Расчет шунта электромеханического амперметра магнитоэлектрической системы

Пример 1. Рассчитать шунт к амперметру А с пределом измерения I_АН = 5 А для измерения постоянного тока I = 50 А и определить цену его деления до и после присоединения шунта. Шкала амперметра имеет N_H = 100 делений, а его внутреннее сопротивление R_A = 0,015 Ом.

Решение: в двух параллельных ветвях токи разветвляются обратно пропорционально сопротивлению этих ветвей:

             , откуда

Ток в шунте I_Ш = I – I_АН = 50 – 5 = 45 А, следовательно, R_Ш = 0,00167 Ом.

По ГОСТу шунты изготовляются на падение напряжения 45, 75, 100, 150 мВ. В данном случае, R_A· I_AH = 0,075 В = 75 мВ.

Цена деления шкалы амперметра до присоединения шунта:

 [ А/дел ],

после присоединения шунта:

 [ А/дел ].

Шкала амперметра часто градуируется с учетом включенного шунта, тогда величина измеряемого тока I отсчитывается непосредственно по шкале прибора.

Применение шунтов с электромагнитными, электродинамическими, ферродинамическими приборами нерационально, так как собственное потребление мощности сравнительно большое. В этом случае шунты получаются громоздкими и дорогостоящими. При включении шунтов на переменном токе возникает дополнительная погрешность, обусловленная зависимостью их сопротивления от частоты.

Расширение пределов измерения приборов может также осуществляться путем использования трансформатора тока ТА (рис. 4) и трансформатора напряжения ТV, которые преобразуют большие токи и напряжения соответственно в токи и напряжения стандартной величины (5 А и 100 В).

Пример 2.

Измерить переменный ток I = 90 А амперметром с пределом измерения
I_АН = 5 А. Шкала амперметра имеет N_Н = 100 делений.

Решение: чтобы амперметром А, имеющим предел измерения 5 А, измерить переменный ток I = 90 А, необходимо подключить его к обмотке трансформатора тока ТA с коэффициентом трансформации К = 100/5 = 20. (Рис. 5)

Цена деления амперметра А после подключения ТА:

[А/дел],
где – цена деления шкалы амперметра до его включения к ТА.

 При токе I = 90 А стрелка амперметра отклонится на дел.

 

                           

                                  I = 90 А

          U                                                                                                                   R

                                                                      Т A

Л2

Л1

                                             

И2

И1

                                                                                         

                                                     I_АН = 5 А

                                                                         А

Рис. 4. Схема измерения тока I с помощью амперметра А
через трансформатор тока ТA.

 

Задания для самостоятельного выполнения:

Вариант 1

Задача 1 Электромагнитный амперметр имеет внутреннее сопротивление Rа=10 Ом, а диапазон измерений до 1 А. Рассчитайте сопротивление Rш шунта так, чтобы амперметр мог измерять ток до 20 А.

Задача 2 Амперметр имеет внутреннее сопротивление Rа=9,9 Ом, а сопротивление его шунта 0,1 Ом. В каком отношении разделится измеряемый ток 300 А в приборе и шунте?

 

Вариант 2

Задача 1 Магнитоэлектрический миллиамперметр имеет диапазон измерений без шунта 10 мА и внутреннее сопротивление 100 Ом. Какое сопротивление должен иметь шунт, если прибор должен измерять ток до 1 А

Задача 2 Амперметр, внутреннее сопротивление которого 1,98 Ом, дает полное отклонение стрелки при токе 2 А. Необходимо измерить ток до 200 А. Какое сопротивление должен иметь шунт, подключаемый параллельно зажимам прибора?

Контрольные вопросы:

1. Каким образом включается в цепь амперметр и вольтметр и почему?

2. Чему равны показания амперметра, включенного в цепь при разомкнутой и замкнутой цепи?

3. Какое соотношение должно быть выполнено между R_ВН и R_ПР, чтобы на последнем выделялась максимальная мощность?

4. Какие требования предъявляются к электроизмерительным приборам?

5. Чем отличаются приборы магнитоэлектрической системы от электромагнитной системы?

6. Почему прибор магнитоэлектрической системы измеряет только постоянные токи или напряжение, а прибор электромагнитной системы как постоянные, так и переменные величины?

7. Каким образом можно расширить пределы измерения амперметра или вольтметра?

8. Как определяют цену деления приборов?

9. Как определить цену деления приборов, включенных через измерительные трансформаторы?

10. Какую шкалу имеют магнитоэлектрические, электромагнитные и электродинамические приборы?

11. Что такое класс точности прибора?

12. Как связан класс точности прибора с абсолютной погрешностью?

13. Как определить абсолютную и относительную погрешности прибора?

14. В какой части шкалы прибора наиболее целесообразно проводить измерения и почему?

15. Где указывается класс точности прибора?

16. Каковы условные обозначения различных электроизмерительных систем и где они указываются на приборе?

Вариант 1

Внимание! Изучите критерии оценки ответов и требования к их записи.