Расширение пределов измерения амперметра

РАСШИРЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЕРМЕТРА

 

по курсу “Метрология и электрические измерения”

 

 

для студентов специальностей

140205, 140211, 140604, 140605, 140606, 140607, 140608, 210106

очной, очно-заочной, заочной форм обучения

 

 

Нижний Новгород 2016 г.

Доц., к.ф.м.н. Охулков С.Н., ст. преп., Ершова Е.А.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

РАСШИРЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЕРМЕТРА

 

5.1. Цель работы:

5.1.1. Изучить методы расширения пределов измерения амперметров;

5.1.2. Изучить методы расчета сопротивления шунтов.

5.2. Основные теоретические положения.

 

Для расширения пределов измерения амперметров применяют особые вспомогательные устройства - шунты.

Шунт представляет собой четырехзажимный резистор Rш, который вместе с измерительным механизмом, подключенным к его потенциальным зажимам П, при помощи токовых зажимов Т включается в цепь измеряемого тока Iх (Рис. 5.1.)

Шунт преобразует ток в падение напряжения. Для постоянного тока уравнение преобразования имеет вид:

 

Uш = Rш Iш,

 

где Iш - ток в шунте.

Рис. 5.1.

 

Но шунт можно рассматривать и как делитель напряжения с коэффициентом деления (шунтирования):

 

Iх Rи.м. + Rш

n = ----- = ------------,

Iо Rш

 

где Iо - ток в измерительном механизме;

Rи.м. - сопротивление измерительного механизма.

 

 

Это позволяет расширить пределы измерения измерительного механизма по току, т.е. измерять токи, значительно превосходящие ток, на который рассчитан измерительный механизм. Из этого выражения следует:

Rим

Rш = ------.

n - 1

 

Шунты изготовляются из манганина и применяются почти исключительно с магнитоэлектрическими измерительными механизмами на постоянном токе. Применять шунты для электродинамической системы и других систем нецелесообразно, поскольку эти измерительные механизмы потребляют большую мощность, что приводит к необходимости иметь значительные Uш, а следовательно, и Rш, приводящие в свою очередь к увеличению габаритов и массы шунтов. Кроме того, применение шунтов на переменном токе приводит к погрешности, обусловленной перераспределением токов Iо и Iш при разных частотах из-за влияния реактивных сопротивлений измерительного механизма и шунта.

На токи до 30...50 А применяют внутренние шунты, помещаемые в корпусе прибора. На большие токи шунты делаются наружными- для исключения нагревания прибора выделяемой в шунте мощностью. Наружные шунты изготовляются на токи до 10000 А и имеют массивные наконечники из красной меди для включения в цепь тока. Между наконечниками впаяны манганиновые пластины или круглые стержни для улучшения охлаждения шунта. Эти шунты делаются взаимозаменяемыми, т.е. на фиксированные Uш (60, 75, 100, 150, и 300 мВ) и потенциальные зажимы шунта соединяют с измерительным механизмом калиброванными проводами, сопротивления которых оговорены ГОСТ 8042-68. Калиброванные шунты в зависимости от точности их подгонки подразделяют на классы 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5.

 

5.3. Проведение опыта.

 

5.3.1. Соберите схему согласно рис. 5.2.

5.3.2. Перед включением стенда установите переключатель ЛАТРа в начальное положение.

5.3.3. Переменный резистор R13 установить на максимальное сопротивление.

5.3.4. В данной работе поверяемым является миллиамперметр ИП с добавочным шунтом R10 (при этом величина его полного отклонения равна 25 мА), а контрольным А2.

5.3.5. Включите стенд, затем тумблер включения питания ЛАТРа Т1 (S7) и наконец тумблер питания цепей постоянного тока (S6).

5.3.6. Изменяйте переключателем ЛАТРа величину напряжения (V2) до получения измеряемого тока, дальнейшее увеличение тока осуществляется плавно с помощью переменного резистора R13. Сделайте необходимое для расчетов количество замеров.

5.3.7. По окончании работы верните все аппараты в исходное положение и отключите стенд.

5.3.8. Для того чтобы определить величину сопротивления шунта R10 измерительного прибора ИП, измерьте омметром (LCR мером)сопротивление рамки измерительного механизма.

 

 

 

Рис. 5.2.

5.4. Обработка результатов опыта.

 

5.4.1. Определите величину сопротивления шунта R10 измерительного прибора ИП, для чего измерьте омметром сопротивление рамки измерительного механизма.

 

5.5. Вопросы для самопроверки.

 

5.5.1. Какой вид имеет схема включения наружных шунтов?

5.5.2. Определите сопротивление шунта для измерительного механизма с током полного отклонения 5 мА и Rим = 3 Ом, если нужно измерить ток 150А.

5.5.3. Каким должно быть сопротивление шунта к миллиамперметру, рассчитанному на 75 мВ, с током полного отклонения 7,5 мА для измерения тока 7,5А?

5.5.4. Какой ток можно измерить прибором, рассчитанным на 10 мА (Rим. = 10 Ом), если его включить с шунтом, сопротивление которого Rш = 0,01 Ом?