Предел измерения амперметра: Предел измерения амперметра 5 А, число делений шкалы 100, внутреннее сопротивление

Содержание

Предел измерения амперметра 5 А, число делений шкалы 100, внутреннее сопротивление

Условие задачи:

Предел измерения амперметра 5 А, число делений шкалы 100, внутреннее сопротивление 1 Ом. Определить цену деления амперметра, если он включен с шунтом, сопротивление которого 0,02 Ом.

Задача №7.5.17 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(I_0=5\) А, \(N=100\), \(R_А=1\) Ом, \(R_ш=0,02\) Ом, \(I_{дел}-?\)

Решение задачи:

Для измерения силы тока на каком-либо участке электрической цепи используют амперметр, его располагают на том участке, где и нужно измерить величину силы тока. Если предел измерения амперметра (т.е. максимальное значение силы тока, которое может измерить амперметр) не позволяет измерить силу тока на этом участке, то к амперметру параллельно подключают шунт сопротивлением \(R_{ш}\). Шунт уменьшает силу тока на амперметре.

Чтобы найти цену деления зашунтированного амперметра \(I_{дел}\), нужно воспользоваться следующей формулой:

\[{I_{дел}} = \frac{I}{N}\;\;\;\;(1)\]

Так как амперметр и шунт соединены параллельно, то на них одинаковое напряжение \(U\). Сила тока на амперметре не должна превышать предела измерения \(I_0\), тогда на шунте сила тока будет равна \(\left( {I – {I_0}} \right)\). Здесь \(I\) – сила тока на том участке, где нужно произвести измерение. Поэтому:

\[\left\{ \begin{gathered}
U = {I_0}{R_А} \hfill \\
U = \left( {I – {I_0}} \right){R_ш} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]

Тогда, очевидно, имеем:

\[{I_0}{R_А} = \left( {I – {I_0}} \right){R_ш}\]

Теперь раскроем скобки в правой части полученного равенства:

\[{I_0}{R_А} = I{R_ш} – {I_0}{R_ш}\]

\[{I_0}{R_А} + {I_0}{R_ш} = I{R_ш}\]

\[{I_0}\left( {{R_А} + {R_ш}} \right) = I{R_ш}\]

Значит предел измерения \(I\) зашунтированного амперметра можно найти так:

\[I = \frac{{{I_0}\left( {{R_А} + {R_ш}} \right)}}{{{R_ш}}}\]

Полученное выражение подставим в формулу (1), так мы получим решение этой задачи в общем виде:

\[{I_{дел}} = \frac{{{I_0}\left( {{R_А} + {R_ш}} \right)}}{{N{R_ш}}}\]

Посчитаем численный ответ:

\[{I_{дел}} = \frac{{5 \cdot \left( {1 + 0,02} \right)}}{{100 \cdot 0,02}} = 2,55\;А\]

Ответ: 2,55 А.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Пределы — измерение — амперметр

Пределы — измерение — амперметр

Cтраница 1

Пределы измерения амперметров: 0 5; 1, 2, 5, 10, 20 а, включение приборов — непосредственное: 30, 50 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750, 1000, 1500 а, включение приборов — с наружным шунтом 75 мв.  [1]

Пределы измерения амперметров: 0, 5; 1, 2, 5, 10, 20 а, включение приборов — непосредственное: 30, 50 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750, 1000, 1500 а, включение приборов — с наружным шунтом 75 мв.  [2]

Пределы измерения амперметров типа М1500 и М1600 имеют следующие значения: 5, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 500 и 750 а; 1; 1 5; 2, 3, 4, 5, 6 и 7 5 ка.  [3]

Трансформаторы тока позволяют расширить пределы измерения амперметров. Вторичная обмотка замыкается на амперметр. Так как сопротивление обмотки амперметра мало, трансформатор практически работает в режиме короткого замыкания. По первичной обмотке трансформатора протекает весь ток нагрузки. Число витков первичной обмотки очень мало, нередко применяются одновитковые трансформаторы. Вторичная обмотка, наоборот, имеет большое количество витков.  [4]

Формула (25.20) позволяет рассчитать сопротивление шунта, расширяющего

пределы измерения амперметра в п раз.  [6]

При выборе амперметра для системы электрооборудования следует учитывать, что пределы измерения амперметра должны соответствовать току полной нагрузки генератора. Все амперметры, независимо от пределов измерения, имеют одну и ту же конструкцию механизма и отличаются друг от друга выполнением шкалы, наличием незначительных дополнительных устройств, габаритными, установочными размерами и способами крепления.  [8]

Образцовые резисторы rl и г2 ( рис. 49) позволяют расширить пределы измерения амперметра и вольтметра. Цепь на рис. 49, а используется для измерения тока 8 А, цепь на рис. 49, б — для измерения напряжения 400 В.  [9]

Образцовые резисторы R и RZ ( рис. 61) позволяют расширить пределы измерения амперметра и вольтметра. Цепь на рис. 61 а используется для измерения тока 8 А, цепь на рис. 61 6 — для измерения напряжения 400 В.  [11]

Если такой измерительный прибор нужно приспособить для измерения значительной силы тока — расширить пределы измерения амперметра, TJ он снабжается шунтом.  [12]

Пределы изменения токов при насторйке реле, как правило, не укладываются в пределы измерений амперметров, применяемых на практике.  [14]

Пределы измерения амперметров с простыми шунтами ( рис. 8 — 7, о) можно изменять лишь после обесточивания измеряемой цепи ( или необходим безобрывной переключатель пределов), так как в противном случае возможны многократная перегрузка измерителя и перегорание его рамки ( катушки) или токо-подводящих пружин.  

Предел измерения амперметра с внутренним сопротивлением 0,4 Ом 2 А. Какое шунтирующее

Условие задачи:

Предел измерения амперметра с внутренним сопротивлением 0,4 Ом 2 А. Какое шунтирующее сопротивление необходимо добавить, чтобы увеличить предел до 10 А?

