи одного из электромагнитов с помощью стального винта.
    Для предотвращения вращения якоря при отсутствии нагрузки под действием усилия, созданного устройством, компенсирующим трение, на оси счетчика укрепляется стальной тормозной крючок. Этот крючок притягивается к тормозному магниту 4, благодаря чему предотвращается возможность вращения подвижной системы без нагрузки.
    При работе же счетчика под нагрузкой тормозной крючок практически не влияет на его показания.
    Чтобы диск счетчика вращался в требуемом направлении, необходимо соблюдать определенный порядок подключения проводов к его зажимам. Нагрузочные зажимы прибора, к которым подключают провода, идущие от потребителя, обозначают буквами Я (рис. 338,б), генераторные зажимы, к которым подключают провода от источника тока или от сети переменного тока,— буквами Г.
    Измерение тока.Для измерения тока в цепи амперметр 2 (рис. 332, а) или миллиамперметр включают в электрическую цепь последовательно с приемником 3 электрической энергии.
    Для того чтобы включение амперметра не оказывало влияния на работу электрических установок и он не создавал больших потерь энергии, амперметры выполняют с малым внутренним сопротивлением. Поэтому практически сопротивление его можно считать равным нулю и пренебрегать вызываемым им падением напряжения. Амперметр можно включать в цепь только последовательно с нагрузкой. Если амперметр подключить непосредственно к источнику 1, то через катушку прибора пойдет очень большой ток (сопротивление амперметра мало) и она сгорит.
    Для расширения пределов измерения амперметров, предназначенных для работы в цепях постоянного тока, их включают в цепь параллельно шунту 4 (рис. 332,б). При этом через прибор проходит только часть IА измеряемого тока I, обратно пропорциональная его сопротивлению RА. Большая часть Iш этого тока проходит через шунт. Прибор измеряет падение напряжения на шунте, зависящее от проходящего через шунт тока, т. е. используется в качестве милливольтметра. Шкала прибора градуируется в амперах. Зная сопротивления прибора RA и шунта Rш можно по току IА, фиксируемому прибором, определить измеряемый ток:
    I = IА (RА+Rш)/Rш = IАn (105)
    где n = I/IА = (RA + Rш)/Rш — коэффициент шунтирования. Его обычно выбирают равным или кратным 10. Сопротивление шунта, необходимое для измерения тока I, в n раз большего, чем ток прибора IА,
    Rш = RA/(n-1) (106)
    Конструктивно шунты либо монтируют в корпус прибора (шунты на токи до 50 А), либо устанавливают вне его и соединяют с прибором проводами. Если прибор предназначен для постоянной работы с шунтом, то шкала его градуируется сразу в значениях измеряемого тока с учетом коэффициента шунтирования и никаких расчетов для определения тока выполнять не требуется. В случае применения наружных (отдельных от приборов) шунтов на них указывают номинальный ток, на который они рассчитаны, и номинальное напряжение на зажимах (калиброванные шунты). Согласно стандартам это напряжение может быть равно 45, 75, 100 и 150 мВ. Шунты подбирают к приборам так, чтобы при номинальном напряжении на зажимах шунта стрелка прибора отклонялась на всю шкалу. Следовательно, номинальные напряжения прибора и шунта должны быть одинаковыми. Имеются также индивидуальные шунты, предназначенные для работы с определенным прибором. Шунты делят на пять классов точности (0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5). Обозначение класса соответствует допустимой погрешности в процентах.
    Для того чтобы повышение температуры шунта при прохождении по нему тока не оказывало влияния на показания прибора, шунты изготовляют из материалов с большим удельным сопротивлением и малым температурным коэффициентом (константан, манганин, никелин и пр.). Для уменьшения влияния температуры на показания амперметра последовательно с катушкой прибора в некоторых случаях включают добавочный резистор из констан-тана или другого подобного материала.
    Рис. 332. Схемы для измерения тока (а, б) и напряжения (в, г)
    Измерение напряжения. Для измерения напряжения U, действующего между какими-либо двумя точками электрической цепи, вольтметр 2 (рис. 332, в) присоединяют к этим точкам, т. е. параллельно источнику 1 электрической энергии или приемнику 3.
