Connexion d'un ampèremètre et d'un voltmètre dans un réseau à courant continu et alternatif

Courant continu ne change pas de direction dans le temps. Un exemple est une batterie dans une lampe de poche ou une radio, une batterie dans une voiture. Nous savons toujours où se situe la stigmatisation positive de la source d'alimentation et où elle est négative.

Courant alternatif Est un courant qui change de direction de mouvement avec une certaine périodicité. Un tel courant circule dans notre prise lorsque nous y connectons une charge. Il n'y a pas de pôle positif et négatif, mais seulement une phase et zéro. La tension à zéro est proche du potentiel au potentiel de terre. Le potentiel à la sortie de phase passe du positif au négatif avec une fréquence de 50 Hz, ce qui signifie que le courant sous charge changera de direction 50 fois par seconde.

Pendant une période d'oscillation, le courant augmente de zéro au maximum, puis diminue et passe par zéro, puis le processus inverse a lieu, mais avec un signe différent.

La réception et la transmission de courant alternatif sont beaucoup plus simples que directes: moins de perte d'énergie.Avec les transformateurs, nous pouvons facilement changer la tension alternative.

Lors de la transmission d'une tension élevée, moins de courant est requis pour la même puissance. Cela permet un argument plus subtil. Dans les transformateurs de soudage, le processus inverse est utilisé - ils abaissent la tension pour augmenter le courant de soudage.

Mesure de courant continu

Pour dans un circuit électrique mesurer le courant, il est nécessaire d'allumer l'ampèremètre ou le milliampèremètre en série avec le récepteur de puissance. De plus, afin d'exclure l'influence de l'appareil de mesure sur le fonctionnement du consommateur, ampèremètre doit avoir une très faible résistance interne, de sorte qu'elle puisse pratiquement être prise égale à zéro, de sorte que la chute de tension aux bornes de l'appareil pourrait simplement être négligée.

L'inclusion d'un ampèremètre dans le circuit est toujours en série avec la charge. Si vous connectez l'ampèremètre parallèlement à la charge, parallèlement à la source d'alimentation, l'ampèremètre brûle ou brûle simplement la source, car tout le courant passera par la faible résistance de l'appareil de mesure.

Shunt

Les limites de mesure des ampèremètres destinés aux mesures dans les circuits DC sont extensibles en connectant l'ampèremètre non pas directement à la bobine de mesure en série avec la charge, mais en connectant la bobine de mesure de l'ampèremètre parallèlement au shunt.

Ainsi, seule une petite partie du courant mesuré passera toujours par la bobine de l'appareil, dont la partie principale passera par un shunt connecté en série. Autrement dit, l'appareil mesurera en fait la chute de tension au shunt d'une résistance connue, et le courant sera directement proportionnel à cette tension.

En pratique, l'ampèremètre fonctionnera comme un millivoltmètre. Néanmoins, étant donné que l'échelle de l'appareil est graduée en ampères, l'utilisateur recevra des informations sur l'amplitude du courant mesuré. Le coefficient de dérivation est généralement choisi comme un multiple de 10.

Des shunts conçus pour des courants jusqu'à 50 ampères sont montés directement dans les boîtiers d'instruments, et les shunts pour mesurer des courants élevés sont déportés, puis l'appareil est connecté au shunt avec des sondes. Pour les instruments conçus pour un fonctionnement continu avec un shunt, les échelles sont immédiatement graduées en valeurs de courant spécifiques, en tenant compte du coefficient de shunt, et l'utilisateur n'a plus besoin de calculer quoi que ce soit.

Si le shunt est externe, alors dans le cas d'un shunt calibré, le courant nominal et la tension nominale y sont indiqués: 45 mV, 75 mV, 100 mV, 150 mV.Pour les mesures de courant, un shunt est choisi de sorte que la flèche dévie au maximum - l'échelle entière, c'est-à-dire les tensions nominales du shunt et de l'appareil de mesure doit être la même.

