Внутреннее сопротивление амперметра и вольтметра. Амперметр — основные характеристики, предназначение
Амперметр - прибор для измерения силы тока в амперах. Шкалу амперметров градуируют в микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора. В электрическую цепь амперметр включается последовательно с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют; для увеличения предела измерений - снабжённый шунтом (для цепей постоянного и переменного тока), трансформатором тока (только для цепей переменного тока) или магнитным усилителем (для цепей постоянного тока). Комплектное устройство из токоизмерительной головки и трансформатора тока специальной конструкции называется «токоизмерительные клещи».
Принцип действия стрелочной измерительной головки
Принцип действия самых распространённых в амперметрах систем измерения:
В магнитоэлектрической системе прибора крутящий момент стрелки создаётся благодаря взаимодействию между полем постоянного магнита и током, который проходит через обмотку рамки (вращающий момент). С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале. Угол поворота стрелки устанавливается при равенстве вращающего момента и момента пружины.
В электромагнитной системе прибора вращающий момент стрелки создаётся между катушкой и подвижным ферромагнитным сердечником, к которому прикрепляется указательная стрелка.
В электродинамической системе измерительная головка состоит из неподвижной и подвижной катушек, соединённых параллельно или последовательно. Взаимодействие между токами, которые проходят через катушки, вызывает отклонения подвижной катушки и соединённой с нею стрелки.
Во всех вышеуказанных системах угол поворота стрелки устанавливается при равенстве вращающего момента и момента сопротивления пружины.
Включение амперметра в электрическую цепь
В электрической цепи амперметр соединяется последовательно с нагрузкой, а при больших токах - через трансформатор тока, магнитный усилитель или шунт. Для измерения токов может также применяться милливольтметр и калиброванный шунт (первичные токи шунтов могут быть выбраны из стандартного ряда, вторичное напряжение стандартизировано - чаще всего 75 мВ). При высоких напряжениях (выше 1000В) - в цепях переменного тока для гальванической развязки амперметров также применяют трансформаторы тока, а цепях постоянного тока - магнитные усилители
Амперметр. Измерение силы тока.
Для определения значения тока в электрической цепи, применяют специальные приборы - амперметры. Амперметр включается последовательно в исследуемую цепь, и, в силу крайне малого собственного внутреннего сопротивления, данный измерительный прибор не вносит сколь-нибудь существенных изменений в электрические параметры цепи.
Шкала прибора градуирована в амперах, килоамперах, миллиамперах или микроамперах. Для расширений пределов измерений, амперметр может быть включен в цепь через трансформатор или параллельно шунту, когда лишь малая доля проходит через прибор, а основной ток цепи течет через шунт.
Сегодня есть два особо популярных типа амперметров - механические амперметры — магнитоэлектрические и электродинамические, и электронные — линейные и трансформаторные.
В классическом магнитоэлектрическом амперметре со стрелкой и градуированной шкалой, через подвижную катушку прибора проходит определенная часть измеряемого тока, обратнопропорциональная сопротивлению катушки, включенной параллельно калиброванному шунту малого сопротивления.
Ток (прямой или выпрямленный) проходящий через катушку приводит к повороту стрелки магнитоэлектрического амперметра, и угол наклона стрелки оказывается пропорционален величине измеряемого тока.
Ток через катушку амперметра создает на ней крутящий момент благодаря взаимодействию собственного магнитного поля с магнитным полем установленного стационарно постоянного магнита. И поскольку стрелка соединена с катушкой-рамкой, она наклоняется на соответствующий угол и указывает значение тока на шкале.
Электродинамический амперметр устроен несколько более сложным образом. В нем есть две катушки — одна неподвижная, а вторая — подвижная. Катушки соединены между собой последовательно или параллельно. Когда токи проходят через катушки, то их магнитные поля взаимодействуют, в итоге подвижная катушка, с которой соединена стрелка, отклоняется на угол, пропорциональный величине измеряемого тока.
В приборах, предназначенных для измерения значительных токов, основной ток всегда проходит через шунт малого сопротивления, а катушка соединенная со стрелкой, принимает на себя только малую долю тока, выступая в роли проводящего ответвления от основного пути тока. Соотношения токов через измерительную рамку и через шунт обычно принимаются такими: 1 к 1000, 1 к 100 или 1 к 10.