    Для того чтобы включение вольтметра не оказывало влияния на работу электрических установок и он не создавал больших потерь энергии, вольтметры выполняют с большим сопротивлением. Поэтому практически можно пренебрегать проходящим по вольтметру током.
    Для расширения пределов измерения вольтметров последовательно с обмоткой прибора включают добавочный резистор 4 (Rд) (рис. 332,г). При этом на прибор приходится лишь часть Uv измеряемого напряжения U, пропорциональная сопротивлению прибора Rv.
    Зная сопротивление добавочного резистора и вольтметра, можно по значению напряжения Uv, фиксируемого вольтметром, определить напряжение, действующее в цепи:
    U = (Rv+Rд)/Rv * Uv = nUv (107)
    Величина n = U/Uv=(Rv+Rд)/Rv показывает, во сколько раз измеряемое напряжение U больше напряжения Uv, приходящегося на прибор, т. е. во сколько раз увеличивается предел измерения напряжения вольтметром при применении добавочного резистора.
    Сопротивление добавочного резистора, необходимое для измерения напряжения U, в п раз большего напряжения прибора Uv, определяется по формуле Rд=(n— 1) Rv.
    Добавочный резистор может встраиваться в прибор и одновременно использоваться для уменьшения влияния температуры окружающей среды на показания прибора. Для этой цели резистор выполняется из материала, имеющего малый температурный коэффициент, и его сопротивление значительно превышает сопротивление катушки, вследствие чего общее сопротивление прибора становится почти независимым от изменения температуры. По точности добавочные резисторы подразделяются на те же классы точности, что и шунты.
    Делители напряжения.Для расширения пределов измерения вольтметров применяют также делители напряжения. Они позволяют уменьшить подлежащее измерению напряжение до значения, соответствующего номинальному напряжению данного вольтметра (предельного напряжения на его шкале). Отношение входного напряжения делителя U1 к выходному U2 (рис. 333, а) называетсякоэффициентом деления. При холостом ходе U1/U2 = (R1+R2)/R2 = 1 + R1/R2. В делителях напряжения это отношение может быть выбрано равным 10, 100, 500 и т. д. в зависимости от того, к каким
    Рис. 333. Схемы включения делителей напряжения
    выводам делителя подключен вольтметр (рис. 333,б). Делитель напряжения вносит малую погрешность в измерения только в том случае, если сопротивление вольтметра Rv достаточно велико (ток, проходящий через делитель, мал), а сопротивление источника, к которому подключен делитель, мало.
    Измерительные трансформаторы.Для включения электроизмерительных приборов в цепи переменного тока служат измерительные трансформаторы, обеспечивающие безопасность обслуживающего персонала при выполнении электрических измерений в цепях высокого напряжения. Включение электроизмерительных приборов в эти цепи без таких трансформаторов запрещается правилами техники безопасности. Кроме того, измерительные трансформаторы расширяют пределы измерения приборов, т. е. позволяют измерять большие токи и напряжения с помощью несложных приборов, рассчитанных для измерения малых токов и напряжений.
    Измерительные трансформаторы подразделяют на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Трансформатор напряжения 1 (рис. 334, а) служит для подключения вольтметров и других приборов, которые должны реагировать на напряжение. Его выполняют, как обычный двухобмоточный понижающий трансформатор: первичную обмотку подключают к двум точкам, между которыми требуется измерить напряжение, а вторичную — к вольтметру 2.
    На схемах измерительный трансформатор напряжения изображают как обычный трансформатор (на рис. 334, а показано в круге).
    Так как сопротивление обмотки вольтметра, подключаемого к трансформатору напряжения, велико, трансформатор практически работает в режиме холостого хода, и можно с достаточной степенью точности считать, что напряжения U1 и U2 на первичной и вторичной обмотках будут прямо пропорциональны числу витков ?1 и ?2 обеих обмоток трансформатора, т. е.
    U1/U2 = ?1/?2 = n (108)
    Таким образом, подобрав соответствующее число витков ?1 и ?2 обмоток трансформатора, можно измерять высокие напряжения, подавая на электроизмерительный прибор небольшие напряжения.
