Меню

Ток полного отклонения что это

Раздел 5. Средства расширения пределов измерения. Шунты и добавочные сопротивления

Расширение пределов измерения приборов – это важная технико-экономическая задача, целью которой является уменьшение объема приборного парка предприятия без ущерба для метрологического обеспечения испытаний изделий и управления технологическими процессами. При наличии средств расширения пределов измерения оказывается возможным применять один и тот же обычно дорогостоящий прибор для измерения величин различного размера. В конкретных ситуациях может потребоваться изменить предел измерения в сторону увеличения верхнего предела измерений, т. е. уменьшить чувствительность прибора, а в других случаях наоборот – повысить чувствительность, т. е. изменить предел измерения в сторону уменьшения верхнего предела измерения. Возможны два варианта решения этой задачи.

В первом варианте средства расширения пределов измерения встраиваются в измерительный прибор, который снабжается ручным переключателем пределов. Такой прибор является многопредельным, и метрологические характеристики этого прибора на разных пределах могут различаться. Тогда они нормируются для каждого предела измерения по отдельности. Об этом потребителю сообщается надписями на шкале или в сопроводительной документации.

Во втором варианте используются внешние средства расширения пределов измерений. Этот вариант используется там, где измерения на одном выбранном пределе выполняются в течение длительного времени, например в системах управления технологическим процессом.

Такое внешнее средство расширения пределов измерения есть не что иное, как масштабирующий линейный измерительный преобразователь, который изменяет не вид измеряемой величины, а лишь ее масштаб. Эти преобразователи выпускаются промышленностью как автономные средства измерений. Каждая группа таких преобразователей имеет унифицированные свойства, присоединительные размеры и метрологические характеристики. Поэтому при их соединении с однопредельным измерительным прибором фактически получается новый прибор, метрологические характеристики которого должны быть рассчитаны по метрологическим характеристикам соединенных компонентов.

В качестве внешних средств расширения пределов измерения используются:

— шунты – для расширения пределов измерения силы тока в сторону увеличения максимального значения;

— делители напряжения и добавочные сопротивления – для расширения пределов измерения напряжения в сторону увеличения максимального значения;

— усилители тока и напряжения – для расширения пределов измерения тока или напряжения в сторону уменьшения максимального значения измеряемой величины;

— измерительные трансформаторы тока и напряжения – могут применяться для расширения пределов измерения тока или напряжения в обе стороны, но чаще всего применяются для расширения пределов измерения в сторону увеличения максимального значения измеряемой величины.

5.1. Шунты

Схема соединения однопредельного амперметра с шунтом показана на рис. 5.1.

Шунт имеет четыре зажима. Пара зажимов Л1, Л2 называются токовыми зажимами, к ним подключается линия с измеряемым током. Два других зажима П1, П2потенциальные, к ним подключается амперметр, собственное сопротивление которого показано на рис. 5.1 и обозначено через .

Потенциальные зажимы жестко соединены между определенными точками шунта путем сварки или другими методами, обеспечивающими высокую стабильность расположения этих точек и пренебрежимо малое и стабильное переходное сопротивление от этих точек к потенциальным зажимам. Непосредственное присоединение амперметра к токовым зажимам недопустимо, поскольку в этом случае нестабильность сопротивления контактов в токовых зажимах из-за различных усилий при винтовом соединении, попадания грязи и пыли при большой силе тока будет вызывать соответствующую нестабильность падения напряжения на этих контактах и погрешность измерения, которая не может быть гарантирована изготовителями амперметра и шунта и не может быть определена при измерении.

Сопротивление шунта между точками присоединения потенциальных зажимов обозначено через (рис. 5.1, а).

Пусть – ток полного отклонения стрелки, соответствующий верхнему пределу диапазона измерения амперметра А; – падение напряжения на сопротивлении амперметра при этом токе ( ); – верхний предел диапазона измерения силы тока, который желательно обеспечить с помощью шунта.

Очевидно, что при этой силе тока должно выполняться равенство . Если шунт рассматривать как делитель тока с коэффициентом деления , то его сопротивление

В двухпредельном амперметре (рис. 5.1, б), если принять , сопротивления шунта для пределов и соответственно равны:

где – коэффициенты шунтирования.

Совместно решая (5.1), можно определить сопротивления шунтов:

Аналогично можно рассчитать сопротивления для многопредельного ступенчатого шунта.