Часто для измерения значительных токов или при работе с высоковольтными цепями, применяют включение амперметра через измерительный трансформатор тока. В этом случае ток, пропорциональный току в первичной обмотке, измеряется во вторичной обмотке, а шкала градуируется соответственно измеряемому в первичной обмотке току. Вторичная обмотка измерительного трансформатора тока всегда шунтирована резистором, иначе наведенная на ней ЭДС могла бы оказаться опасно высокой.
При включении измерительного трансформатора тока в цепь высокого напряжения, корпус амперметра и вторичную цепь измерительного трансформатора обязательно заземляют, чтобы подстраховаться на случай пробоя изоляции.
На базе трансформаторов тока или изготавливают амперметры типа «токовые клещи». Применение датчика Холла позволяет измерять постоянный ток, а трансформаторов тока — переменный ток.
— для измерения переменного тока, - проще в изготовлении и стоят они дешевле. Разъемный магнитопровод представляет собой сердечник трансформатора тока, на котором намотана вторичная обмотка, шунтированная резистором. Первичной обмоткой выступает провод, который клещами обхватывают для измерения тока в нем.
Электронная схема вычисляет в соответствии с законом Ома, исходя из напряжения на шунтирующем резисторе и коэффициента трансформации, ток в исследуемой цепи.
Токоизмерительные клещи UNI-T UTM 1202A:
Клещи (для измерения постоянного тока) используют эффект Холла, когда создаваемое постоянным током магнитное поле приводит к появлению пропорциональной ЭДС Холла на схеме датчика.
Преимущество токовых клещей с датчиком Холла в том, что они обладают высоким быстродействием, и позволяют отслеживать кратковременные броски тока.
Наконец, в с функцией измерения тока, применяется линейная схема измерения с шунтом. Здесь нет подвижной рамки со стрелкой, вместо этого электроника измеряет падение напряжения на шунте известного сопротивления, сравнивает его с эталонным значением, и подсчитывает значение тока. Результат измерения тока отображается на цифровом дисплее.
Постоянный ток не меняет направления во времени. Примером может служить батарейка в фонарике или радиоприемнике, аккумулятор в автомобиле. Мы всегда знаем, где положительная клейма источника питания, а где отрицательная.
Переменный ток — это ток, который с определенной периодичностью меняет направление движения. Такой ток протекает в нашей розетке, когда мы к ней подключаем нагрузку. Тут нет положительного и отрицательного полюса, а есть только фаза и ноль. Напряжение на нуле близко по потенциалу с потенциалом земли. Потенциал же на фазовом выводе меняется с положительного до отрицательного с частотой 50 Гц, го есть ток под нагрузкой будет менять свое направление 50 раз в секунду.
В течение одного периода колебания величина тока повышается от нуля до максимума, затем уменьшается и проходит через ноль, а потом совершается обратный процесс, но уже с другим знаком.
Получение и передача переменного тока намного проще, чем постоянного: меньше потерь энергии, С помощью трансформаторов мы можем легко менять напряжение переменного тока.
При передаче большого напряжения требуется меньший ток для той же мощности. Это позволяет использовать более тонкие довода. В сварочных трансформаторах используется обратный процесс — понижают напряжение для повышения сварочного тока.
Чтобы в электрической цепи , необходимо последовательно с приемником электроэнергии включить амперметр или миллиамперметр. При этом, чтобы исключить влияние измерительного прибора на работу потребителя, должен обладать очень малым внутренним сопротивлением, чтобы практически его можно было бы принять равным нулю, чтобы падением напряжения на приборе можно было бы просто пренебречь.
Включение амперметра в цепь — всегда последовательно с нагрузкой. Если подключить амперметр параллельно нагрузке, параллельно источнику питания, то амперметр просто сгорит или сгорит источник, поскольку весь ток потечет через мизерное сопротивление измерительного прибора.