    Напряжение U1 может быть определено умножением измеренного вторичного напряжения U2 на коэффициент трансформации трансформатора n.
    Вольтметры, предназначенные для постоянной работы с трансформаторами напряжения, градуируют на заводе с учетом коэффициента трансформации, и значения измеряемого напряжения могут быть непосредственно отсчитаны по шкале прибора.
    Для предотвращения опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае повреждения изоляции трансформатора один выэод его вторичной обмотки и стальной кожух трансформатора должны быть заземлены.
    Трансформатор тока 3 (рис. 334,б) служит для подключения амперметров и других приборов, которые должны реагировать на протекающий по цепи переменный ток. Его выполняют в виде
    Рис. 334. Включение электроизмерительных приборов посредством измерительных трансформаторов напряжения (а) и тока (б)
    обычного двухобмоточного повышающего трансформатора; первичную обмотку включают последовательно в цепь измеряемого тока, к вторичной обмотке подключают амперметр 4.
    Схемное обозначение измерительных трансформаторов тока показано на рис. 334, б в круге.
    Так как сопротивление обмотки амперметра, подключаемого к трансформатору тока, обычно мало, трансформатор практически работает в режиме короткого замыкания, и с достаточной степенью точности можно считать, что токи I1 и I2, проходящие по его обмоткам, будут обратно пропорциональны числу витков ?1 и ?2 этих обмоток, т.е.
    I1/I2 = ?1/?2 = n (109)
    Следовательно, подобрав соответствующим образом число витков ?1 и ?2 обмоток трансформатора, можно измерять большие токи I1, пропуская через электроизмерительный прибор малые токи I2. Ток I1 может быть при этом определен умножением измеренного вторичного тока I2 на величину n.
    Амперметры, предназначенные для постоянной работы совместно с трансформаторами тока, градуируют на заводе с учетом коэффициента трансформации, и значения измеряемого тока I1могут быть непосредственно отсчитаны по шкале прибора.
    Для предотвращения опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае повреждения изоляции трансформатора один из зажимов вторичной обмотки и кожух трансформатора заземляют.
    На э. п. с. применяют так называемые проходные трансформаторы тока (рис. 335). В таком трансформаторе магнитопровод 3 и вторичная обмотка 2 смонтированы на проходном изоляторе 4, служащем для ввода высокого напряжения в кузов, а роль первичной обмотки трансформатора выполняет медный стержень 1, проходящий внутри изолятора.
    Условия работы трансформаторов тока отличаются от обычных. Например, размыкание вторичной обмотки трансформатора тока при включенной первичной обмотке недопустимо, так как это вызовет значительное увеличение магнитного потока и, как следствие, температуры сердечника и обмотки трансформатора, т. е. выход его из строя. Кроме того, в разомкнутой вторичной обмотке трансформатора может индуцироваться большая э. д. с, опасная для персонала, производящего измерения.
    При включении приборов посредством измерительных трансформаторов возникают погрешности двух видов: погрешность в коэффициенте трансформации и угловая погрешность (при изменениях напряжения или тока отношенияU1/U2 и I1/I2 несколько изменяются и угол сдвига фаз между первичным и вторичным напряжениями и токами отклоняется от 180°). Эти погрешности возрастают при нагрузке трансформатора свыше номинальной. Угловая погрешность оказывает влияние на результаты измере-
    Рис. 335. Проходной измерительный трансформатор тока
    ний приборами, показания которых зависят от угла сдвига фаз между напряжением и током (например, ваттметров, счетчиков электрической энергии и пр.). В зависимости от допускаемых погрешностей измерительные трансформаторы подразделяют по классам точности. Класс точности (0,2; 0,5; 1 и т. д.) соответствует наибольшей допускаемой погрешности в коэффициенте трансформации в процентах от его номинального значения.
    Измерение методом амперметра и вольтметра. Сопротивление какой-либо электрической установки или участка электрической цепи можно определить с помощью амперметра и вольтметра, пользуясь законом Ома. При включении приборов по схеме рис. 339, а через амперметр проходит не только измеряемый ток Ix, но и ток Iv, протекающий через вольтметр. Поэтому сопротивление
    Rx = U / (I – U/Rv) (110)
    где Rv — сопротивление вольтметра.