Задача №7.5.10 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(R_А=0,4\) Ом, \(I_0=2\) А, \(I=10\) А, \(R_ш-?\)

Решение задачи:

Для измерения силы тока на каком-либо участке электрической цепи используют амперметр, его располагают на том участке, где и нужно измерить величину силы тока. Если предел измерения амперметра (т.е. максимальное значение силы тока, которое может измерить амперметр) не позволяет измерить силу тока на этом участке, то к амперметру параллельно подключают шунт сопротивлением \(R_{ш}\). Шунт уменьшает силу тока на амперметре.

При этом величину сопротивления шунта можно определить из следующих соображений. Так как амперметр и шунт соединены параллельно, то на них одинаковое напряжение \(U\). Сила тока на амперметре не должна превышать предела измерения \(I_0\), тогда на шунте сила тока будет равна \(\left( {I – {I_0}} \right)\). Здесь \(I\) – сила тока на том участке, где нужно произвести измерение (измеряемая сила тока). Поэтому:

\[\left\{ \begin{gathered}
U = {I_0}{R_А} \hfill \\
U = \left( {I – {I_0}} \right){R_ш} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]

Тогда, очевидно, имеем:

\[{I_0}{R_А} = \left( {I – {I_0}} \right){R_ш}\]

В итоге получим такую формулу для расчета сопротивления шунта \(R_ш\):

\[{R_ш} = \frac{{{I_0}{R_А}}}{{I – {I_0}}}\]

Подставим численные данные задачи в эту формулу и посчитаем ответ:

\[{R_ш} = \frac{{2 \cdot 0,4}}{{10 – 2}} = 0,1\;Ом = 100\;мОм\]

Ответ: 100 мОм.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Расширение пределов измерения амперметров и вольтметров

 

Для получения высокой точности и чувствительности магнитоэлектрических приборов их подвижные обмотки выполняют по возможности легкими из очень тонкой изолированной проволоки.

 

Такие обмотки допускают очень незначительные по величине токи, не превышающие 30 мА, при этом сопротивление самих обмоток получается равным примерно 5 Ом.

 

Таким образом, магнитоэлектрическим прибором можно измерять ток не более 30 мА, а напряжение – не выше 150 мВ, так как

 

U = I × R = 30 × 5 = 150 мВ

 

Для расширения пределов измерения амперметра применяют шунты, шунты имеют очень малое сопротивление (десятые, сотые доли ома) и включаются параллельно обмотке амперметра. Величина шунта RШ определяется по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где RШ – сопротивление шунта;

 

 RA – сопротивление амперметра;

 

 n – коэффициент расширения пределов измерения тока амперметром.

 

 

где I – измеряемый ток;

 

 IA – максимально допустимый ток амперметра.

 

Для расширения пределов измерения вольтметров применяют добавочные сопротивления, которые имеют большое сопротивление (десятки килоом), и которые включают последовательно с обмоткой вольтметра. Величина добавочного сопротивления RД определяется по формуле:

 

 

 

 

 

где RД – добавочное сопротивление;

 

 RV – сопротивление вольтметра;

 

 n – коэффициент расширения пределов измерения напряжения вольтметром.

 

 

где U – измеряемое напряжение;

 UV – максимально допустимое напряжение вольтметра.

Измерение силы тока. расширение пределов измерения

Воздействие магнитного поля на вихревые токи пропорциональ­но произведению мгновенных значений тока и напряжения, т. е. пропорционально мощности, следовательно, на диск воздействует вращающий момент, пропорциональный мощности:

где Квр — постоянный коэффициент.

Диск счетчика при своем вращении проходит между полюсами постоянного тормозного магнита 5 и пересекает его магнитные линии. В результате этого постоянный магнит также индуктирует в диске вихревые токи. Взаимодействие магнитного поля постоян­ного магнита и вихревых токов создает необходимое торможение Диска, пропорциональное скорости его вращения.

§ 72. ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА. РАСШИРЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ

АМПЕРМЕТРА

Для измерения силы тока в электрических цепях служат ампер­метры, миллиамперметры и микроамперметры различных систем. Их включают в цепь последовательно, и через прибор проходит весь ток, протекающий в цепи.

При различных электрических измерениях весьма важно, чтобы измерительный прибор как можно меньше изменял электрический режим цепи, в которую его включают. По этой причине амперметр должен обладать незначительным сопротивлением по сравнению с сопротивлением цепи. Пусть в электрическую цепь включен источ­ник электрической энергии, напряжение которого U = 10 в. Сопро­тивление потребителя rп=20 ом. В этой цепи, согласно закону Ома, ток

Допустим, что обмотка миллиамперметра, которым следует из­мерить ток, имеет сопротивление

 rа=30 ом. Тогда при включении прибора в цепь в ней установится ток

Таким образом, если включить в цепь прибор с большим сопротив­лением, то нарушится ее электрический режим и сила тока будет измерена с ошибкой на 0,3 а.

Этот пример подтверждает, что желательно измерять силу тока в цепи таким прибором, у которого собственное сопротивление наи­меньшее. Присоединять амперметр к полюсам источника тока без нагрузки нельзя. Это объясняется тем, что по обмотке амперметра, имеющей малое сопротивление, в данном случае пройдет большой ток и она может перегореть. По той же причине нельзя включать амперметр параллельно нагрузке. По обмотке и отдельным элемен­там электроизмерительных приборов некоторых систем во избежа­ние возможности их порчи нельзя пропустить сколько-нибудь зна­чительный ток. В частности, это относится к спиральным пружинам и  подвижной  катушке  магнитоэлектрического прибора.

Если такой измерительный прибор нужно при­способить для измерения значительной силы то­ка — расширить пределы измерения амперметра, та он снабжается шунтом.