Si nous parlons d'un shunt individuel pour un appareil particulier, alors, bien sûr, tout est plus simple. Selon les classes d'exactitude, les shunts sont divisés en: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2 et 0,5 - c'est l'erreur tolérée en fractions de pour cent.

Les shunts sont constitués de métaux à faible coefficient de résistance à la température, et avec une résistivité importante: constantan, nickel, manganine, de sorte que lorsque le courant traversant le shunt le chauffe, cela n'affecte pas les lectures de l'appareil. Pour réduire le facteur de température lors des mesures, une résistance supplémentaire en matériau de même nature est incluse en série avec la bobine de l'ampèremètre.

Mesure de tension continue

À mesurer une tension constante entre deux points du circuit, parallèlement au circuit, entre ces deux points, connectez un voltmètre. Le voltmètre est toujours allumé parallèlement au récepteur ou à la source. Et pour que le voltmètre connecté n'affecte pas le fonctionnement du circuit, ne provoque pas de baisse de tension, ne provoque pas de pertes, il doit avoir une résistance interne suffisamment élevée pour que le courant traversant le voltmètre puisse être négligé.

Résistance supplémentaire

Et pour étendre la plage de mesure du voltmètre, une résistance supplémentaire est connectée en série avec son enroulement de travail afin que seule une partie de la tension mesurée tombe directement sur l'enroulement de mesure de l'appareil, proportionnellement à sa résistance. Et avec une valeur connue de la résistance de la résistance supplémentaire, la tension totale mesurée agissant dans ce circuit est facilement déterminée par la tension fixée sur celui-ci. C'est ainsi que fonctionnent tous les voltmètres classiques.

Le coefficient résultant de l'ajout d'une résistance supplémentaire montrera combien de fois la tension mesurée est supérieure à la tension par bobine de mesure de l'appareil. Autrement dit, les limites de mesure de l'appareil dépendent de la valeur de la résistance supplémentaire.

Une résistance supplémentaire est intégrée à l'appareil. Pour réduire l'influence de la température ambiante sur les mesures, une résistance supplémentaire est constituée d'un matériau à faible coefficient de résistance à la température. Comme la résistance de la résistance supplémentaire est plusieurs fois supérieure à la résistance de l'appareil, la résistance du mécanisme de mesure de l'appareil ne dépend donc pas de la température. Les classes de précision des résistances supplémentaires sont exprimées de manière similaire aux classes de précision des shunts - en pourcentage de fractions, la valeur d'erreur est indiquée.

Pour étendre davantage la plage de mesure des voltmètres, des diviseurs de tension sont utilisés. Ceci est fait de sorte que lorsque la mesure de la tension sur l'appareil correspond à la valeur nominale de l'appareil, c'est-à-dire qu'elle ne dépasse pas la limite sur son échelle. Le facteur de division du diviseur de tension est le rapport entre la tension d'entrée du diviseur et la sortie, la tension mesurée. Le coefficient de division est pris égal à 10, 100, 500 ou plus, selon les capacités du voltmètre utilisé. Le diviseur n'introduit pas une grande erreur si la résistance du voltmètre est également élevée et la résistance interne de la source est faible.

Mesure AC

Pour mesurer avec précision les paramètres AC avec l'instrument, un transformateur de mesure est nécessaire. Le transformateur de mesure utilisé à des fins de mesure assure également la sécurité du personnel, car le transformateur réalise une isolation galvanique du circuit haute tension. En général, les mesures de sécurité interdisent le raccordement d'appareils électriques sans ces transformateurs.

L'utilisation de transformateurs de mesure vous permet d'étendre les limites de mesure des appareils, c'est-à-dire qu'il devient possible de mesurer des tensions et des courants importants en utilisant des appareils à basse tension et à faible courant. Ainsi, les transformateurs de mesure sont de deux types: les transformateurs de tension et les transformateurs de courant.