    При включении приборов по схеме рис. 339, б вольтметр будет измерять не только падение напряжения Ux на определенном сопротивлении, но и падение напряжения в обмотке амперметра UA = IRА. Поэтому
    Rx = U/I – RА (111)
    где — сопротивление амперметра.
    В тех случаях, когда сопротивления приборов неизвестны и, следовательно, не могут быть учтены, нужно при измерении малых сопротивлений пользоваться схемой рис. 339,а, а при измерении больших сопротивлений — схемой рис. 339, б. При этом погрешность измерений, определяемая в первой схеме током Iv, а во второй — падением напряжения UА, будет невелика по сравнению с током Ix и напряжением Ux.
    Измерение сопротивлений электрическими мостами. Мостовая схема (рис. 340,а) состоит из источника питания, чувствительного прибора (гальванометра Г) и четырех резисторов, включаемых в плечи моста: с неизвестным сопротивлением Rx (R4) и известными сопротивлениями R1, R2, R3, которые могут при измерениях изменяться. Прибор включают в одну из диагоналей моста (измерительную), а источник питания — в другую (питающую).
    Сопротивления R1 R2 и R3 можно подобрать такими, что при замыкании контакта В показания прибора будут равны нулю (в та-
    Рис. 339. Схемы для измерения сопротивления методом амперметра и вольтметра
    Рис. 340. Мостовые схемы постоянного тока, применяемые для измерения сопротивлений
    ком случае принято говорить, что мост уравновешен). При этом неизвестное сопротивление
    Rx = (R1/R2)R3 (112)
    В некоторых мостах отношение плеч R1/R2 установлено постоянным, а равновесие моста достигается только подбором сопротивления R3. В других, наоборот, сопротивление R3 постоянно, а равновесие достигается подбором сопротивлений R1 и R2.
    Измерение сопротивления мостом постоянного тока осуществляется следующим образом. К зажимам 1 и 2 присоединяют неизвестное сопротивление Rx (например, обмотку электрической машины или аппарата), к зажимам 3 и 4 — гальванометр, а к зажимам 5 и 6 — источник питания (сухой гальванический элемент или аккумулятор). Затем, изменяя сопротивления R1, R2 и R3 (в качестве которых используют магазины сопротивлений, переключаемые соответствующими контактами), добиваются равновесия моста, которое определяется по нулевому показанию гальванометра (при замкнутом контакте В).
    Существуют различные конструкции мостов постоянного тока, при использовании которых не требуется выполнять вычисления, так как неизвестное сопротивление Rx отсчитывают по шкале прибора. Смонтированные в них магазины сопротивлений позволяют измерять сопротивления от 10 до 100 000 Ом.
    При измерении малых сопротивлений обычными мостами сопротивления соединительных проводов и контактных соединений вносят большие погрешности в результаты измерения. Для их устранения применяют двойные мосты постоянного тока (рис. 340,б). В этих мостах провода, соединяющие резистор с измеряемым сопротивлением Rx и некоторый образцовый резистор с сопротивлением R0 с другими резисторами моста, и их контактные соединения оказываются включенными последовательно с резисторами соответствующих плеч, сопротивление которых устанавливается не менее 10 Ом. Поэтому они практически не влияют на результаты измерений. Провода же, соединяющие резисторы с сопротивлениями Rx и R0, входят в цепь питания и не влияют на условия равновесия моста. Поэтому точность измерения малых сопротивлений довольно высокая. Мост выполняют так, чтобы при регулировках его соблюдались следующие условия: R1 = R2 и R3 = R4. В этом случае
    Rx = R0R1/R4 (113)
    Двойные мосты позволяют измерить сопротивления от 10 до 0,000001 Ом.
    Если мост не уравновешен, то стрелка в гальванометре будет отклоняться от нулевого положения, так как ток измерительной диагонали при неизменных значениях сопротивлений R1, R2, R3 и э. д. с. источника тока будет зависеть только от изменения сопротивления Rx. Это позволяет проградуировать шкалу гальванометра в единицах сопротивления Rx или каких-либо других единицах (температура, давление и пр.), от которых зависит это сопротивление. Поэтому неуравновешенный мост постоянного тока широко используют в различных устройствах для измерения неэлектрических величин электрическими методами.