Шунт — это относительно малое, но точно из­вестное сопротивление (rш), присоединяемое параллельно измерительному механизму. Схема включения амперметра с шунтом показана на рис. 84. При таком включении шунта из n частей тока, протекающего в цепи, через прибор прохо­дит лишь одна его часть, а через шунт — остальные n-1 частей.

Это происходит потому, что сопротивление шунта меньше сопротивления амперметра n — 1 раз. Число n показыва­ет, во сколько раз нужно увеличить предел измерения амперметра. Таким образом, шунт служит для расширения пределов измерения прибора.

Пусть амперметр позволяет измерять силу тока Iа = 5 а, а в данном случае необходимо этим прибором измерить силу тока I=30 а. Значит,  нужно увеличить  предел  измерения  прибора  в

Если сопротивление амперметра rа = 0,15 ом, то  сопротивление шунта

После присоединения шунта к прибору каждое деление шкалы прибора будет соответствовать величине, в n раз большей, чем ука­зана на ней. В нашем случае, если стрелка прибора с шунтом установится на делении 5, это значит, что в цепи протекает ток  I=5xn = = 5×6= 30 а.

Шунт должен иметь четыре зажима, это необходимо для устра­нения влияния на сопротивление шунта переходных сопротивлений контактов. Шунты изготовляют из манганина — сплава, у которого температурный коэффициент сопротивления практически равен нулю.

§ 73. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ. РАСШИРЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ

ВОЛЬТМЕТРА

Для измерения напряжения служат вольтметры, милливольт­метры и микровольтметры различных систем. Эти приборы включа­ют параллельно нагрузке, а потому сопротивление их должно быть как можно больше. В связи с этим уменьшается достоверность про изведенного измерения.

Для расширения пределов измерения вольт­метра к обмотке измерительного механизма последовательно присоединяют многоомное сопротивление, носящее название добавочного сопротивления (rд). Схема включения вольт­метра с добавочным сопротивлением приведена на рис. 85.

При такой схеме из n частей напряжения, подлежащего измерению, на обмотку прибора приходится  лишь  одна  часть,  а  остальные n-1 частей – на добавочное сопротивление.  Это происходит пото­му, что сопротивление rд берется больше сопротивления вольтметра в n —1 раз, а при последовательном соединении напряжение  рас­пределяется пропорционально величине сопротивления.

Добавочное сопротивление

Общее измеренное напряжение равно сумме падения напряжения на этих сопротивлениях.

Число n показывает, во сколько раз расширяют предел измере­ния вольтметра.

Пусть имеющийся у нас вольтметр позволяет измерять напря­жение Uв  = 30 в, а необходимо измерить этим прибором напряже­ние U=120 в. Значит, нужно расширить  предел его измерения

Добавочное сопротивление, которое надо присоединить последо­вательно к вольтметру, можно определить по формуле

Если сопротивление вольтметра rв = 3000 ом, то для расширения предела измерения прибора в 4 раза необходимо, чтобы добавочное сопротивление

После присоединения к вольтметру добавочного сопротивления каждое деление шкалы прибора будет соответствовать величине, в n раз большей, чем указано на ней. Например, в нашем случае, если стрелка прибора установится на цифре 30, то это будет озна­чать, что напряжение

Добавочные сопротивления изготовляют чаще всего из манга­нина или константана. Оба эти материала имеют большое удельное сопротивление и малый температурный коэффициент сопротивле­ния.

Шунты и добавочные сопротивления могут быть установлены внутри корпуса прибора или подключаться к его зажимам на время измерений.

Расширение — предел — измерение — амперметр

Расширение — предел — измерение — амперметр

Cтраница 4

Измерительные трансформаторы тока ( сокращенно трансформаторы тока) применяются для расширения пределов измерения амперметров. С помощью измерительных трансформаторов измеряемый переменный ток уменьшается до значения, которое можно измерить амперметром с номинальными пределами шкалы, например 1 или 5 А. Трансформатор тока ( рис. 3.16) представляет собой замкнутый сердечник из электротехнической стали, на котором размещены две изолированные друг от друга обмотки. Первичная обмотка с числом витков w включается в измеряемую цепь с током 1, а вторичная — с числом витков w2 и током / 2 замкнута на амперметр.  [46]

Измерение тока в электрических цепях производится амперметрами, измерение ЭДС и напряжений — вольтметрами. Расширение пределов измерения амперметров в цепях постоянного тока осуществляется с помощью шунтов, а в цепях переменного тока — с помощью трансформаторов тока. Расширение пределов измерения вольтметров в цепях постоянного тока достигается применением добавочных сопротивлений, а в цепях переменного тока — трансформаторов напряжения.  [47]

Расширение пределов измерения амперметров достигается включением параллельно амперметру добавочного сопротивления, называемого шунтом. Расширение пределов измерения вольтметра достигается включением последовательно вольтметру добавочного сопротивления.  [48]

Для амперметра сечение провода выбирают так, чтобы окно катушки было заполнено проводом. Для расширения пределов измерения амперметров применяют измерительные трансформаторы тока.  [49]

Электрический ток в цепи измеряют последовательно включенным в нее амперметром. Для расширения пределов измерения амперметров используют шунты, которые включают в цепь последовательно, а амперметр — параллельно. Переменный ток, протекающий по сварочному проводу, измеряют переносными клещами, представляющими собой обычный трансформатор тока. Разъемный сердечник трансформатора охватывает провод, в котором измеряется ток.  [50]

Электрический так в цепи измеряют последовательно включенным в нее амперметром. Для расширения пределов измерения амперметров используют шунты, которые включают в цепь последовательно, а амперметр — параллельно. Переменный ток, протекающий по сварочному проводу, измеряют переносными клещами, представляющими собой обычный трансформатор тока. Разъемный сердечник трансформатора охватывает провод, в котором измеряется ток.  [51]