Пределы измерения амперметров, предназначенных для проведения измерений в цепях постоянного тока, расширяемы, путем подключения амперметра не напрямую измерительной катушкой последовательно нагрузке, а путем подключения измерительной катушки амперметра параллельно шунту.
Так через катушку прибора пройдет всегда лишь малая часть измеряемого тока, основная часть которого потечет через шунт, включенный в цепь последовательно. То есть прибор фактически измерит падение напряжения на шунте известного сопротивления, и ток будет прямо пропорционален этому напряжению.
Практически амперметр сработает в роли милливольтметра. Тем не менее, поскольку шкала прибора градуирована в амперах, пользователь получит информацию о величине измеряемого тока. Коэффициент шунтирования выбирают обычно кратным 10.
Шунты, рассчитанные на токи до 50 ампер монтируют непосредственно в корпуса приборов, а шунты для измерения больших токов делают выносными, и тогда прибор соединяют с шунтом щупами. У приборов, предназначенных для постоянной работы с шунтом, шкалы сразу градуированы в конкретных значениях тока с учетом коэффициента шунтирования, и пользователю уже не нужно ничего вычислять.
Если шунт наружный, то в случае с калиброванным шунтом — на нем указывается номинальный ток и номинальное напряжение: 45 мВ, 75 мВ, 100 мВ, 150 мВ. Для текущих измерений выбирают такой шунт, чтобы стрелка отклонялась бы максимум - на всю шкалу, то есть номинальные напряжения шунта и измерительного прибора должны быть одинаковыми.
Если речь идет об индивидуальном шунте для конкретного прибора, то все, конечно, проще. По классам точности шунты делятся на: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2 и 0,5 — это допустимая погрешность в долях процента.
Шунты изготавливают из металлов с малым температурным коэффициентом сопротивления, и обладающих значительным удельным сопротивлением: константан, никелин, манганин, - чтобы когда протекающий через шунт ток нагревает его, это не отражалось бы на показаниях прибора. Еще для снижения температурного фактора при измерениях, последовательно с катушкой амперметра включают добавочный резистор из материла такого же рода.
Чтобы между двумя точками цепи, параллельно цепи, между этими двумя точками, подключают вольтметр. Вольтметр включается всегда параллельно приемнику или источнику. А чтобы подключенный вольтметр не оказывал влияния на работу цепи, не вызывал бы снижения напряжения, не вызывал потерь, - он должен обладать достаточно высоким внутренним сопротивлением, чтобы током через вольтметр можно было бы пренебречь.
И чтобы расширить пределы измерения вольтметра, последовательно с его рабочей обмоткой включается добавочный резистор, чтобы только часть измеряемого напряжения приходилась бы непосредственно на измерительную обмотку прибора, пропорционально ее сопротивлению. А при известном значении сопротивления добавочного резистора, по зафиксированному на нем напряжению легко определяется полное измеряемое напряжение, действующее в данной цепи. Так работают все классические вольтметры.
Коэффициент, появляющийся в результате добавления добавочного резистора, покажет, во сколько раз измеряемое напряжение больше напряжения, приходящегося на измерительную катушку прибора. То есть пределы измерения прибора зависят от величины добавочного резистора.
Добавочный резистор встраивается в прибор. Для снижения влияния температуры окружающей среды на измерения, добавочный резистор изготавливают из материала обладающего малым температурным коэффициентом сопротивления. Поскольку сопротивление добавочного резистора во много раз больше сопротивления прибора, то и сопротивление измерительного механизма прибора в итоге не зависит от температуры. Классы точности добавочных резисторов выражаются аналогично классам точности шунтов — в долях процентов обозначают величину погрешности.
Чтобы еще больше расширить пределы измерения вольтметров, применяют делители напряжения. Это делается для того, чтобы при измерении на прибор приходилось напряжение, соответствующее номиналу прибора, то есть не превышало бы предел на его шкале. Коэффициентом деления делителя напряжения называется отношение входного напряжения делителя к выходному, измеряемому напряжению. Коэффициент деления берут равным 10, 100, 500 и более, в зависимости от возможностей применяемого вольтметра. Делитель не вносит большой погрешности, если сопротивление вольтметра также высоко, а внутреннее сопротивление источника мало.
