Лабораторная работа № 4
Расширение пределов измерения миллиамперметра и вольтметра
Цель работы: изучение методов расширения пределов измерения миллиамперметров и вольтметров; изучение методов расчета сопротивления шунтов и добавочных резисторов.
Содержание работы
Расширение пределов измерения миллиамперметра
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. 4.1). Шунт преобразует ток в падение напряжения. Для постоянного тока уравнение преобразования имеет вид:
где IШ -ток в шунте.
Но шунт можно рассматривать и как делитель напряжения с коэффициентом деления (шунтирования):
где I0 - ток в измерительном механизме; RИМ - сопротивление измерительного механизма.
Рис. 4.1.
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:
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 I0 и IШ при разных частотах из-за влияния реактивных сопротивлений измерительного механизма и шунта.
На токи до 30...50А 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 10000А 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 300мВ) 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.