Ток, протекающий непосредственно через измерительный прибор, ограничен величиной от микроампер до нескольких ампер. Для расширения пределов измерения амперметров пользуются шунтами. Шунт — это сопротивление, выполненное из высокостабильного сплава с малым температурным коэффициентом сопротивления. Шунты снабжаются двумя парами зажимов. На рис. 10 — 1 показана схема включения амперметра с шунтом.  [53]

Амперметр для измерения тока включается в электрическую цепь последовательно. Для расширения пределов измерения амперметров постоянного тока применяют шунты, которые позволяют пропускать через прибор только часть измеряемого тока. Шунт представляет собой резистор, который включается в электрическую цепь последовательно ( рис. 15.15), а амперметр подключается параллельно шунту.  [55]

При использовании измерительных трансформаторов измерительные приборы и реле подключаются к вторичной обмотке измерительного трансформатора, надежно изолированной от первичной высоковольтной обмотки. Вторичные обмотки выполняются на малые напряжения, не опасные для обслуживающего персонала. Расширение пределов измерения амперметров при использовании шунтов в цепях переменного тока приводит к существенным погрешностям из-за индуктив-ностей обмотки амп

Расширение пределов измерения амперметра — Студопедия

Лекция Измерение электрического тока и напряжения, мощности и энергии, сопротивления

Измерение тока

Для измерения тока используется амперметр, включаемый в цепь последовательно с электроприемником. Показания амперметра позволяют судить с определенной погрешностью о токе IН протекающем через данный электроприемник–нагрузку RН.

При измерении переменного синусоидального токастрелкиприборов электромагнитной, электродинамической, выпрямительной и тепловой систем будут давать отклонения пропорционально действующему значению тока,и в этих значениях, как правило, градуируют шкалы таких приборов.

При измерении несинусоидального переменного токапоявляется дополнительная погрешность, вызванная влиянием высших гармоник в кривой тока на вращающий момент подвижной части и отклонение стрелки и, следовательно, на показания прибора.

Сопротивление измерительной катушки амперметра очень малои его последовательное включение с нагрузкой практически не вызывает увеличение сопротивления цепи и потери мощности. Так, внутреннее сопротивление амперметров колеблется от RА= 0,2 Ом (электромагнитные и электродинамические системы амперметров) до RА= 0,01 Ом (магнитоэлектрические приборы).

Расширение пределов измерения амперметра

Для расширения пределов измерения амперметров применяют шунты и измерительные трансформаторы тока.

Шунт представляет собой активное сопротивление (резистор) RШ сравнительно малой величины, включаемое параллельно к зажимам амперметра.


В том случае, когда сопротивление шунта RШ меньше сопротивления измерительной катушки амперметра RA, сравнительно большая часть измеряемого токаIН проходит через шунт, а в амперметр ответвляется только его небольшая часть IA, определяемая соотношением сопротивлений амперметра RA и шунта RШ:

Из этой формулы можно получить выражение для расчета необходимой величины сопротивления шунта:

Шкала амперметра с шунтом градуируется на полный ток IН, протекающий через нагрузку.

Таким образом, использование в амперметрах шунтов позволяет измерять большие постоянные или синусоидальные токи приборами, измерительные катушки которых рассчитаны на малые токи.

Измерение напряжения

Для измерения напряжения используются вольтметры. Зажимы этих приборов включаются параллельно нагрузке, как показано на рисунке ниже.


Чтобы включение вольтметра не приводило к изменению токов в цепи и режима работы нагрузки, его собственное сопротивление RB должно быть намного больше сопротивления нагрузки RH. Оно колеблется от 3–5 кОм (электромагнитные и электродинамические приборы) до 6–10 кОм (магнитоэлектрические приборы) и свыше 10 кОм (электронные приборы).

При включении вольтметра параллельно участку цепи отклонение его стрелки будет пропорционально напряжению на этом участке цепи. Вольтметры переменного тока указывают действующее значение измеряемого напряжения.

При ошибочном включении вольтметра, то есть последовательно с электроприемником, напряжение которого должно быть измерено, прибор не будет поврежден, так как через него будет протекать ничтожно малый ток из-за очень большого внутреннего сопротивления вольтметра. В то же время, показания вольтметра при таком включении будут неверны, так как напряжение на нагрузке значительно уменьшится (в сотни и тысячи раз), а вольтметр будет показывать напряжение, близкое к напряжению источника питания.

Расширение пределов измерения вольтметра

Для расширения пределов измерения вольтметра используют добавочное активное сопротивление RД, включаемое последовательно с измерительной катушкой вольтметра.

Величина добавочного сопротивления RД рассчитывается, исходя из требуемой кратности расширения предела измерения nu:

nu = UН/UB

по формуле: RД = RB (n-1),

где UН – измеряемое напряжение на нагрузке, UB – напряжение на вольтметре, RB – активное сопротивление измерительной катушки вольтметра.

С помощью разных добавочных сопротивлений можно получить многопредельный вольтметр с разной ценой деления шкалы.

Измерение мощности

Мощность РН, выделяемая в нагрузке с сопротивлением RН, может быть измеренакосвенным методом с помощью амперметра и вольтметра, так как РН = UI.

Более точно мощность можно измерить непосредственно электродинамическим ваттметром.

Вращающий момент подвижной катушки ваттметра пропорционален произведению токов в проводниках обеих катушек: МВР= К I IU,

где I – ток в неподвижной токовой катушке, практически равный току нагрузки; IU=U/RU – ток в подвижной катушке напряжения (причем IU<< I); RU – сопротивление цепи подвижной катушки напряжения (причем RU>>RН).

Следовательно МВР= К×I×U/RU=C×U×I = C×P, где С – коэффициент пропорциональности.

Таким образом, вращающий момент ваттметра пропорционален мощности Р и его шкала отградуирована непосредственно в ваттах или киловаттах.

Дляизмерения мощности в однофазной цеписинусоидального тока в основном используются электродинамические ваттметры, которые включают так же, как и при измерениях в цепи постоянного тока.