Измерение переменного тока
Чтобы точно измерить прибором параметры переменного тока, необходим измерительный трансформатор. Измерительный трансформатор, применяемый в целях измерений, к тому же дает персоналу безопасность, поскольку благодаря трансформатору достигается гальваническая развязка от цепи высокого напряжения. Вообще, техника безопасности запрещает подключать электроизмерительные приборы без таких трансформаторов.
Применение измерительных трансформаторов позволяет расширить пределы измерения приборов, то есть появляется возможность измерять большие напряжения и токи при помощи низковольтных и слаботочных приборов. Так, измерительные трансформаторы бывают двух типов: трансформаторы напряжения и трансформаторы тока.
Измерительный трансформатор напряжения
Чтобы измерить переменное напряжение применяют трансформатор напряжения. Это понижающий трансформатор с двумя обмотками, первичная обмотка которого присоединяется к двум точкам цепи, между которыми нужно измерить напряжение, а вторичная — непосредственно к вольтметру. Измерительные трансформаторы на схемах изображают как обычные трансформаторы.
Трансформатор без нагруженной вторичной обмотки работает в режиме холостого хода, и при подключенном вольтметре, сопротивление которого велико, трансформатор остается практически в этом режиме, и поэтому можно считать измеренное напряжение пропорциональным напряжению, приложенному к первичной обмотке, с учетом коэффициента трансформации, равного соотношению количеств витков во вторичной и первичной его обмотках.
Таким образом можно измерять высокое напряжение, при этом на прибор будет подаваться небольшое безопасное напряжение. Останется умножить измеренное напряжение на коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения.
Те вольтметры, которые изначально предназначены для работы с трансформаторами напряжения, имеют градуировку шкалы с учетом коэффициента трансформации, тогда по шкале без дополнительных вычислений сразу видно значение измененного напряжения.
В целях повышения безопасности при работе с прибором, на случай повреждения изоляции измерительного трансформатора, один из выводов вторичной обмотки трансформатора и его каркас сначала заземляются.
Измерительные трансформаторы тока
Для подключения амперметров к цепям переменного тока служат измерительные трансформаторы тока. Это двухобмоточные повышающие трансформаторы. Первичная обмотка включается последовательно в измеряемую цепь, а вторичная — к амперметру. Сопротивление в цепи амперметра мало, и получается, что трансформатор тока работает практически в режиме короткого замыкания, при этом можно считать, что токи в первичной и вторичной обмотках относятся друг к другу как количества витков во вторичной и первичной обмотках.
Подобрав подходящее соотношение витков, можно измерять значительные токи, при этом через прибор всегда будут протекать токи достаточно малые. Останется умножить измеренный во вторичной обмотке ток на коэффициент трансформации. Те амперметры, которые предназначены для постоянной работы совместно с трансформаторами тока, имеют градуировку шкал с учетом коэффициента трансформации, и по шкале прибора без вычислений можно легко считать значение измеряемого тока. С целью повышения безопасности персонала, один из выводов вторичной обмотки измерительного трансформатора тока и его каркас сначала заземляются.
Во многих применениях удобны проходные измерительные трансформаторы тока, у которых магнитопровод и вторичная обмотка изолированы и расположены внутри проходного корпуса, через окно которого проходит медная шина с измеряемым током.
Вторичная обмотка такого трансформатора никогда не оставляется разомкнутой, ибо сильное увеличение магнитного потока в магнитопроводе может не только привести к его разрушению, но и навести на вторичной обмотке опасную для персонала ЭДС. Чтобы провести безопасное измерение, вторичную обмотку шунтируют резистором известного номинала, напряжение на котором будет пропорционально измеряемому току.
Для измерительных трансформаторов характерны погрешности двух видов: угловая и коэффициента трансформации. Первая связана с отклонением угла сдвига фаз первичной и вторичной обмоток от 180°, что приводит к неточным показаниям ваттметров. Что касается погрешности связанной с коэффициентом трансформации, то это отклонение показывает класс точности: 0,2, 0,5, 1 и т. д. - в процентах от номинального значения.
