Вимірювання струму і напруги

Вимірювання струму. Для вимірювання струму в колі, амперметр 2 (рис. 2, а) або міліамперметр включають в електричний ланцюг послідовно з приймачем 3 електричної енергії.

Для того щоб включення амперметра не впливало на роботу електричних установок і він не створював великих втрат енергії, амперметри виконують з малим внутрішнім опором. Тому практично опір його можна вважати рівним нулю і нехтувати викликається ним падінням напруги. Амперметр можна включати в ланцюг тільки послідовно з навантаженням. Якщо амперметр підключити до розетки 1, то через котушку приладу піде дуже великий струм (опір амперметра мало) і вона згорить.

Для розширення меж вимірювання амперметрів, призначених для роботи в ланцюгах постійного струму, їх включають в ланцюг паралельно шунт у 4 (рис. 2, б). При цьому через прилад проходить тільки частина IА вимірюваного струму I, обернено пропорційна його опору RА. Б про більша частина Iш цього струму проходить через шунт. Прилад вимірює падіння напруги на шунт, залежне від проходить через шунт струму, т. Е. Використовується в якості мілівольтметра. Шкала приладу градуюється в амперах. Знаючи опору приладу RA і шунта Rш можна по току IА, зафіксованому приладом, визначити вимірюваний струм:

I = IА (RА + Rш) / Rш = IАn (105)

де n = I / IА = (RA + Rш) / Rш - коефіцієнт шунтування. Його зазвичай вибирають рівним або кратним 10. Опір шунта, необхідне для вимірювання струму I, в n раз більшого, ніж струм приладу IА,

Rш = RA / (n-1) (106)

Конструктивно шунти або монтують в корпус приладу (шунти на струми до 50 А), або встановлюють поза ним і з'єднують з приладом проводами. Якщо прилад призначений для постійної роботи з шунтом, то шкала його градуюється відразу в значеннях вимірюваного струму з урахуванням коефіцієнта шунтування і ніяких розрахунків для визначення струму виконувати не потрібно. У разі застосування зовнішніх (окремих від приладів) шунтів на них вказують номінальний струм, на який вони розраховані, і номінальну напругу на затискачах (калібровані шунти). Згідно зі стандартами це напруга може дорівнювати 45, 75, 100 і 150 мВ. Шунти підбирають до приладів так, щоб при номінальній напрузі на затискачах шунта стрілка приладу відхилялася на всю шкалу. Отже, номінальні напруги приладу і шунта повинні бути однаковими. Є також індивідуальні шунти, призначені для роботи з певним приладом. Шунти ділять на п'ять класів точності (0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5). Позначення класу відповідає допустимої похибки у відсотках.

Для того щоб підвищення температури шунта при проходженні по ньому струму не впливало на показники приладу, шунти виготовляють з матеріалів з великим питомим опором і малим температурним коефіцієнтом (константан, манганін, нікелін та ін.). Для зменшення впливу температури на показання амперметра послідовно з котушкою приладу в деяких випадках включають додатковий резистор з Констан-тана або іншого подібного матеріалу.

Мал. 2. Схеми для вимірювання струму (а, б) і напруги (в, г)

Вимірювання напруги. Для вимірювання напруги U, що діє між будь-якими двома точками електричного кола, вольтметр 2 (рис. 2, в) приєднують до цих крапок, т. Е. Паралельно джерелу 1 електричної енергії або приймача 3.

Для того щоб включення вольтметра не впливало на роботу електричних установок і він не створював великих втрат енергії, вольтметри виконують з великим опором. Тому практично можна нехтувати проходять по вольтметру струмом.

Для розширення меж вимірювання вольтметрів послідовно з обмоткою приладу включають додатковий резистор 4 (Rд) (рис. 2, г). При цьому на прилад доводиться лише частина Uv вимірюваної напруги U, пропорційна опору приладу Rv.

Знаючи опір додаткового резистора і вольтметра, можна за значенням напруги Uv, фіксованої вольтметром, визначити напруга, що діє в ланцюзі:

U = (R v + R д) / R v * U v = nU v (107)

Величина n = U / Uv = (Rv + Rд) / Rv показує, у скільки разів вимірювана напруга U більше напруги Uv, що припадає на прилад, т. Е. У скільки разів збільшується межа вимірювання напруги вольтметром при застосуванні додаткового резистора.

Опір додаткового резистора, необхідне для вимірювання напруги U, в п разів більші напруги приладу Uv, визначається за формулою Rд = (n- 1) Rv.