Ток IU в подвижной катушке пропорционален напряжению U и практически совпадает с ним по фазе, а ток I в неподвижной токовой обмотке равен току нагрузки. Поэтому вращающий момент ваттметра

МВР=CUIcosj = CP,

где j – угол сдвига фаз между U и I; С – коэффициент пропорциональности.

Зажимы токовой обмотки и обмотки напряжения ваттметра, помеченные звездочками (*) и называемыегенераторными,следует включать в электрическую цепь со стороны источника питания.

Дляизмерения активной мощности в трехфазной цепи переменного тока применяется несколько способов измерения мощности в зависимости от характера трехфазной нагрузки.

Присимметричной нагрузке активную мощность в трехфазной цепи можно измерить путемзамера мощности в одной фазе с помощью ваттметра.

После измерения мощности в одной из фаз РФ, соединенных звездой (U) или треугольником (D) показания ваттметра умножают на три, так как при симметричной нагрузке мощности всех трех фаз одинаковы:

РYсим=3РФ; РDсим=3РФ,

где РYсим и РDсим – активная мощность в трехфазной симметричной нагрузке соединенной звездой и треугольником, соответственно.

В трехпроводной трехфазной цепи при любой нагрузке (симметричной или несимметричной) и любом способе соединения электроприемников (звездой или треугольником) общую активную мощность трехфазной нагрузки можно измерять с помощьюдвух ваттметров.

При этом алгебраическая сумма активных мощностей РW1 и РW2 2-х ваттметров W1 и W2 равна активной мощности РY,D в трехпроводной трехфазной цепи при соответствующем способе соединения фаз (Y или D):

PY,D = PW1+PW2 = UABIAcosjA + UBCICcosjC.

Суммарная мощность двух ваттметров вычисляется с учетом знака мощностей этих ваттметров, как алгебраическая сумма. Практически, для отсчета отрицательной мощности по показаниям ваттметра необходимо изменить направление тока в обмотке напряжения, для чего переключатель направления тока на корпусе ваттметра надо переключить с «+» на «».

Измерить активную мощность в четырехпроводной трехфазной цепи при несимметричной нагрузке соединенной звездой можно тремя ваттметрами.

Поскольку, в этом случае каждый из ваттметров измеряет активную мощность одной фазы, то мощность в четырехпроводной трехфазной цепи:

РY = PA + PB + PC,

где PA, PB, PC – активные мощности фаз А, В, С, соответственно.

Применяются также специальные ваттметры трехфазного тока.

При измерении мощности в трехфазных цепях высокого напряжения и с большими токами ваттметры включаются через измерительные трансформаторы напряжения и трансформаторы тока.

Калибровка вольтметра, амперметра и ваттметра с помощью потенциометра

Калибровка — это процесс проверки точности результата путем сравнения его со стандартным значением. Другими словами, калибровка проверяет правильность прибора, сравнивая его с эталонным стандартом. Он помогает нам определить ошибку, возникающую при считывании, и регулирует напряжения для получения идеальных показаний.

Калибровка вольтметра

Схема калибровки вольтметра показана на рисунке ниже.

calibration-of-voltmeter Для схемы требуются два реостата, один для управления напряжением, а другой — для регулировки. Блок соотношения напряжений используется для понижения напряжения до подходящего значения. Точное значение вольтметра определяется путем измерения значения напряжения в максимально возможном диапазоне потенциометра.

Потенциометр измеряет максимально возможное значение напряжений. Отрицательная и положительная погрешность в показаниях вольтметра возникает, если показания потенциометра и вольтметра не равны.

Калибровка амперметра

На рисунке ниже показана схема калибровки амперметра.

calibration-of-an-ammeter-by-potentiometer Эталонное сопротивление последовательно подключается к калибруемому амперметру. Потенциометр используется для измерения напряжения на стандартном резисторе. Приведенная ниже формула определяет ток через стандартное сопротивление. calibration

Где,
В с — напряжение на стандартном резисторе, показанное потенциометром.
S — сопротивление штатного резистора

Этот метод калибровки амперметра очень точен, поскольку в этом методе значение стандартного сопротивления и напряжение на потенциометре точно известны прибору.

Калибровка ваттметра

На рисунке ниже показана схема, используемая для калибровки ваттметра.

calibration-of-wattmeter Стандартное сопротивление подключено последовательно с ваттметром, который необходимо откалибровать. Низкое напряжение подается на токовую катушку ваттметра.Реостат включен последовательно с катушкой для регулировки силы тока.

Цепь потенциала запитана от источника питания. Коробка для измерения соотношения напряжений используется для понижения напряжения, чтобы потенциометр мог легко считывать напряжение. Фактическое значение фактического значения напряжения и тока измеряется с помощью двухполюсного двухпозиционного переключателя. Сравнивается точное значение VI и значение ваттметра.

.

Что такое омметр? — Омметр определения, серии, шунтирующего и многодиапазонного типа

Определение: Измеритель , которого измеряет , сопротивление , и целостность электрической цепи и их компонентов. Такой тип счетчика известен как омметр. Его измеряет сопротивление в Ом. Микроомметр используется для измерения сопротивления потока , а мегаомметр измеряет высокое сопротивление цепи.Омметром пользоваться очень удобно, но менее точный .

Виды омметров

Омметр дает приблизительное значение сопротивления. Он очень портативный и поэтому используется в лаборатории. Он бывает трех типов; это последовательный омметр, шунтирующий омметр и многодиапазонный омметр. Подробное объяснение их типов дано ниже.

Омметр серии

В последовательном омметре компонент или цепь измерения сопротивления соединены последовательно с измерителем.Значение сопротивления измеряется с помощью механизма Д’Арсонваля, подключенного параллельно шунтирующему резистору R 2 . Параллельное сопротивление R 2 включено последовательно с сопротивлением R 1 и аккумулятором. Компонент, сопротивление которого используется для измерения, подключается последовательно к клеммам A и B.