5.2. Добавочные сопротивления

Для расширения пределов измерения напряжения могут использоваться делители напряжения и добавочные сопротивления. Однако из-за того, что делитель напряжения должен потреблять от объекта ток, превышающий ток собственного потребления вольтметра, на практике для расширения пределов измерения вольтметров применяют добавочные сопротивления (рис. 5.2).

Добавочное сопротивление соединяется последовательно с вольтметром. Для изменения предела измерения напряжения с до величина при заданном значении тока полного отклонения стрелки вольтметра определяется из выражений

где – коэффициент расширения предела измерения вольтметра (множитель шкалы).

Для обеспечения совместимости добавочного сопротивления и вольтметра, к которому оно подключается, в документации на вольтметр и, как правило, на его шкале указывается ток полного отклонения стрелки. Подходящее добавочное сопротивление подбирается по следующим признакам:

Читайте также:  Прерыватель питания ппбр 2 220в постоянного тока

— по коэффициенту расширения предела измерения;

— по максимально допустимому току через , который не должен быть больше, чем , чтобы добавочное сопротивление не перегревалось этим током;

— по характеристикам инструментальной погрешности созданного таким образом нового вольтметра, которая будет складываться из собственной погрешности вольтметра и погрешности добавочного сопротивления, в т. ч. возникающей в результате перегрева протекающим по нему током.

В многопредельных вольтметрах (рис. 5.2, б) используют ступенчатое включение резисторов и для соответствующих пределов измерения напряжений при заданном токе полного отклонения рамки сопротивления добавочных резисторов рассчитывают по формулам

где – коэффициенты расширения пределов.

Добавочные резисторы могут быть внутренними (до 600 В) и наружными (до 1500 В). Наружные добавочные резисторы, в свою очередь, могут быть индивидуальными и взаимозаменяемыми на номинальные токи 0,5; 1; 3; 7,5; 15 и 30 мА.

5.3. Типовые примеры по расчету шунтов и добавочных резисторов

Пример 5.1.Определить пределы измерения токов I1 и I2 в схеме двухпредельного миллиамперметра (рис. 5.1, б) с током полного отклонения рамки измерительного механизма IA = 50 мкА, внутренним сопротивлением RA = 1,0 кОм. Значения сопротивлений резисторов ступенчатого шунта R1 = 0,9 Ом; R2 = 0,1 Ом.

Решение. Ток IA, протекающий через миллиамперметр, связан с измеряемым током I зависимостью

Отсюда .

На пределе измерения тока I1 Rш1 = R1 + R2, а на пределе измерения тока I2 резистор R1 включен последовательно с RA, а шунтом служит R2. Отсюда

Пример 5.2.Для расширения предела измерения амперметра в 50 раз с внутренним сопротивлением RA = 0,5 Ом необходимо подключить шунт. Определить сопротивление шунта, ток полного отклонения прибора и максимальное значение тока на расширенном пределе, если падение напряжения на шунте Uн= 75 мВ.

Решение.Сопротивление шунта Ом.

Ток полного отклонения прибора

Максимальное значение тока на расширенном пределе

Пример 5.3.Амперметр с пределом измерения 100 А имеет наружный шунт сопротивлением Rш = 0,001 Ом. Определить сопротивление измерительной катушки прибора, если ток полного отклонения IA = 25 мA. Определить наибольшую потребляемую амперметром мощность.

Решение.Сопротивление измерительной катушки прибора

RA = Rш(n – 1) = 0,001 Ом (I / IA – 1) = 0,001[(100 A / 25 10 – 3 ) – 1] = 4 Ом.

Потребляемая амперметром мощность

где R – эквивалентное сопротивление параллельно соединенных RA и Rш, рассчитываемое по формуле

Тогда потребляемая мощность РА=

Пример 5.4.Определить значения сопротивлений добавочных резисторов R1, …, R4 в цепи многопредельного магнитоэлектрического вольтметра (см. рис. 5.2, б), который предназначен для измерения напряжения в четырех диапазонах с верхними пределами U1 = 30 B, U2 = 50 B, U3 = 100 B и U4 = 200 B, если ток полного отклонения рамки измерительного механизма вольтметра равен 10 мА, а сопротивление рамки 400 Ом.

Решение. Величина добавочного резистора рассчитывается по формуле

Rд = RV(n – 1), где n = U / (IV RV).