Инструкция
Используйте шунты только из комплекта поставки амперметра. Любые другие приведут к значительному искажению показаний. Связано это с тем, что магнитоэлектрические индикаторы разных марок даже с одинаковым током полного отклонения стрелки имеют различное внутреннее сопротивление.
Выберите шунт, рассчитанный на предельный ток несколько ниже измеряемого. Например, если предполагается, что ток в цепи может меняться в пределах от 5 до 8 А, используйте шунт на 10 А.
На винтах индикатора имеется по две гайки. Отверните с каждого из винтов только первую из них. Вторую, расположенную ближе к корпусу, не отворачивайте, иначе винт провалится внутрь, и для ремонта прибора его придется вскрыть. Тогда, если до этого он подвергался проверке, потребуется осуществить эту процедуру заново.
Наденьте шунт на винты и закрепите их гайками. Не забудьте о двух шайбах, которые должны быть расположены между шунтом и вторыми гайками каждого из винтов.
Обесточьте устройство, потребляемый ток которого вы хотите измерить. Разорвите цепь его питания, после чего, соблюдая полярность, включите в разрыв цепи амперметр с шунтом. Провода зажимайте между шайбами. Включите питание, прочитайте показания, после чего снова обесточьте цепь, уберите амперметр и восстановите соединение.
Показания прибора умножьте на коэффициент, указанный на шунте. Если он не указан, вычислите цену деления самостоятельно. Например, если ток полного отклонения индикатора равен 100 мкА, а шунт рассчитан на 10 А, то каждому микроамперу на шкале будет соответствовать 0,1 А тока в цепи.
В крайнем случае можно использовать шунт без обозначений и любой магнитоэлектрический индикатор. Соедините последовательно испытуемый и образцовый амперметры. Подключите их к стабилизатору тока . Плавно повышая ток от нуля, добейтесь полного отклонения стрелки испытуемого прибора. По образцовому амперметру узнайте ток в цепи. Поделите его на количество делений на шкале и тем самым вычислите цену одного деления.
Несмотря на то, что амперметр считается атрибутом автомобилей, выпущенных достаточно давно, такое оборудование все еще встречается, как и машины ранних поколений. Поэтому при необходимости заменить, отремонтировать или же произвести любую другую операцию следует знать, как подключить амперметр.
Вам понадобится
- Соединительные провода, амперметр.
Инструкция
Так как амперметр в электрическую цепь подключается последовательно, найдите провода, соединяющие генератор и аккумулятор. Их необходимо аккуратно разъединить, не потеряв значения полярности проводов.
Как правило, генератор и аккумулятор соединяются проводами большого сечения, поэтому выбирать таковые для подключения амперметра следует аналогичного диаметра.
Соответственно, следует соединить провода для того, чтобы соединить генератор с амперметром и аккумулятор с ним же. С этой целью уложите их и тщательно обмотайте изолентой, чтобы избежать замыкания.
Если вы используете цифровое оборудование, то по большому счету полярность проводов не имеет значения. Но в случае использования аналогового прибора, обязательно учтите, что минус от амперметра подключается к плюсу аккумулятора.
Источники:
- Обсуждение данной темы на форуме.
- подключение амперметра в автомобиле
Чувствительность современных стрелочных индикаторов настолько высока, что у многих из них ток полного отклонения стрелки не превышает ста микроампер. На практике же нередко приходится измерять токи, исчисляемые сотнями миллиампер и даже амперами. На помощь приходит так называемый шунт .
Инструкция
Перед тем как приступать к изготовлению шунт а, необходимо измерить внутреннее сопротивление стрелочного индикатора. Для этого используйте обыкновенный тестер или мультиметр (неважно, стрелочный или цифровой). При этом, необходимо, чтобы ток через испытываемый прибор был не слишком большим, иначе его стрелка может деформироваться.
Теперь рассчитайте напряжение, которое необходимо подать на индикатор, чтобы его стрелка отклонилась полностью. Для этого переведите ток полного отклонения в амперы, а измеренное сопротивление прибора - в омы. Затем подставьте их в стандартную формулу закона Ома:U=IR, где U - напряжение, необходимое для полного отклонения стрелки, I - ток полного отклонения стрелки, R - измеренное сопротивление рамки индикатора.Не удивляйтесь тому, что рассчитанное по этой формуле напряжение получится весьма малым.
Теперь необходимо рассчитать сопротивление самого шунт а. Оно окажется настолько малым по сравнению с сопротивлением рамки индикатора, что последним можно будет пренебречь. Сопротивление шунт а должно быть таким, чтобы при прохождении через него тока, являющегося для амперметра предельным, на шунт е падало напряжение, равное рассчитанному по предыдущей формуле. Таким образом, это сопротивление можно также рассчитать по стандартной формуле закона Ома, но преобразованной следующим образом:R=U/I, где R - искомое сопротивление шунт а, U - напржение полного отклонения стрелки индикатора, рассчитанное по предыдущей формуле, I - предельный ток, на измерение которого будет рассчитан ваш амперметр (если он выражен в миллиамперах, предварительно переведите его в амперы).
Правильно соедините между собой индикатор и шунт . А именно сам шунт включите непосредственно в разрыв цепи, ток в которой необходимо измерить, а индикатор подключите проводами к нему. Еси поступить наоборот, включив индикатор в разрыв цепи, а шунт подключив проводами к индикатору, последний зашкалит или даже сгорит. Подумайте, почему.
Изготовьте для микроамперметра новую шкалу, имеющую градуировку в миллиамперах или амперах и соответствующий масштаб.
Обратите внимание
Подключение и отключение осуществляйте при обесточенной цепи. Соблюдайте полярность. При измерении переменного тока применяйте индикатор совместно с детектирующей цепью.
Амперметры - приборы для измерения силы тока в электрических цепях. По принципу работы амперметры бывают - магнитоэлектрические, электромагнитные, термоэлектрические, электродинамические и другие.
Устройство, с помощью которого измеряют силу протекающего по цепи тока, называют амперметром. Поскольку значения, которые выдает прибор (сила тока), зависят от сопротивления элементов внутри амперметра, то оно должно быть очень низким.
Внутреннее устройство амперметра зависит от целей использования, вида тока и принципа работы.Бывают амперметры, которые реагируют не на величину сопротивления проводника, а на излучаемое им тепло или магнитные волны.
Магнитоэлектрические амперметры
Устройства, реагирующие на магнитные явления (магнитоэлектрические) применяют для того, чтобы замерить токи очень маленьких значений в цепях с постоянным током. Внутри них нет ничего лишнего, кроме катушки, подсоединенной к ней стрелки и шкалы с делениями.
Электромагнитные амперметры
В отличие от магнитоэлектрических их можно применять и для сетей с переменным током, чаще всего в цепях промышленного назначения с частотой в пятьдесят герц. Электромагнитным амперметром можно пользоваться для замеров в цепях с большой силой тока.
Термоэлектрические амперметры
Используют для измерения переменного тока с высокой частотой. Внутри прибора установлен нагревательный элемент (проводник с высоким сопротивлением) с термопарой. Из-за проходящего тока нагревается проводник, и термопара фиксирует величину. Из-за возникающего тепла отклоняется рамка со стрелкой на определенный угол.
Электродинамические амперметры
Можно применять не только для замеров силы постоянного тока, но и переменного. Из-за особенностей прибора, его можно применять в таких сетях, где частота достигает двухсот герц.
Электродинамический амперметр используется в основном как контрольный измеритель для проверки приборов.Они сильно реагируют на сторонние магнитные поля и на перегрузки. Из-за этого в качестве измерителей используются редко.
Ферродинамические
Очень надежные приборы, которые обладают высокой прочностью и мало подвергаются воздействию магнитных полей, возникающих не в приборе. Такого рода амперметры устанавливают в автоматические контролирующие системы как самописцы.
Бывает так, что шкалы прибора недостаточно и необходимо увеличить значения, которые стоит замерить. Чтобы этого достичь используется шунтирование (проводник с высоким сопротивлением присоединяется параллельно прибору). Например, чтобы установить значение силы в сто ампер, а прибор рассчитан всего на десять, то присоединяют шунт, у которого значение сопротивления в девять раз ниже, чем у прибора.