Додатковий резистор може вбудовуватися в прилад і одночасно використовуватися для зменшення впливу температури навколишнього середовища на показання приладу. Для цієї мети резистор виконується з матеріалу, що має малий температурний коефіцієнт, і його опір значно перевищує опір котушки, внаслідок чого загальний опір приладу стає майже незалежним від зміни температури. За точністю додаткові резистори підрозділяються на ті ж класи точності, що і шунти.

Подільники напруги. Для розширення меж вимірювання вольтметрів застосовують також подільники напруги. Вони дозволяють зменшити підлягає вимірюванню напруга до значення, відповідного номінальній напрузі даного вольтметра (граничної напруги на його шкалі). Ставлення вхідної напруги дільника U1 до вихідного U2 (рис. 3, а) називається коефіцієнтом розподілу. При холостому ході U1 / U2 = (R1 + R2) / R2 = 1 + R1 / R2. У делителях напруги це відношення може бути вибрано рівним 10, 100, 500 і т. Д. В залежності від того, до яких

Мал. 3. Схеми включення дільників напруги

висновків подільника підключений вольтметр (рис. 3, б). Дільник напруги вносить малу похибку в вимірювання тільки в тому випадку, якщо опір вольтметра Rv досить велике (струм, що проходить через дільник, малий), а опір джерела, до якого підключений дільник, мало.

Вимірювальні трансформатори. Для включення приладів в колі змінного струму служать вимірювальні трансформатори, що забезпечують безпеку обслуговуючого персоналу при виконанні електричних вимірювань в ланцюгах високої напруги. Включення приладів в ці ланцюги без таких трансформаторів забороняється правилами техніки безпеки. Крім того, вимірювальні трансформатори розширюють межі вимірювання приладів, т. Е. Дозволяють вимірювати великі струми і напруги за допомогою нескладних приладів, розрахованих для вимірювання малих струмів і напруг.

Вимірювальні трансформатори підрозділяють на трансформатори напруги і трансформатори струму. Трансформатор напруги 1 (рис. 4, а) служить для підключення вольтметрів та інших приладів, які повинні реагувати на напругу. Його виконують, як звичайний двохобмотувальні понижуючий трансформатор: первинну обмотку підключають до двох точках, між якими потрібно виміряти напругу, а вторинну - до вольтметру 2.

На схемах вимірювальний трансформатор напруги зображують як звичайний трансформатор (на рис. 4, а показано в колі).

Так як опір обмотки вольтметра, що підключається до трансформатора напруги, велике, трансформатор практично працює в режимі холостого ходу, і можна з достатнім ступенем точності вважати, що напруги U1 і U2 на первинній та вторинній обмотках будуть прямо пропорційні числу витків w1 і w2 обох обмоток трансформатора , т. е.

U1 / U2 = w1 / w2 = n (108)

Таким чином, підібравши відповідне число витків w1 і w2 обмоток трансформатора, можна вимірювати високі напруги, подаючи на електровимірювальні прилади невеликі напруги.

Напруга U1 може бути визначено множенням виміряного вторинної напруги U2 на коефіцієнт трансформації трансформатора n.

Вольтметри, призначені для постійної роботи з трансформаторами напруги, градуируют на заводі з урахуванням коефіцієнта трансформації, і значення вимірюваної напруги можуть бути безпосередньо відрахувати по шкалі приладу.

Для запобігання небезпеки поразки обслуговуючого персоналу електричним струмом в разі пошкодження ізоляції трансформатора один виеод його вторинної обмотки і сталевий кожух трансформатора повинні бути заземлені.

Трансформатор струму 3 (рис. 4, б) служить для підключення амперметрів і інших приладів, які повинні реагувати на що протікає по ланцюгу змінний струм. Його виконують у вигляді

Мал. 4. Включення приладів за допомогою вимірювальних трансформаторів напруги (а) і струму (б)

звичайного двохобмотувальні трансформатора; первинну обмотку включають послідовно в ланцюг вимірюваного струму, до вторинної обмотці підключають амперметр 4.

Схемне позначення вимірювальних трансформаторів струму показано на рис. 4, б в колі.