Для первого диапазона измерения (30 В) Rд1 = R1; для второго диапазона измерения (50 В) Rд2 = R1 + R2; для третьего диапазона измерения (100 В) Rд3 = R1 + R2 + R3; для четвертого диапазона измерения (200 В) Rд4 = R1 + R2 + R3 + R4;

n1 = 30 B/( n2 = 50 B/4 B = 12.5; n3 = 100 B/4 B = 25; n4 = 200 B/4 B = 50.

Отсюда R1 = Rд1 = RV(n1 – 1) = 400(7,5 – 1) = 400 Ом; R2=Rд2Rд1 = 400(12,5 – 1) – 2600 = 4600 – 2600 = 2000 Ом; R3 = Rд3Rд2 = 400(25 – 1) – 4600 = 9600 – 4600 = 5000 Ом; R4 = Rд4Rд3 = 400(50 – 1) – 9600 = 19600 – 9600 = 10000 Ом.

Пример 5.5.Предел измерения вольтметра составляет 7,5 В при внутреннем сопротивлении RV = 200 Ом. Определить добавочное сопротивление, которое необходимо включить для расширения предела измерения до 600 В.

Rд = RV(n – 1); n = 600 B / 7,5 B= 80.

Rд = 200(80 – 1) = 15,8 кОм.

Источник

Ток полного отклонения что это

_________________
Кот гуляет сам по себе, но вблизи холодильника.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

_________________
Кот гуляет сам по себе, но вблизи холодильника.

Компания «Компэл» и Analog Devices приглашают всех желающих 27/04/2021 принять участие в вебинаре, посвященном решениям Analog Devices для гальванической изоляции. В программе вебинара: технологии гальванической изоляции iCoupler, цифровые изоляторы, технология isoPower, гальванически изолированные интерфейсы (RS-485, CAN, USB, I2C, LVDS) и другое. Вебинар будет интересен разработчикам промышленной автоматики и медицинской техники.

Широкий ассортимент винтовых клеммников Degson включает в себя различные вариации с шагом выводов от 2,54 до 15 мм, с числом ярусов от одного до трёх и углами подключения проводника 45°, 90°, 180°. К тому же Degson предлагает довольно большой выбор клеммных винтовых колодок кастомизированных цветов.

Читайте также:  Как буквой обозначается мощность электрического тока

возьмите батарейку 1,5в последовательно подключите резистор 150к и головку, измеряйте падение напряжения на резисторе. уменьшая резистор (в 5, 10, 15, 20 и т.д. раз) добейтесь полного/почти полного отклонения стрелки, далее рассчитайте ток I = падение напряжения / сопротивление резистора. подобрав резистор (используя доп. потенциометр) вы получите более точный результат. естественно, если при 150к стрелка зашкаливает увеличивайте сопротивление. кроме того, имейте в виду что бывают головки с встроенным резистором/шунтом, для которых эта методика даст неверные результаты, для приборов электромагнитной системы данная методика тоже ничего не даст. если при очень маленьком резисторе не удается добиться полного отклонения увеличивайте напряжение.

АлександрЛ
думаю если речь идет о «стабилизаторе с миллиамперметром», то регулируемого БП у вопрошающего нет. измерить напряжение в пределах 0.2-2в точнее и проще чем ток в несколько десятков или сотен мкА.

ПРИСТ расширяет ассортимент

_________________
Кот гуляет сам по себе, но вблизи холодильника.

Так у него минимальное ограничение тока- вроде- 0,6 ампера- 600 МИЛЛИАМПЕР!! Так, что «ограничить ток» не получится..

Да и «ограничение» у этих ЛБП — не сильно «быстрое», у меня вот такой:
Изображение
ток выставляется почти от нуля, но, всё равно- ставишь 10 мА, и, допустим 7 вольт, подключаешь светодиод, и он делает последнюю, в своей жизни, «вспышку».. — сгорает быстрее, чем успевать «ограничиться» ток..

_________________
Мудрость(Опыт и выдержка) приходит с годами.
Все Ваши беды и проблемы, от недостатка знаний.
Умный и у дурака научится, а дураку и ..
Алберт Ейнштейн не поможет и ВВП не спасет. и МЧС опаздает
и таки теперь Дураки и Толерасты умирают по пятницам!

