 |
Для добавочных резисторов переменного тока под погрешностью понимают
|
|
|
|
Преобразователи токов и напряжений
Наиболее часто для расширения пределов измерений используются шунты и добавочные сопротивления. Шунт представляет собой четырех- зажимный резистор, используемый только в цепях постоянного тока. Входные зажимы, к которым подводится ток I, называются токовыми, а выходные зажимы, с которых снимается напряжение U, называются потенциальными (рис.9).
Шунт рассчитывается для тока, который представляет собой разность тока рамки прибора I0 и измеряемым током I
IШ = I - I0. (4.1)
Сопротивление шунта
, (4.2)
где r0 - внутреннее сопротивление прибора;
n - коэффициент шунтирования
определяемый как
, (4.3)
где I – измеряемый ток,
IИ – ток в цепи измерителя.
Для шунтов постоянного тока, под погрешностью понимают
. (4.4)
для шунтов переменного тока
. (4.5)
где 
– действительное значение полного сопротивления шунта, Ом;
r – его активное сопротивление, Ом;
х – индуктивное сопротивление, Ом;
– погрешность значения сопротивления;
– фазовая погрешность.
Во многих случаях нагрузку подключают к шунту при помощи соединительных проводов (потенциальных), сопротивлением которых пренебречь нельзя, и выходным напряжением шунта считают напряжение U’2на зажимах нагрузки.
Учитывая, что сопротивление соединительных проводов rпр<< rнаг можно, пренебрегая малыми величинами второго порядка, написать
, (4.6)
или
, (4.7)
Шунты изготавливаются из меди и применяются в сочетании с магнитоэлектрическими миллиамперметрами для измерения токов, а также для измерения токов другими методами. Влияние сопротивлений соединительных проводов и сопротивления прибора, с которыми применяется шунт, учитывается при подгонке шунтов для точных приборов.
|
|
|
Для расширения пределов измерения вольтметров используются добавочные сопротивления (рис.10), которые включаются последовательно с измерительным механизмом.
Ток в цепи измерительного механизма составляет
(4.8)
где 
= г0 + jх, – полное сопротивление обмотки измерительного механизма, Ом;
rД.Н – номинальное сопротивление добавочного резистора, Ом;
К = 1/(Z0-rД.Н) – коэффициент преобразования.
Добавочное сопротивление рассчитывается для напряжения, которое представляет собой разность напряжения, приложенного к рамке прибора U0 и приложенного к сети U.
Сопротивление добавочного резистора
, (4.9)
где r0 - внутреннее сопротивление прибора;
m - коэффициент добавочного сопротивления,
определяемый как
, (4.10)
где U – измеряемое напряжение,
U И – напряжение приложенное к измерительному механизму.
Для добавочных резисторов переменного тока под погрешностью понимают
, (4.11)
где ZД = rд + jx0, – действительное значение полного сопротивления добавочного резистора, Ом;
rД – его активное сопротивление, Ом;
хД – индуктивное сопротивление, Ом;
– погрешность значения сопротивления;
– фазовая погрешность.
Пренебрегая малыми величинами второго порядка, для тока в цепи измерительного механизма можно записать
, (4.12)
Добавочные резисторы изготавливаются из манганина в виде проволочных или печатных резисторов. Также используются в цепи напряжения электродинамических и ферродинамических приборов.
Для уменьшения напряжения в строго определенное число раз применяют делители напряжений (рис.11).
Делитель напряжения является преобразователем напряжения в напряжение, имеющее номинальный коэффициент преобразования КН = 
, меньше единицы.
Нагрузка ZНАГ, подключенная к делителю напряжения, изменяет коэффициент преобразования. Поэтому сопротивление нагрузки надо делать много больше, чем Z2.
|
|
|
Делители напряжения используются для расширения верхних пределов измерения приборов с высоким входным сопротивлением.
По используемым в делителях напряжения элементам различают резистивные, емкостные и индуктивные делители.
Емкостные делители часто применяются при высоких напряжениях. Так, для расширения верхних пределов измерения электростатических вольтметров применяют емкостный делитель напряжения (рис.12). В этом случае
, (4.13)
где UВ – напряжение на входе прибора, В;
СВ – емкость прибора, Ф.
Параметры емкостного делителя выбирают так, чтобы СВ<<С1.
В качестве преобразователей в цепях переменного тока в основном используются трансформаторы тока и напряжения, основной характеристикой, для которых является коэффициент трансформации.
Для трансформаторов тока
, (4.14)
где I1Н – номинальный ток первичной обмотки, А;
I2Н – номинальный ток вторичной обмотки, А.
Для трансформатора напряжения
, (4.15)
где U1Н – номинальное напряжение первичной обмотки, В;
U2Н – номинальное напряжение вторичной обмотки, В.
Номинальные коэффициенты указываются на щитках трансформаторов в виде соотношения токов и напряжений в первичной и вторичной обмотке. На приборах, проградуированных с трансформаторами, коэффициент трансформации указывается на лицевой панели также в виде соотношения первичных и вторичных величин.
Кроме понятия номинального коэффициента трансформации, трансформаторы характеризуются действительным коэффициентом трансформации. Они соответственно равны
; 
, (4.16)
где I1 – ток первичной обмотки, А;
I2 – ток вторичной обмотки, А;
U1 – напряжение первичной обмотки, В;
U2 – напряжение вторичной обмотки, В.
В процессе преобразования первичного тока во вторичный появляется различие не только по величине преобразуемых величин, но и по фазе между током и напряжением первичной обмотки и вторичной обмотки.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача 1
Определите сопротивление шунта и ток, протекающий через него к миллиамперметру, если ток полного отклонения рамки составляет 50 мА, внутреннее сопротивление 1,5 Ом. Требуется использовать прибор для тока до 10 А.
Решение
Определим максимальное напряжение, приложенное к измерительному механизму
|
|
|
.
Величина тока протекающего через шунт
IШ = I - I0 = 10 – 50*10-3 = 9,95 А.
Сопротивление шунта
.
|
|
|