Transformateur de tension

Un transformateur de tension est utilisé pour mesurer la tension alternative. Il s'agit d'un transformateur abaisseur à deux enroulements, dont l'enroulement primaire est connecté à deux points du circuit, entre lesquels vous devez mesurer la tension, et le secondaire - directement au voltmètre. Les transformateurs de mesure dans les diagrammes sont représentés comme des transformateurs ordinaires.

Un transformateur sans enroulement secondaire chargé fonctionne en mode repos, et lorsqu'un voltmètre est connecté, dont la résistance est élevée, le transformateur reste pratiquement dans ce mode, et donc la tension mesurée peut être considérée comme proportionnelle à la tension appliquée à l'enroulement primaire, en tenant compte du coefficient de transformation égal au rapport du nombre de tours dans ses enroulements secondaire et primaire.

De cette façon, une haute tension peut être mesurée, tandis qu'une petite tension de sécurité est appliquée à l'appareil. Il reste à multiplier la tension mesurée par le coefficient de transformation du transformateur de mesure de tension.

Ces voltmètres qui ont été initialement conçus pour fonctionner avec des transformateurs de tension ont une échelle de graduation prenant en compte le coefficient de transformation, puis sur l'échelle sans calculs supplémentaires, vous pouvez immédiatement voir la valeur de la tension modifiée.

Afin d'augmenter la sécurité lors de l'utilisation de l'appareil, en cas de détérioration de l'isolation du transformateur de mesure, une des bornes de l'enroulement secondaire du transformateur et son châssis sont d'abord mis à la terre.

Transformateurs de courant de mesure

Les transformateurs de courant de mesure sont utilisés pour connecter des ampèremètres aux circuits CA. Ce sont des transformateurs élévateurs à double enroulement. L'enroulement primaire est connecté en série au circuit mesuré et le secondaire à l'ampèremètre. La résistance dans le circuit de l'ampèremètre est petite et il s'avère que le transformateur de courant fonctionne presque en mode court-circuit, alors que l'on peut supposer que les courants dans les enroulements primaire et secondaire sont liés les uns aux autres comme le nombre de tours dans les enroulements secondaire et primaire.

En choisissant un rapport de spires approprié, des courants importants peuvent être mesurés, tandis que des courants suffisamment faibles circuleront toujours dans l'appareil. Il reste à multiplier le courant mesuré dans l'enroulement secondaire par le coefficient de transformation. Ces ampèremètres conçus pour un fonctionnement continu avec des transformateurs de courant ont une graduation d'échelles tenant compte du coefficient de transformation, et la valeur du courant mesuré peut facilement être lue sur l'échelle de l'appareil sans calculs. Afin d'augmenter la sécurité du personnel, une des bornes de l'enroulement secondaire du transformateur de courant de mesure et son châssis sont d'abord mis à la terre.

Dans de nombreuses applications, les transformateurs de courant de traversée sont pratiques, dans lesquels le circuit magnétique et l'enroulement secondaire sont isolés et situés à l'intérieur de la traversée, à travers la fenêtre duquel passe un bus en cuivre avec un courant mesuré.

L'enroulement secondaire d'un tel transformateur n'est jamais laissé ouvert, car une forte augmentation du flux magnétique dans le circuit magnétique peut non seulement conduire à sa destruction, mais également induire des CEM dangereux pour le personnel sur l'enroulement secondaire. Afin de réaliser une mesure sûre, l'enroulement secondaire est shunté avec une résistance de calibre connu, dont la tension sera proportionnelle au courant mesuré.

Deux types d'erreurs caractérisent les transformateurs de mesure: angulaire et coefficient de transformation. Le premier est associé à un écart de l'angle de phase des enroulements primaire et secondaire de 180 °, ce qui conduit à des lectures inexactes des wattmètres.Quant à l'erreur associée au coefficient de transformation, cet écart montre la classe de précision: 0,2, 0,5, 1, etc., en pourcentage de la valeur nominale.