Пример рассчта добавочного сопротивления

Тема: Исследование влияния шунта и добавочного сопротивления на результаты измерений.

Цель работы:

· Изучить влияние добавочного сопротивления на показания вольтметра.

· Изучить влияние шунта на показания амперметра.

Исходные данные:

· Тип тока источника,

· Напряжение источника,

· Схема принципиальная.

Рис.1 Схема измерений напряжения с добавочными сопротивлениями

 

Рис.2 Схема измерений тока с шунтами

 

Ход работы (или Порядок выполнения):

o Рассчитать добавочные сопротивления для расширения пределов измерения вольтметра (с учетом входного напряжения источника и условиями варианта задания);

o Собрать схему №1 по предложенному чертежу с расчётными номиналами добавочных сопротивлений *;

o Установить внутреннее сопротивление вольтметра равным – 500 Ом

o Результаты записать в таблицу 1.

№ п/п	Номинал в Ом/КОм	Предел измерения в Вольтах
R1
R2
R3
R4

o Рассчитать добавочные сопротивления для расширения пределов измерения вольтметра (с учетом входного напряжения источника и условиями варианта задания);

o Собрать схему №2 по предложенному чертежу с расчётными номиналами шунтов **;

o Установить внутреннее сопротивление амперметра – равным 100 Ом;

o Для расчетов выбрать ток идущий через АМПЕРМЕТР выбрать по Амперметру №1 (включение к контакту «0»;

o Установить номинал Rn=1 КОм

o Результаты записать в таблицу 2.

№ п/п	Номинал в Ом/КОм	Предел измерения в Амперах
R1
R2
R3
R4

 

o Сделать вывод;

o Ответить на контрольный вопрос.

Почему нельзя включать амперметр непосредственно (параллельно) к источнику тока?

 

№ варианта	Uном В	Uист В	Uизм 1 В	Uизм 2 В	Uизм 3 В	Uизм 4 В	n – коэффициент шунтирования
n1	n2	n3	n4

*Частоты источника наряжения - 50 Гц, ** Номинал Rn=1 КОм

Содержание отчета

№ и Тему лабораторной работы.

Цель работы.

Исходные данные варианта.

Краткое выполнение работы (расчеты и определения)

Схемы экспериментов.

Результаты вычислений.

Результаты измерений.

Выводы.

Ответ на контрольный вопрос.

(Почему нельзя включать амперметр непосредственно (параллельно) к источнику тока?)

Теория

 

Функции добавочных сопротивлений:

·расширяют пределы измерения напряжения

·исключают влияние температуры на сопротивление вольтметра rv.

Добавочные сопротивления включаются последовательно с измерительным

механизмом

На рисунке показана схема подключения добавочного сопротивления R _Д к вольтметру.

R _V– внутреннее сопротивление вольтметра. Оно должно быть большим по сравнению с сопротивлением нагрузки R _Н для того, чтобы включение вольтметра параллельно нагрузке не приводило к существенным изменениям напряжения на нагрузке.

U _ИЗМ – измеряемое напряжение;

U _НОМ – предел измерения вольтметра.

Ток, текущий через вольтметр:

,

следовательно, добавочное сопротивление должно быть

.

Пример рассчта добавочного сопротивления

Рассчитать добавочное сопротивление к вольтметру на 100 В для измерения напряжения 300 В. Внутреннее сопротивление вольтметра R _V= 3000 Ом.

.

Добавочные сопротивления могут служить и для преобразования рода измеряемой величины (напряжения в ток и наоборот).

 

Для измерения силы тока в электрических цепях служат ампер­метры, миллиамперметры и микроамперметры различных систем. Их включают в цепь последовательно, и через прибор проходит весь ток, протекающий в цепи.

При различных электрических измерениях весьма важно, чтобы измерительный прибор как можно меньше изменял электрический режим цепи, в которую его включают.По этой причине амперметр должен обладать незначительным сопротивлением по сравнению с сопротивлением цепи. Пусть в электрическую цепь включен источ­ник электрической энергии, напряжение которого U = 10 в.