Амперметр и вольтметр – это приборы, предназначенные для измерения электрического тока. Но параметры тока, которые измеряются посредством данных физических приборов, разные.
О предназначении каждого из этих приборов говорит его название. Одно из них происходит от слова «ампер», так называется единица измерения силы электрического тока, и именно ее измеряют с помощью амперметра. Вольт – это единица измерения электродвижущей силы и электрического напряжения, следовательно, для измерения данных параметров и предназначен вольтметр.
Амперметр и вольтметр имеют сходную конструкцию. Это магнитоэлектрические приборы, измеряемые величины подводятся в них к обмотке, а ее магнитный поток действует на постоянный магнит. Подвижный магнит связан со стрелкой или измерительной катушкой. У амперметра она подключена к шунту, который устанавливается либо внутри прибора, либо вне его, а у вольтметра измерительную цепь включают в место, где производят измерение.
Разным предназначением приборов объясняется различие в их принципе действия. Для того, чтобы прибор мог измерить силу тока, внутреннее сопротивление должно быть минимальным, и у амперметра оно именно таково. Высокое сопротивление могло бы изменить в электрической цепи силу тока, которую амперметр и измеряет, в этом случае результат оказался бы искаженным. Идеальным был бы амперметр с нулевым сопротивлением, но это невозможно, и приборы обладают разной степенью чувствительности. В зависимости от этого их шкалы градуируются в амперах, килоамперах или миллиамперах.
С измерением электрического напряжение дело обстоит с точностью до наоборот – изменение силы тока, точнее, снижение ее необходимо, ведь только таким способом можно избежать изменения напряжения, которое должен измерить вольтметр. В идеальном варианте внутреннее сопротивление вольтметра должно быть бесконечным, но в реальности это недостижимо, и все же оно бывает максимально возможным. Чем выше внутреннее сопротивление, тем более точным будет измерение напряжения.
Амперметр и вольтметр по-разному подключаются к электрической цепи для измерения. Амперметр подключают последовательно с тем ее участком, где предстоит измерить силу тока. Вольтметр подключается параллельно тому участку электрической цепи, на котором измеряют напряжение. Ни в коем случае нельзя подключать амперметр напрямую к источнику питания или к обоим выводам электрического тока, как это делают с вольтметром. Подобное подключение может привести к короткому замыканию и выходу прибора из строя.
Источники:
- Схема включения амперметра и вольметра
После ремонта или замены шкалы амперметра требуется ее проверка и градуировка. Существует несколько способов сделать такое тестирование. В зависимости от наличия необходимых приборов и требуемых показателей точности градуировки, воспользуйтесь одним из способов, описанных ниже.
амперметра положение его стрелки. Повторите эту операцию, последовательно устанавливая с помощью регулятора зарядного устройства и контролируя по показаниям амперметра токи в 2, 3, 4 Ампера и т. д. Когда стрелка проверяемого амперметра дойдет до края шкалы, выключите зарядное устройство, предварительно установив регулятор тока на минимум. Затем отметьте на шкале промежуточные значения. У данного способа низкая точность градуировки, которая ограничивается точностью амперметра зарядного устройства.Большей точности градуировки можно добиться, используя эталонный амперметр. Соберите схему, соединив последовательно эталонный амперметр, проверяемый амперметр и переменный проволочный резистор. Вывод ползунка резистора должен идти к источнику питания. Подключите собранную схему к источнику питания 9 Вольт. Поворачивая ручку резистора, увеличьте ток в цепи до 1 Ампера. Отметьте местоположение стрелки проверяемого устройство амперметра
Вдумайтесь, какие процессы происходят, когда по катушке протекает электрический ток. В отсутствии тока магнитное поле, обволакивающее катушку, никак с ней не взаимодействует. Когда же амперметр включается в цепь, витки намотки образуют собственно магнитное поле, которое вступает во взаимодействие с магнитным полем внешнего постоянного магнита, приводя к повороту всей рамки на некоторый угол. Угол поворота определяется по условию равенства силы упругости пружины и силы Ампера, действующей на намотку со стороны поля. Дело в том, что при вращении катушки сила Ампера постепенно уменьшается, а сила упругости растет. В какой-то момент времени данные силы сравниваются по величине, и стрелка амперметра останавливается на определенном значении, которое вы можете наблюдать на шкале амперметра.