_________________
Мудрость(Опыт и выдержка) приходит с годами.
Все Ваши беды и проблемы, от недостатка знаний.
Умный и у дурака научится, а дураку и ..
Алберт Ейнштейн не поможет и ВВП не спасет. и МЧС опаздает
и таки теперь Дураки и Толерасты умирают по пятницам!

Источник

Принцип действия аналоговых вольтметров

Основным элементом аналоговых электромеханических вольтметров и электронных вольтметров является измерительный механизм, в котором энергия электромагнитного поля преобразуется в механическую энергию и происходит перемещение подвижной части измерительного механизма (рамки, подвижного магнита и т.п.).

Наиболее широко используются измерительные механизмы магнитоэлектрической системы, состоящие (см. рис. 4.1) из постоянного магнита (1) с магнитопроводом (2) и подвижной рамки (3).

(1- постоянный магнит, 2- магнитопровод, 3- рамка, 4- токопроводящие пружины)

Рис. 4.1. Измерительный механизм магнитоэлектрической системы

При протекании по рамке тока в активных участках рамки, находящихся в магнитном поле, возникает сила, пропорциональная току (I), магнитной индукции (В) и длине проводника (а). Момент, стремящийся повернуть рамку, зависит от силы, плеча (b/2), на котором действует сила, и числа активных витков рамки (N):

,

где B – индукция в зазоре, Тл;

–площадь рамки, мм 2 ;

N – число витков рамки;

При повороте рамки на угол возникает противодействующий момент, создаваемый спиральными пружинами (4), одновременно служащими токопроводами,

,

где W – жесткость противодействующих пружин,

Отсюда, угол поворота рамки пропорционален току

Таким образом, измерительный механизм представляет собой миллиамперметр. Если известно сопротивление рамки (RP), то измерительный механизм может служить милливольтметром.

Для расширения пределов измерения напряжения постоянного тока последовательно с измерительным механизмом включают добавочное сопротивление Rд (см. рис. 4.2).

Рис. 4.2. Вольтметр магнитоэлектрической системы

Номинал добавочного сопротивления выбирают так, чтобы ток через измерительный механизм при предельном значении напряжения не превышал тока , который называется током полного отклонения. При протекании по рамке тока I она отклоняется на максимальный угол a.

Таким образом, в вольтметрах магнитоэлектрической системы сопротивление между входными клеммами зависит от предела измерения Uпр и тока полного отклонения.

.

Для измерения малых напряжений используют электронные вольтметры, в которых входной сигнал усиливается с помощью усилителя постоянного тока (УПТ) (см. рис. 4.3), а затем поступает на измерительный механизм. Входное сопротивление электронных вольтметров определяется входным сопротивлением электронного усилителя и мало зависит от предела измерения вольтметра.

Рис. 4.3. Электронный вольтметр

Для расширения пределов измерения амперметров рамка шунтируется малым сопротивлением так, чтобы при максимальном измеряемом токе Iпр в рамке протекал ток полного отклонения I, а составной ток (IпрI) протекал по шунту (см. рис. 4.4).

;

.

Рис. 4.4. Амперметр магнитоэлектрической системы

Чем больше предел измерения амперметра Iпр, тем меньше сопротивление шунта.

При измерении напряжения возникают методические и инструментальные погрешности. Для их оценки необходимо знать методические характеристики вольтметра.

Если амперметр или вольтметр не являются постоянными элементами электрической схемы, а включаются в нее только на время измерений, то возникает методическая погрешность, связанная с потреблением измерительным прибором электрической энергии и возможным изменением в этой связи режима работы схемы.

Читайте также:  Принципиальная схема подключения трехфазного тока

Так, амперметр, подключенный последовательно с нагрузкой, увеличивает общее сопротивление цепи, уменьшая ток в ней. При подключении вольтметра параллельно с нагрузкой сопротивление цепи уменьшается, ток, потребляемый от источника сигнала, возрастает, что приводит к увеличению падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника и соответственно к уменьшению падения напряжения на нагрузке.

По теореме об эквивалентном генераторе вся схема кроме выделенного элемента может быть представлена в виде источника ЭДС Е, равной напряжению между точками подключения элемента при разомкнутой цепи Rх (см. рис. 4.5), и внутренним сопротивлением Rэг, равным сопротивлению между точками подключения цепи Rх.

Рис. 4.5. Схема подключения вольтметра

Если измерительные приборы не подключены, то падение напряжения на сопротивлении

.