Сопро­тивление потребителя r_п=20 ом. В этой цепи, согласно закону Ома, ток

I=U/r_n=10/20=0,5a

Допустим, что обмотка миллиамперметра, которым следует из­мерить ток, имеет сопротивление

r_а=30 ом. Тогда при включении прибора в цепь в ней установится ток

I=U/r_n+r_a=10/20+30=10/50=0,2а

Таким образом, если включить в цепь прибор с большим сопротив­лением, то нарушится ее электрический режим и сила тока будет измерена с ошибкой на 0,3 а.

Этот пример подтверждает, что желательно измерять силу тока в цепи таким прибором, у которого собственное сопротивление наи­меньшее. Присоединять амперметр к полюсам источника тока без нагрузки нельзя. Это объясняется тем, что по обмотке амперметра, имеющей малое сопротивление, в данном случае пройдет большой ток и она может перегореть.По той же причине нельзя включать амперметр параллельно нагрузке. По обмотке и отдельным элемен­там электроизмерительных приборов некоторых систем во избежа­ние возможности их порчи нельзя пропустить сколько-нибудь зна­чительный ток.В частности, это относится к спиральным пружинам и подвижной катушке магнитоэлектрического прибора.

Если такой измерительный прибор нужно при­способить для измерения значительной силы то­ка — расширить пределы измерения амперметра, та он снабжается шунтом.

Токовый шунт типа ШСМ

Шунт — это относительно малое, но точно из­вестное сопротивление (r_ш),присоединяемое параллельно измерительному механизму. Схема включения амперметра с шунтом показана на рис. 84. При таком включении шунта из n частей тока, протекающего в цепи, через прибор прохо­дит лишь одна его часть, а через шунт — остальные n-1 частей.

Это происходит потому, что сопротивление шунта меньше сопротивления амперметра n - 1 раз. Число n показыва­ет, во сколько раз нужно увеличить предел измерения амперметра. Таким образом, шунт служит для расширения пределов измерения прибора.

 

Расчет шунта к амперметру

При измерении тока амперметр включается последовательно с нагрузкой. Если амперметром требуется измерить ток, превышающий верхний предел измерения, то параллельно амперметру включается шунт с сопротивлением R _Ш. Шунт представляет собой толстую константановую или манганиновую пластину. Применение этих сплавов для изготовления шунтов связано с тем, что их сопротивление слабо зависит от температуры.

На рисунке показана схема подключения шунта R _Ш к амперметру.

R _А– внутреннее сопротивление амперметра, которое мало по сравнению с сопротивлением нагрузки R _Ндля того, чтобы включение амперметра последовательно с нагрузкой не приводило к существенным изменениям тока в цепи нагрузки.

I – ток через сопротивление нагрузки R _Н;

I _Ш– ток через шунт с сопротивлением R _Ш;

I _А– ток через амперметр с сопротивлением R _А.

По первому правилу Кирхгофа алгебраическая сумма токов в узле равна нулю:

I = I _А + I _Ш

и, следовательно,

I _Ш= I – I _А.

Падение напряжения между точками а и b:

U_аb = I _А· R _А = I _Ш· R _Ш.

Таким образом, для того, чтобы с помощью данного амперметра измерить ток I, сопротивление шунта должно быть

R _Ш = , (8)

где I / I_A = n – коэффициент шунтирования, показывающий, во сколько раз расширяется предел измерения амперметра при подключении шунта.

Фактический ток в цепи определяется произведением показаний прибора и множителя n.

Реальный шунт должен иметь четыре контакта: к двум из них подключается прибор, а к двум другим – соединительные провода электрической цепи.

Пример расчета шунта

Рассчитать шунт к миллиамперметру на 10 m А с внутренним сопротивлением 500 Ом, если надо измерить ток 10 А.

Воспользуемся формулой (8):

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: