Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) ( 42 ) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (42)

§ 39. Измерение тока, напряжения и мощности

Приборы для измерения тока называют в зависимости от измеряемого тока амперметрами, миллиамперметрами, микроамперметрами, килоамперметрами.

Амперметр для измерения малых токов включается в электрическую цепь последовательно: цепь тока разрывается, в месте разрыва концы проводов присоединяются к зажимам амперметра (рис. 67). Через прибор протекает весь измеряемый ток. При включении амперметра ток в цепи изменяется, так как прибор имеет некоторое сопротивление. Для уменьшения погрешности измерения амперметр должен иметь внутреннее сопротивление /?д во много меньше сопротивления R измеряемой цепи. При малом сопротивлении амперметра мала и потребляемая им мощность Pf = llRf.

Вольтметр показывает падение напряжения на измеряемом участке электрической цепи. Чтобы включение вольтметра незначительно влияло на измеряемое напряжение, его сопротивление R должно быть значительно больше сопротивления R, параллельно которому он включен. При большом сопротивлении вольтметра через него протекает малый ток /g и он потребляет малую мощность P=IIRq.

Высокая чувствительность приборов возможна лишь при легкой подвижной части, поэтому их рамки изготовляют на малые токи.

Измерение больших токов осуществляют с помощью шунтов. Амперметр с шунтом Rm (рис. 68, а) представляет собой милливольтметр, измеряющий паде-

Р R.

Рис 67 Непосредственное включение приборов для измерения тока и напряжения


Рис 68 Схема включения прибора для измерения тока с шунтом (а) и шунт на 2000 А (б)



Рис. 69. Схема включения прибора для измерения напряжения


Рис. 70. Схема включения ваттметра

ние напряжения на шунте. Ток в приборе /о пропорционален напряжению, т. е. измеряемому току /. Шунт является простейшим преобразователем тока в яа-пряжение. Это резистор с четырьмя зажимами. Два токовых I (рис. 68, б) зажима служат для включения шунта последовательно в цепь измеряемого тока /. Зажимы 2, с которых снимается напряжение А(/, называются потенциальными. К ним присоединяется прибор Р. Шунты нагреваются измеряемым током. Чтобы уменьшить температурную погрешность, их изготовляют из манганина - сплава с небольшим температурным коэффициентом электросопротивления, а последовательно с рамкой прибора включают резистор из манганина /?„• Шунты на большие токи выполняют с развитой поверхностью охлаждения для уменьшения их нагрева. Шунты на ток до 30 А обычно встраивают в корпус прибора. Внутренние шунты могут состоять из нескольких переключаемых резисторов, что позволяет иметь прибор с соответствующим числом пределов измерений.

В устройстве вольтметра и миллиамперметра нет принципиальной разницы. Миллиамперметр можно превратить в вольтметр, если включить последовательно с его измерительным механизмом добавочный резистор /?д (рис. 69) из манганина. Ток / через прибор пропорционален измеряемому напряжению U. Миллиамперметр или микроамперметр с шунтами и добавочными резисторами может служить универсальным вольтмиллиамперметром для измерения различных токов и напряжений.

Измерение мощности в цепях постоянного тока и активной и реактивной мощности в цепях переменного тока производят



обычно электродинамическими и ферродинамическими ваттметрами.

В цепи постоянного тока мощность может быть подсчитана по показаниям амперметра и вольтметра P = UI. В цепи переменного тока мощность зависит не только от напряжения и тока, но и от сдвига фаз ф между ними: P = U/ cos (р. Можно было бы измерить мощность переменного тока тремя приборами: амперметром, вольтметром и фазометром. Однако одновременный отсчет по трем приборам очень неудобен. Кроме того, погрешность измерения зависит от погрешности трех приборов.

В электродинамическом ваттметре неподвижная катушка включается последовательно с нагрузкой R„ (рис. 70), а подвижная - параллельно ей. Чтобы ток в подвижной катушке совпадал по фазе с напряжением, последовательно включается активное сопротивление Рд, которое должно быть во много раз больше индуктивного сопротивления катушки. В результате этого ток в ней по фазе совпадает с напряжением на нагрузке.

Таким образом, мгновенное значение тока в неподвижной катушке равно току нагрузки, а в подвижной ток пропорционален напряжению и совпадает с ним по фазе. Вращающий момент у электродинамического ваттметра пропорционален произведению напряжения и тока.

Чтобы он имел определенное направление, начала обеих катушек (генераторные зажимы), отмеченные знаком «*», при включении прибора для измерений должны быть присоединены к одному полюсу нагруз-

1-1


Рис. 71. Схема включения трех ваттметров в трехфазную четырех-проводную сеть (а) и трехэлементный ферродинамический измерительный механизм (б)



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) ( 42 ) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89)