Принципиальная схема последовательного омметра показана на рисунке ниже.

series-type-ohmmeter

Когда значение неизвестного сопротивления равно нулю, через счетчик протекает большой ток.В этом состоянии сопротивление шунта регулируется до тех пор, пока измеритель не покажет полный ток нагрузки. Для тока полной нагрузки стрелка отклоняется в сторону нуля 0 Ом.

scale-of-ohmmeter

Когда неизвестное сопротивление R x удаляется из цепи, сопротивление цепи становится бесконечным, и ток через цепь не течет. Стрелка измерителя отклоняется в сторону ∞ (бесконечность). Измеритель показывает бесконечное сопротивление при нулевом токе и нулевое сопротивление, когда через него протекает ток полного диапазона.

Когда неизвестное сопротивление включено последовательно с цепью и если их сопротивление велико, стрелка измерителя отклоняется влево. А если сопротивление низкое, стрелка отклоняется вправо.

Шунтирующий омметр

Измеритель, в котором сопротивление для измерения подключено параллельно батарее, известен как шунтирующий омметр. Он в основном используется для измерения сопротивления малых значений.

Принципиальная схема шунтирующего омметра показана на рисунке ниже.

shunt-type-ohmmeter

Батарея (E), основной измеритель (R m ) и регулируемое сопротивление являются основными компонентами шунтирующего омметра. Неизвестное сопротивление подключено к клеммам A и B.

Когда значение неизвестного сопротивления равно нулю, ток измерителя становится равным нулю. И если сопротивление становится бесконечным (т.е. клеммы A и B разомкнуты), то ток проходит через батарею, и стрелка показывает полное отклонение влево. Омметр шунтового типа имеет нулевую отметку (отсутствие тока) слева от шкалы и отметку бесконечности на их правой стороне.

shunt-type-ohmmeter

Омметр многодиапазонный

Диапазон действия омметра этого типа очень велик. Счетчик имеет регулятор, который выбирает диапазон в соответствии с потребностями.

multirange-ohmmeter

Например, предположим, что мы используем измеритель для измерения сопротивления менее 10 Ом. Для этого сначала мы должны установить диапазон 10 Ом. Сопротивление, значение которого используется для измерения, подключается параллельно измерителю. Величина сопротивления определяется по отклонению стрелки.

.

Что такое предельная ошибка? — Ошибка определения и относительного ограничения

Определение: Ограниченное отклонение измеренного значения от истинного значения известно как предельная ошибка или гарантийная ошибка. Ошибка такого типа исправлена ​​на приборе . Величина предельной погрешности зависит от конструкции, материала и качества изготовления, использованного при создании прибора.

Для достижения высокой точности используются высококачественные материалы и качество изготовления.Инструмент всегда имеет некоторую предельную погрешность. Значение предельной ошибки может быть наименьшим, но никогда не быть нулевым.

Компоненты, такие как резистор, катушка индуктивности и конденсатор, используемые в приборе, имеют некоторое номинальное фиксированное значение. Отклонение от их номинального значения вызывает ошибку в системе . Отклонение в основном происходит из-за изменения условий окружающей среды. Производитель уже знал о предельной погрешности прибора.

Фактическое значение прибора вместе с предельной погрешностью выражается как

.

limiting-error-equation-1

Где,
A a — фактическое значение
A с — заданное или расчетное значение
δ A — предельная погрешность или допуск

Относительная ошибка ограничения или дробная ошибка

Относительная предельная погрешность определяется как отношение предельной погрешности к номинальному значению измеряемой величины.Это выражается как limiting-error-equation-2

.

Из уравнений (2) и (3) предельные значения равны,

limiting-error-equation-3

Уравнение ниже дает ошибку ограничения в процентах,

limiting-error-equation-4

При ограничении ошибки указанное количество принимается за истинное количество, а величина максимального отклонения известна как неправильное или ошибочное количество.

limiting-error-equation-8

Относительная предельная погрешность, limiting-error-equation-9

limiting-error-equation-10

Например — номинал резистора 100 Ом.А предельная погрешность сопротивления составляет ± 10 Ом. Величина фактического значения сопротивления находится между A a ≥ 90 Ом и A a ≤110 Ом.

Или можно сказать, что величина предельной погрешности находится в пределах от 90 до 110 Ом.

Теперь учтите, что номинальное значение A с = 100 Ом и δA = ± 10 Ом

Относительная предельная ошибка, limiting-error-equation-5

Ошибка ограничения процента, limiting-error-equation-6

, а предельное значение сопротивления — limiting-error-equation-7

Комбинация величин с предельной ошибкой

Когда две или более величин имеют ограниченную ошибку, более выгодно вычислять их предельную ошибку в комбинациях.Величину предельной ошибки можно легко определить, если окончательный результат ошибки представлен в форме алгебраического уравнения.

Сумма двух величин — T — конечный результат, представляющий собой сумму измеренных величин t 1 и t 2 . limiting-error-equation-11

Относительное приращение функции выражается как

limiting-error-equation-12

Разница двух величин — Пусть T — результирующие величины, а t 1 и t 2 — измеренные величины.limiting-error-equation-13

Относительные различия между двумя величинами limiting-error-equation-14 Сумма или разница двух или более величин — Рассмотрим t 1 , t 2 , t 3 и t 4 — четыре величины, limiting-error-equation-145

, относительная предельная ошибка составляет limiting-error-equation-16. Аналогичным образом можно произвести произведение или частное двух или более количеств.

.

Leitfaden für Strommessungen — National Instruments

1. Был ли Стром «высшим человеком»?

Elektrischer Strom ist der Fluss elektrischer Ladung. Strom wird в Ampere (A) gemessen, wobei ein Ampere dem Fluss eines Coulombs pro Sekunde entspricht.