    Применяют также различные мосты переменного тока, которые дают возможность измерить с большой точностью индуктивности и емкости.
    Измерение омметром. Омметр представляет собой миллиамперметр 1 с магнитоэлектрическим измерительным механизмом и включается последовательно с измеряемым сопротивлением Rx (рис. 341) и добавочным резистором RД в цепь постоянного тока. При неизменных э. д. с. источника и сопротивления резистора RД ток в цепи зависит только от сопротивления Rx. Это позволяет отградуировать шкалу прибора непосредственно в омах. Если выходные зажимы прибора 2 и 3 замкнуты накоротко (см. штриховую линию), то ток I в цепи максимален и стрелка прибора отклоняется вправо на наибольший угол; на шкале этому соответствует сопротивление, равное нулю. Если цепь прибора разомкнута, то I = 0 и стрелка находится в начале шкалы; этому положению соответствует сопротивление, равное бесконечности.
    Питание прибора осуществляется от сухого гальванического элемента 4, который устанавливается в корпусе прибора. Прибор будет давать правильные показания только в том случае, если источник тока имеет неизменную э. д. с. (такую же, как и при градуировке шкалы прибора). В некоторых омметрах имеются два или несколько пределов измерения, например от 0 до 100 Ом и от 0 до 10 000 Ом. В зависимости от этого резистор с измеряемым сопротивлением Rx подключают к различным зажимам.
    Измерение больших сопротивлений мегаомметрами.Для измерения сопротивления изоляции чаще всего применяют мегаомметры магнитоэлектрической системы. В качестве измерительного механизма в них использован логометр 2 (рис. 342), показания кото-
    Рис. 341. Схема включения омметра
    Рис. 342. Устройство мегаомметра
    рого не зависят от напряжения источника тока, питающего измерительные цепи. Катушки 1 и 3 прибора находятся в магнитном поле постоянного магнита и подключены к общему источнику питания 4.
    Последовательно с одной катушкой включают добавочный резистор Rд, в цепь другой катушки — резистор сопротивлением Rx.
    В качестве источника тока обычно используют небольшой генератор 4 постоянного тока, называемый индуктором; якорь генератора приводят во вращение рукояткой, соединенной с ним через редуктор. Индукторы имеют значительные напряжения от 250 до 2500 В, благодаря чему мегаомметром можно измерять большие сопротивления.
    При взаимодействии протекающих по катушкам токов I1 и I2 с магнитным полем постоянного магнита создаются два противоположно направленных момента М1 и М2, под влиянием которых подвижная часть прибора и стрелка будут занимать определенное положение. Как было показано в § 100, положение подвижной
    Рис. 343. Общий вид мегаомметра (а) и его упрощенная схема (б)
    части логометра зависит от отношения I1/I2. Следовательно, при изменении Rx будет изменяться угол ? отклонения стрелки. Шкала мегаомметра градуируется непосредственно в килоомах или мегаомах (рис. 343, а).
    Чтобы измерить сопротивление изоляции между проводами, необходимо отключить их от источника тока (от сети) и присоединить один провод к зажиму Л (линия) (рис. 343,б), а другой — к зажиму 3 (земля). Затем, вращая рукоятку индуктора 1 мегаомметра, определяют по шкале логометра 2 сопротивление изоляции. Имеющийся в приборе переключатель 3 позволяет изменять пределы измерения. Напряжение индуктора, а следовательно, частота вращения его рукоятки теоретически не оказывают влияние на результаты измерений, но практически рекомендуется вращать ее более или менее равномерно.
    При измерении сопротивления изоляции между обмотками электрической машины отсоединяют их друг от друга и соединяют одну из них с зажимом Л, а другую с зажимом 3, после чего, вращая рукоятку индуктора, определяют сопротивление изоляции. При измерении сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса его соединяют с зажимом 3, а обмотку — с зажимом Л.

  9. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *