Свързване на амперметър и волтметър в мрежа с постоянен и променлив ток

Постоянен ток не променя посоката във времето. Пример е батерия в фенерче или радио, батерия в кола. Винаги знаем къде е положителната стигма на източника на енергия и къде е отрицателната.

Променлив ток Е ток, който променя посоката на движение с определена периодичност. Такъв ток тече в нашия изход, когато свържем товар към него. Няма положителен и отрицателен полюс, а само фаза и нула. Напрежението при нула е близко по потенциал до земния потенциал. Потенциалът на фазовия изход се променя от положителен в отрицателен с честота 50 Hz, което означава, че токът под товар ще промени посоката си 50 пъти в секунда.

По време на един период на колебание токът се увеличава от нула до максимум, след това намалява и преминава през нула и тогава протича обратният процес, но с различен знак.

Приемането и предаването на променлив ток е много по-лесно от прякото: по-малко загуба на енергия С помощта на трансформатори можем лесно да променим променливотоковото напрежение.

При предаване на голямо напрежение е необходим по-малък ток за същата мощност. Това дава възможност за по-фин аргумент. При заваръчните трансформатори се използва обратният процес - те понижават напрежението, за да увеличат заваръчния ток.

Измерване на постоянен ток

В електрическа верига измерване на ток, е необходимо да включите амперметъра или милиамметъра последователно с приемника на захранването. Освен това, за да се изключи влиянието на измервателното устройство върху работата на потребителя, амперметър трябва да има много малко вътрешно съпротивление, така че практически да може да се приеме равен на нула, така че спадът на напрежението върху устройството да може просто да бъде пренебрегнат.

Включването на амперметър във веригата винаги е в серия с товара. Ако свържете амперметъра паралелно с товара, успоредно на източника на захранване, тогава амперметърът просто изгаря или изгаря източника, тъй като целият ток ще тече през оскъдното съпротивление на измервателното устройство.

шунт

Границите на измерване на амперметри, предназначени за измервания в постояннотокови вериги, се разширяват чрез свързване на амперметъра не директно към измервателната намотка последователно с товара, а чрез свързване на измервателната намотка на амперметъра успоредно на шунта.

И така, само малка част от измерения ток винаги ще преминава през намотката на устройството, основната част от която ще тече през свързан последователно шунт. Тоест, устройството всъщност ще измерва спада на напрежението при шунта на известно познато съпротивление, а токът ще бъде пряко пропорционален на това напрежение.

На практика амперметърът ще работи като миливолтметър. Въпреки това, тъй като скалата на устройството е градуирана в ампери, потребителят ще получи информация за величината на измерения ток. Обикновено байпасният коефициент е кратен на 10.

Шунти, проектирани за токове до 50 ампера, се монтират директно в корпусите на инструмента, а шунти за измерване на високи токове се правят дистанционно, след което устройството се свързва към шунта с помощта на сонди. При инструменти, проектирани за непрекъсната работа с шунт, везните незабавно се степенуват по специфични стойности на тока, като се отчита коефициентът на шунта и потребителят вече няма нужда да изчислява нищо.

Ако шунтът е външен, тогава в случай на калибриран шунт, номиналният ток и номиналното напрежение са посочени върху него: 45 mV, 75 mV, 100 mV, 150 mV.За текущи измервания се избира шунт, така че стрелката да се отклонява максимум - цялата скала, тоест номиналните напрежения на шунта и измервателното устройство трябва да са еднакви.

Ако говорим за индивидуален шунт за определено устройство, тогава всичко, разбира се, е по-просто. Според класовете за точност шунтовете са разделени на: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2 и 0,5 - това е допустимата грешка в части от процент.

Шунтовете са направени от метали с нисък температурен коефициент на съпротивление и със значително съпротивление: константан, никел, манганин, така че когато токът, преминаващ през шунта, го загрява, това не би повлияло на показанията на устройството. За да се намали температурният коефициент по време на измерванията, серийно се включва допълнителен резистор от материал от същия вид с намотката на амперметъра.

DC измерване на напрежение

че измервайте постоянно напрежение между две точки на веригата, успоредни на веригата, между тези две точки свържете волтметър. Волтметърът винаги е включен паралелно на приемника или източника. И така, че свързаният волтметър да не влияе върху работата на веригата, да не доведе до намаляване на напрежението, да не причини загуби, той трябва да има достатъчно високо вътрешно съпротивление, така че токът през волтметъра да може да бъде пренебрегнат.

Допълнителен резистор

И за да се разшири диапазонът на измерване на волтметъра, допълнителен резистор е свързан последователно с работната си намотка, така че само част от измереното напрежение пада директно върху измервателната намотка на устройството, пропорционално на неговото съпротивление. И с известна стойност на съпротивлението на допълнителния резистор, общото измерено напрежение, действащо в тази верига, лесно се определя от напрежението, фиксирано върху него. Така работят всички класически волтметри.

Коефициентът в резултат на добавянето на допълнителен резистор ще покаже колко пъти измереното напрежение е по-голямо от напрежението на измервателна намотка на устройството. Тоест, границите на измерване на устройството зависят от стойността на допълнителния резистор.

В устройството е вграден допълнителен резистор. За да се намали влиянието на околната температура върху измерванията, от материал с нисък температурен коефициент на съпротивление се прави допълнителен резистор. Тъй като съпротивлението на допълнителния резистор е многократно по-голямо от съпротивлението на устройството, съпротивлението на измервателния механизъм на устройството в резултат не зависи от температурата. Класовете на точност на допълнителните резистори се изразяват по същия начин като класовете на точност на шунти - в процентни дялове се посочва стойността на грешката.

За допълнително разширяване на обхвата на измерване на волтметри се използват разделители на напрежение. Това се прави така, че при измерване на напрежението на устройството да съответства на номиналната стойност на устройството, тоест не би превишило ограничението в неговата скала. Коефициентът на разделяне на делителя на напрежение е отношението на входното напрежение на делителя към изходното измерено напрежение. Коефициентът на деление се приема равен на 10, 100, 500 или повече, в зависимост от възможностите на използвания волтметър. Разделителят не въвежда голяма грешка, ако съпротивлението на волтметъра също е високо и вътрешното съпротивление на източника е малко.

AC измерване

За точно измерване на променливите параметри с инструмента е необходим измервателен трансформатор. Измервателният трансформатор, използван за измерване, също осигурява безопасност на персонала, тъй като трансформаторът постига галванична изолация от веригата на високо напрежение. По принцип мерките за безопасност забраняват свързването на електрически уреди без такива трансформатори.

Използването на измервателни трансформатори ви позволява да разширите границите на измерване на устройства, тоест става възможно да се измерват големи напрежения и токове с помощта на устройства с ниско напрежение и нисък ток. И така, измервателните трансформатори са от два вида: трансформатори на напрежение и токови трансформатори.

Трансформатор на напрежение

За измерване на променливо напрежение се използва трансформатор на напрежение. Това е понижаващ трансформатор с две намотки, чиято първична намотка е свързана към две точки на веригата, между които трябва да измерите напрежението, а вторичната - директно към волтметъра. Измервателните трансформатори на диаграмите са изобразени като обикновени трансформатори.

Трансформатор без заредена вторична намотка работи в режим на празен ход и когато е свързан волтметър, чието съпротивление е високо, трансформаторът остава практически в този режим и следователно измереното напрежение може да се счита за пропорционално на напрежението, приложено към първичната намотка, като се взема предвид коефициентът на трансформация, равен на съотношението на броя на завъртанията в своите вторични и първични намотки.

По този начин може да се измери високо напрежение, докато към устройството се прилага малко безопасно напрежение. Остава да се умножи измереното напрежение по коефициента на трансформация на измервателния трансформатор за напрежение.

Тези волтметри, които първоначално са били проектирани за работа с трансформатори на напрежение, имат степенуване на скалата, като се взема предвид коефициентът на трансформация, тогава стойността на промененото напрежение веднага се вижда на скалата без допълнителни изчисления.

За да се увеличи безопасността при работа с устройството, в случай на повреда на изолацията на измервателния трансформатор, първо се заземява един от изводите на вторичната намотка на трансформатора и неговата рамка.

Измерване на токови трансформатори

Измервателните токови трансформатори се използват за свързване на амперметри към променливотокови вериги. Това са двойна намотка стъпкови трансформатори. Първичната намотка е свързана последователно към измерената верига, а вторичната към амперметъра. Съпротивлението във веригата на амперметъра е малко и се оказва, че токовият трансформатор работи почти в режим на късо съединение, докато може да се предположи, че токовете в първичната и вторичната намотки са свързани помежду си като броя на завоите във вторичните и първичните намотки.

Избирайки подходящо съотношение на завоите, могат да се измерват значителни токове, докато токовете, които са достатъчно малки, винаги ще преминават през устройството. Остава да умножим тока, измерен във вторичната намотка, чрез коефициента на трансформация. Онези амперметри, които са проектирани за непрекъсната работа заедно с токови трансформатори, имат степенуване на скали, като се отчита коефициентът на трансформация и стойността на измерения ток може лесно да бъде отчетена от скалата на устройството без изчисления. За да се повиши безопасността на персонала, първо се заземява един от изводите на вторичната намотка на измервателния токов трансформатор и неговата рамка.

В много приложения удобните са трансформатори на токови втулки, при които магнитната верига и вторичната намотка са изолирани и разположени вътре втулката, през прозореца на която преминава медна шина с измерен ток.

Вторичната намотка на такъв трансформатор никога не се оставя отворена, защото силно увеличаване на магнитния поток в магнитната верига може не само да доведе до неговото разрушаване, но и да предизвика EMF върху вторичната намотка, което е опасно за персонала. За да се извърши безопасно измерване, вторичната намотка се превключва с резистор с известна степен, напрежението при което ще бъде пропорционално на измерения ток.

Два типа грешки са характерни за измерване на трансформатори: ъглов и коефициент на трансформация. Първата е свързана с отклонение на фазовия ъгъл на първичните и вторичните намотки от 180 °, което води до неточни показания на ватметрите.Що се отнася до грешката, свързана с коефициента на преобразуване, това отклонение показва класа на точност: 0,2, 0,5, 1 и т.н., като процент от номиналната стойност.