Zwar kann Strom auf verschiedene Arten gemessen werden, die gängigste jedoch ist die indirekte Messung. Dabei wird die Spannung an einem Präzisionswiderstand gemessen und mit dem Ohm’schen Gesetz der Strom berechnet.


Grundlagen zu Strom

In einem festen leitenden Metall befindet sich eine große Zahl frei beweglicher Elektronen. Wird ein Metalldraht an beide Anschlüsse einer DC-Spannungsquelle wie eine Batterie angeschlossen, verursacht die Quelle ein elektrisches Feld über dem Leiter. Sobald der Kontakt zustande kommt, fließen die freien Elektronen des Leiters unter Einfluss dieses Feldes zum positiven Anschluss.

Freie Elektronen sind также в einem typischen festen Leiter die Stromträger.Bei einer Stromstärke von 1 Ampere fließt jede Sekunde 1 Coulomb elektrischer Ladung (die aus ca. 6,242 × 10 18 Elektronen besteht) durch den gedachten Flächenquerschnitt des Leiters.


Abbildung 1: Grafische Darstellung von Stromfluss

Schon früh in der Geschichte der elektrischen Wissenschaft wurde konventioneller Strom als Fluss positiver Energie Definiert. In festen Metallen wie Drähten sind die Träger der Positiven Ladung unbeweglich und nur die negativ geladenen Elektronen fließen.Da также ein fließendes Elektron negativ geladen ist, fließt der Elektronen strom (Physikalisch) in die entgegengesetzte Richtung des konventionellen (oder elektrischen ) Stroms.

Bei der Analyze Elektrischer Schaltkreise ist die tatsächliche Stromrichtung durch ein specifisches Schaltkreiselement in der Regel без опровержения. Deshalb wird jedem Element eine Stromvariable mit einer willkürlich gewählten Referenzrichtung zugewiesen. Ist der Schaltkreis vollständig berechnet, kann der Strom an den Schaltkreiselementen ювелирные изделия положительные или отрицательные Werte zeigen.Ein negativer Wert bedeutet, dass die tatsächliche Richtung des Stroms durch dieses Element entgegengesetzt zur gewählten Referenzrichtung ist.

Nach oben

2. Durchführung von Strommessungen

Methoden der Strommessung

Es gibt zwei wichtige Methoden zur Strommessung. Die eine wird, basierend auf Elektromagnetismus, mit einem Drehspulmesswerk (zurückgehend auf d’Arsonval) durchgeführt und die andere basiert auf der Elektrizitätstheorie, dem Ohm’schen Gesetz.

Гальванометр Д’Арсонваль-Мессера

Bei einem d’Arsonval-Galvanometer handelt es sich um eine Art von Amperemeter, das der Erkennung und Messung elektrischen Stroms dient. Es handelt sich dabei um einen analogen elektromechanischen Messwertaufnehmer, bei dem eine bestromte Spule в Drehung versetzt wird und somit в Abhängigkeit des Spulenstroms Richtung und Stärke ermittelt werden können.

Die heute verwendete Version des d’Arsonval-Galvanometer, das Drehspulmesswerk, umfasst eine kleine drehbare Spule im Feld eines Permanentmagneten.An der Spule ist ein Zeiger befestigt, der auf einer kalibrierten Skala die Stromstärke anzeigt. Eine kleine Spiralfeder приносит Spule und Zeiger wieder auf die Null-Position.

Fließt Gleichstrom (DC, постоянный ток) durch die Spule, erzeugt diese ein Magnetfeld, das dem Permanentmagneten entgegenwirkt. Die Spule dreht sich, übt Druck auf die Feder aus und bewegt den Zeiger. Dieser zeigt auf einer Skala die Stärke des elektrischen Stroms an. Ein sorgfältiges Design der Polkomponenten stellt sicher, dass das Magnetfeld gleichmäßig ist, sodass der Winkel des Zeigerausschlags пропорционально zur Stromstärke ist.

Амперметр Андере

Die meisten heute verwendeten Amperemeter basieren auf der grundlegenden Elektrizitätstheorie, dem Ohm’schen Gesetz. Современный амперметр sind im Prinzip Voltmeter mit einem Präzisionswiderstand. Mithilfe des Ohm’schen Gesetzes kann die Stromstärke genau und kostengünstig berechnet werden.

Ohm’sches Gesetz: In einem elektrischen Schaltkreis ist der durch einen Leiter zwischen zwei Punkten fließende Strom direkt пропорциональный zur Potenzialdifferenz (quasi die Spannung oder der zur Potenzialdifferenz (quasi die Spannung oder der zur Potenzialdifferenz) (quasi die Spannung oder der ziden ziden ziden durchwischen zwischen).

Folgende Mathematische Gleichung beschreibt diesen Zusammenhang:

I = U / R

I ist der Strom in Ampere, U ist die Potenzialdifferenz zwischen zwei Punkten in Volt, также der Spannungsabfall, und R ist ein Schaltkreisparameter, gemessen in Ohm (entspricht Volt pro Ampere), der als Widerstand beze.

Amperemeterbetrieb — Современный амперметр haben einen internen Widerstand zur Messung des Stroms in einem Signal. Reicht dieser zur Messung höherer Stromstärken nicht aus, ist eine externe Konfiguration erforderlich.

Um solche Stromstärken zu messen, kann parallel zum Amperemeter ein Präzisionswiderstand, auch Shunt genannt, geschaltet werden. Der Großteil des Stroms fließt durch den Shunt und nur ein Bruchteil durch das Amperemeter. Dadurch kann das Amperemeter größere Ströme messen.

Für diesen Vorgang kommt jeder Widerstand in Frage, solange die maximal erwartete Stromstärke multipliziert mit dem Widerstand nicht höher ist als der Eingangsbereich des Amperemeters or des Datenerfassungsgeräts.