Так як опір обмотки амперметра, що підключається до трансформатора струму, зазвичай мало, трансформатор практично працює в режимі короткого замикання, і з достатнім ступенем точності можна вважати, що струми I1 і I2, що проходять по його обмотках, будуть обернено пропорційні числу витків w1 і w2 цих обмоток, тобто

I1 / I2 = w1 / w2 = n (109)

Отже, підібравши відповідним чином число витків w1 і w2 обмоток трансформатора, можна вимірювати великі струми I1, пропускаючи через електровимірювальні прилади малі струми I2. Струм I1 може бути при цьому визначено множенням виміряного вторинного струму I2 на величину n.

Амперметри, призначені для постійної роботи спільно з трансформаторами струму, градуируют на заводі з урахуванням коефіцієнта трансформації, і значення вимірюваного струму I1 можуть бути безпосередньо відрахувати по шкалі приладу.

Для запобігання небезпеки поразки обслуговуючого персоналу електричним струмом в разі пошкодження ізоляції трансформатора один із затискачів вторинної обмотки і кожух трансформатора заземлюють.

На е. п. с. застосовують так звані прохідні трансформатори струму (рис. 5). В такому трансформаторі муздрамтеатр 3 і вторинна обмотка 2 змонтовані на прохідному ізоляторі 4, який слугує для введення високої напруги в кузов, а роль первинної обмотки трансформатора виконує мідний стрижень 1, що проходить всередині ізолятора.

Умови роботи трансформаторів струму відрізняються від звичайних. Наприклад, розмикання вторинної обмотки трансформатора струму при включеній первинної обмотці неприпустимо, оскільки це викличе значне збільшення магнітного потоку і, як наслідок, температури сердечника і обмотки трансформатора, т. Е. Вихід його з ладу. Крім того, в розімкнутої вторинної обмотці трансформатора може індукувати велика е. д. з, небезпечна для персоналу, що проводить вимірювання.

При включенні приладів за допомогою вимірювальних трансформаторів виникають похибки двох видів: похибка в коефіцієнті трансформації і кутова похибка (при змінах напруги або струму отношеніяU1 / U2 і I1 / I2 дещо змінюються і кут зсуву фаз між первинним і вторинним напругою і струмами відхиляється від 180 °). Ці похибки зростають при навантаженні трансформатора понад номінальної. Кутова похибка впливає на результати вимірю-

Мал. 5. Прохідний вимірювальний трансформатор струму

ний приладами, показання яких залежать від кута зсуву фаз між напругою і струмом (наприклад, ватметрів, лічильників електричної енергії та ін.). Залежно від похибок вимірювальні трансформатори підрозділяють по класах точності. Клас точності (0,2; 0,5; 1 і т. Д.) Відповідає найбільшій допустимої похибки в коефіцієнті трансформації в процентах від його номінального значення.

що будь-яка розумна людина скаже, що не може бути посмішки без кота і диму без вогню, щось там, в космосі, мабуть, тепле, яке випромінює ЕМ-хвилі, який відповідає температурі 2.7ºК. Дійсно, спостерігається космічне мікрохвильове випромінювання (CMB) є теплове випромінювання частинок ефіру, що мають температуру 2.7ºK. Ще на початку ХХ століття великі хіміки і фізики Д. І. Менделєєв і Вальтер Нернст передбачили, що таке випромінювання (температура) має виявлятися в космосі. У 1933 році проф. Еріх регенера з Штуттгарта за допомогою стратосферних зондів виміряв цю температуру . Його вимірювання дали 2.8ºK - практично точне сучасне значення. Детальніше читайте в FAQ по ефірної фізиці . НОВИНИ ФОРУМУ
Лицарі теорії ефіру 13.06.2019 - 5:11: ЕКОЛОГІЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМА ГЛОБАЛЬНОЇ ЗАГИБЕЛІ бджіл ТА ІНШИХ запилювачів РОСЛИН - Карім_Хайдаров.
12.06.2019 - 9:05: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема державного тероризму - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:05: ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ФІЗИКА - Experimental Physics -> Експерименти Серлі і його послідовників з магнітами - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:03: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Андрія Маклакова - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:23: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від В'ячеслава Осієвського - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:18: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Світлани Віслобоковой - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 6:28: Астрофізики - Astrophysics -> До 110 річчя Тунгускою катастрофи - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 21:23: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Володимира Васильовича Квачкова - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:27: СОВІСТЬ - Conscience -> Вищий розум - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:24: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ страви - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:14: СОВІСТЬ - Conscience -> РОСІЙСЬКИЙ СВІТ - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 8:40: ЕКОНОМІКА І ФІНАНСИ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС СВІТОВОЇ ФІНАНСОВОЇ СИСТЕМИ - Карім_Хайдаров.