При подключении вольтметр покажет меньшее напряжение и возникнет методическая погрешность:

;

, (4.1)

где – сопротивление схемы между точками 1 и 2, к которым подключен вольтметр. Если Rх и Rэг отличаются на порядок, то R определяется меньшим из них.

Таким образом, важной метрологической характеристикой вольтметра является его входное сопротивление. Для уменьшения методических погрешностей это сопротивление должно быть большим.

Сопротивление вольтметра зависит от тока полного отклонения измерительного механизма и предела измерения. Для сравнения вольтметров между собой вводят понятие нормированного сопротивления вольтметра:

;

, (4.2)

где – нормированное сопротивление, Ом/В;

– предел измерения вольтметра, В;

– ток полного отклонения измерительного механизма, А.

Таким образом, для уменьшения методических погрешностей надо использовать прибор на большом пределе измерения. Но при этом возрастает относительная инструментальная погрешность. Общая относительная погрешность измерения напряжения вольтметром определяется по формуле

, %, (4.3)

где Iн, Uн – нормирующие значения I и U соответственно.

При измерениях в маломощных цепях выбор типа измерительного прибора и пределов измерения следует производить, учитывая одновременно и методическую, и инструментальные погрешности в соответствии с приведенными формулами.

При экспериментальных исследованиях в авиаприборостроении широко используются комбинированные электроизмерительные приборы (тестеры, авометры), в которых один и тот же измерительный механизм магнитоэлектрической системы совместно с набором встроенных шунтов, добавочных сопротивлений и других элементов служит для измерения постоянных и переменных токов, напряжений, сопротивлений, емкостей, индуктивностей, параметров транзисторов и т.п. Наиболее важными характеристиками комбинированных приборов, определяющими преимущественную область применения каждого типа авометра, является их входное сопротивление и класс точности. Приборы с большим входным сопротивлением имеют меньшую погрешность и предназначены для измерений в электронных схемах, когда допускается малое потребление мощности измерительным прибором. При выборе типа авометра и предела измерений следует принимать во внимание как инструментальные, так и методические погрешности прибора в соответствии с формулой (4.3).

Основным элементом комбинированного прибора является высокочувствительный измерительный механизм магнитоэлектрической системы. Этот механизм включается в схемы для измерения тока, напряжения, сопротивления и т.п.

При отклонении условий от нормальных возникают дополнительные погрешности: температурные, от действия электрических и магнитных полей, из-за изменения формы кривой под влиянием гармоник основного сигнала, при выходе частоты за границы нормальной области и т.п. При одновременном действии нескольких влияющих факторов соответствующие погрешности складываются.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ

1. Изучить инструкцию по эксплуатации цифрового мультиметра UT60A.

2. Изучить инструкцию по эксплуатации тестера YX-360TRA.

3. Экспериментально определить погрешность измерения напряжения постоянного тока тестером во всех оцифрованных точках шкалы на одном пределе измерений.

Источник



Ток полного отклонения что это

Если неизвестны ток полного отклонения Iи внутреннее сопротивление Rи прибора ИПХ, их можно определить следующим образом. Прибор ИПх включают в цепь (см. рисунок), состоящую из образцового микроамперметра ИП (в крайнем случае им может быть авометр, переключенный в режим измерения тока),

батареи Б. выключателя В и двух резисторов: постоянного ( R1), ограничивающего ток в це пи до 500 мкА, и переменного ( R2 ), с помощью которого ток в цепи можно регулировать от 45 до 500 мкА. Установив ток, при котором стрелка прибора ИПХ отклоняется до последней отметки шкалы, отсчитывают ток Iи по шкале образцового прибора ИП.

Затем параллельно прибору ИПХ подключают переменный (желательно проволочный) резистор R3 сопротивлением 3—5 кОм. Изменением его сопротивления добиваются того, чтобы при том же токе в цепи (по образцовому прибору) стрелка прибора ИПх установилась на среднюю отметку его шкалы. Сопротивление введенной части переменного резистора R3 (его измеряют омметром) равно внутреннему сопротивлению Rи прибора ИПХ.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ НА ШКАЛАХ ПРИБОРОВ

Основные технические характеристики приборов можно узнать, расшифровав условные обозначения на их шкалах. Если прибор магнитоэлектрической системы, обозначения могут быть следующие:

*Отсутствие знаков означает, что прибор может работать в любом положении.

Источник