Wird Strom auf diese Weise gemessen, sollte der Widerstand mit den niedrigsten möglichen Werten verwendet werden, weil dieser die wenigsten Interferenzen mit dem bestehenden Schaltkreis verursacht. Jedoch führen kleinere Widerstände auch zu kleineren Spannungsabfällen. Der Anwender muss также einen Kompromiss zwischen Auflösung und Interferenz im Schaltkreis eingehen.

Abbildung 2 zeigt den gängigen Schaltplan einer Strommessung mit Shunt-Widerstand.


Abbildung 2: Einbindung eines Shunt-Widerstands in eine Messung

Bei dieser Methode fließt der Strom nicht tatsächlich durch das Amperemeter oder Datenerfassungsgerät, sondern durch einen externen Shunt-Widerstand.Die höchste messbare Stromstärke ist deshalb Theoretisch Unndlich, vorausgesetzt der Spannungsabfall am Shunt-Widerstand übersteigt nicht den Spannungsbereich des Amperemeters / Datenerfassungsgeräts.

Stromkonventionen

Konventionelle Ströme

Bei konventionellen Strömen handelt es sich um Strommessungen, wie sie heutzutage üblicherweise in der Elektronik, elektrischen Schaltkreisen, Übertragungsleitungen usw. воркоммен.Sie entsprechen keinem Übertragungsstandard und können sich zwischen ganz niedrigen und sehr hohen Amperewerten bewegen.

Stromkreise / 4-20 мА

Analoge Stromkreise werden immer dann eingesetzt, wenn ein Gerät entweder überwacht oder über ein Leiterpaar ferngesteuert werden soll. Dabei kann nur ein Strompegel auf einmal vorhanden sein.

«Stromkreise mit vier bis 20 Milliampere» или 4–20 мА, аналогичный электрический стандарт для промышленных сообщений и коммуникаций.В einem solchen Stromkreis entspricht ein Pegel von 4 mA 0% and ein Pegel von 20 mA 100% des Signals. [1] Штекер „mA“ для миллиампер, или 1/1000 eines Amperes.

Die Nullposition bei 4 mA erlaubt den empfangenden Messgeräten die Unterscheidung zwischen einem Nullsignal und einem unterbrochenen Draht oder fehlerhaften Gerät. [1] Dieser Standard wurde in den 1950ern entwickelt und ist auch heute noch in der Industrie weit verbreitet. Vorteile der 4-20-mA-Konvention sind der verbreitete Einsatz bei Herstellern, relativ geringe Implementierungskosten sowie die Möglichkeit, viele Formen des elektrischen Rauschens auszuschließen.Mit der Nullposition können Geräte mit niedrigem Stromverbrauch auch direkt aus dem Kreis gespeist werden, sodass keine Kosten für zusätzliche Kabel entstehen.

Genauigkeitsanforderungen

Die Platzierung des Shunt-Widerstands im Schaltkreis spielt eine wichtige Rolle. Teilt sich der externe Schaltkreis die Masse mit dem Computer, der das Amperemeter oder die Datenerfassungskarte enthält, sollte der Shunt-Widerstand möglichst direkt mit der Masse des Schaltkreises verbunden werden.Ist das nicht der Fall, liegt die vom Shunt-Widerstand erzeugte Gleichtaktspannung unter Umständen außerhalb der Spezifikationen des Amperemeters bzw. der Datenerfassungskarte, был zu ungenauen Messungen oder sogar Schäden an der Karte führen könnte. Abbildung 3 zeigt eine falsche und eine korrekte Platzierung des Shunt-Widerstands.


Abbildung 3: Positionierung des Shunt-Widerstands

Messungen mit Datenerfassungsgeräten

Mit analogen Eingängen können auf drei verschiedene Arten Signale gemessen werden.Die verschiedenen Konfigurationen werden im Artikel „Durchführung von Spannungsmessungen“ näher erläutert.

Als Beispiel soll hier das USB-Datenerfassungssystem NI CompactDAQ dienen. Abbildung 4 zeigt das NI cDAQ-9178-Chassis и аналог Stromeingangsmodul NI 9203. Das NI 9203 имеет внешний вид Shunt-Widerstand, da es bereits einen internen Präzisionswiderstand aufweist.


Abbildung 4: Шасси NI cDAQ-9178 и аналоги Stromeingangsmodul NI 9203

Abbildung 5 zeigt den Schaltplan für RSE-Strommessungen (Reference Single-Ended, gegen Masse geschaltet) с einem Chassis des Typs NI cDAQ-9178 und dem Modul NI 9203 sowie die Anschlussbelegung des Moduls.Контакт 0 находится в канале «Аналоговый вход 0» и Контакт 9 из основного источника.


Abbildung 5: Strommessungen в RSE-Konfiguration

Neben NI 9203 können auch universelle Analogeingangsmodule wie das NI 9205 mithilfe eines externen Shunt-Widerstands die entsprechende Eingangsfunktionalität zur Verfügung stellen.

Messungen darstellen: NI LabVIEW

Ist der Sensor an das Messgerät angeschlossen, können Daten mit der grafischen Programmiersoftware LabVIEW wie gewünscht dargestellt und analysiert werden.


Abbildung 6: Strommessung mit LabVIEW

Ссылка

Болтон, Уильям (2004): Контрольно-измерительные приборы и системы управления. Elsevier. ISBN 0750664320.

Nach oben

3. Аппаратное и программное обеспечение Empfohlene

Beispiel für ein Strommesssystem

Mehr über CompactDAQ

Программное обеспечение kennenlernen und kostenlos testen: LabVIEW

Nach oben

4. Интернет-трансляции, Tutorien und weitere Ressourcen zu Strommessungen

Gleich- und Wechselstrommessungen

Kontinuierliche Strommessungen mit NI-DAQmx

Isolierungstechnologien für zuverlässige Industrielle Messanwendungen

Schulungsoption: Datenerfassung und Signalkonditionierung

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о