Обратите внимание, что вольтметры работают по нескольким видам схем, каждая из которых употребляется в различных ситуациях. Однако существуют классические принципы действия, используемые почти в каждом устройстве, измеряющем напряжение. Для того чтобы измерить напряжение на каком-либо участке цепи, необходимо создать такое же напряжение на участке цепи самого вольтметра. Однако, как известно, при параллельном подключении к участку цепи другого элемента ток через данный участок становится меньше, ибо общий ток разветвляется на две составляющие, одна из которых проходит через исследуемый участок, а другая – через подключенный элемент. Таким образом, подключение вольтметра искажает сам объект измерения. Это обуславливает тот факт, что сопротивление вольтметра пытаются сделать максимально большим.
При протекании тока через цепь вольтметра, во-первых, на нем падает определенное напряжение, которое можно узнать методом сравнения, а во-вторых, ток, протекающий через элемент вольтметра, может создать определенное воздействие, скажем, на какой-либо магнитный элемент. Отсюда и вытекают основные способы организации измерения напряжения вольтметром.
Видео по теме
Обратите внимание
Не осуществляйте переключений под напряжением.
Cтраница 1
Внутреннее сопротивление амперметра 1 мОм (миллиОм), устанавливаемое по умолчанию, в большинстве случаев оказывает пренебрежимо малое влияние на работу схемы. Можно снизить это сопротивление, однако использование амперметра с очень низким сопротивлением в схемах с высоким выходным импедансом (относительно выводов амперметра) может привести к математической ошибке во время моделирования работы схемы.
Внутренние сопротивления амперметров составляют десятые сотые доли ома, миллиамперметров - единицы ом, вольтметров - сотни и тысячи ом, милливольтметров - десятки ом.
Определить внутреннее сопротивление амперметра для задачи 7 - 32, если известно сопротивление резистора / ч10 Ом.
Оценим внутренние сопротивления амперметра RA , вольтметра Ну и сопротивление jR исследуемой проволоки.
В этом случае внутреннее сопротивление амперметра для разных пределов измерения приблизительно обратно пропорционально квадрату отношения пределов измерения.
I б) внутреннее сопротивление амперметра f 1 йЧ U U Равно нулю.
Эта поправка значительна при небольших значениях R, меньших внутреннего сопротивления амперметра или соизмеримых с ним.
Падение напряжения, создаваемое током нагрузки на резисторе R14 и внутреннем сопротивлении амперметра РА1, приложено к эмиттерному переходу транзистора V22, причем полярность этого напряжения такова, что при его увеличении транзистор открывается. Последний, в свою очередь, еще более открывает V22 - процесс протекает лавинообразно. При этом регулирующий элемент (V23V24) закрывается, и выходное напряжение блока становится близким к нулю. Одновременно включается сигнальная лампа Н2 Перегрузка.
По схеме б) аналогично получим: & RX Ra, где Ra - внутреннее сопротивление амперметра.
Если г УГА ГУ -, то ключ Кг ставится в положение 2, здесь ГА - внутреннее сопротивление амперметра; г у - внутреннее сопротивление милливольтметра.
Включенный в цепь прибор оказывает на ее режим определенное влияние, для уменьшения которого необходимо строго выполнять следующие условия: внутреннее сопротивление амперметра RA должно быть много меньше сопротивления нагрузки RH; внутреннее сопротивление вольтметра должно быть много больше сопротивления нагрузки. Невыполнение этих условий приводит к систематической методической погрешности, которая приблизительно совпадает со значениями отношений RA / R и RjRv Условие Rv J Ra особенно трудно выполнить при измерении напряжения на участках (нагрузках) с большим сопротивлением в так называемых слаботочных цепях. Для этой цели применяют электронные вольтметры с входным сопротивлением до сотен мегаом.
Во втором случае, если внутреннее сопротивление амперметра имеет величину более 2 % измеренного сопротивления, то погрешность будет завышенной.
Статьи по теме
