Как расширить пределы измерения амперметра

Расширение пределов измерения амперметра и вольтметра. 10-й класс

как расширить пределы измерения амперметра

  • Шевченко Любовь Павловна, учитель физики

Разделы: Физика

Класс: 10

Цель: закрепить знания учащихся и отработать навыки расчёта шунта и добавочного сопротивления для расширения пределов измерения амперметра и вольтметра.

Оборудование: демонстрационные амперметры и вольтметры.

I.Повторение теоретического материала.

  1. Как расширить предел измерения амперметра?
  2. Как расширить предел измерения вольтметра?

Пока два ученика готовятся на доске, беседую с классом.

  1. Что измеряет амперметр? Вольтметр?
  2. Как амперметр подключают в цепь?
  3. Как вольтметр подключают в цепь?
  4. Почему сопротивление с амперметром очень маленькое (0,1-0,001 Ом)?
    Ответ:Чтобы не вызвать заметных изменений токов.
  5. Почему сопротивление шунта должно быть немного меньше сопротивления амперметра?
    Ответ: Чтобы через него пошёл максимальный ток.
  6. Добавочное сопротивление должно быть намного больше, чем внутреннее сопротивление вольтметра. Почему?
    Ответ: Чтобы напряжение на нём было намного больше.

Ответы учащихся на 1 и 2 вопросы:

Амперметр Вольтметр
Y=Ya+YшYa max ток амперметраY измерительный токY >>> YaY:Ya=n ток показываетво сколько раз Y >>>YaRa сопротивление амперметра (гальванометра) U=Uв+UдU maxнапряжение на вольтметреU измеряемое напряжение U >>> в nраз больше Uвn=U:UвRд=Rв(n-1)Rд=Rв(U:Uв-1)Rд>Rв в (n-1) раз

II. Практическая часть.

1) Давайте вместе с вами рассчитаем добавочное сопротивление вольтметра. Из гальванометра сделаем вольтметр на 5В. Для этого переставим стрелку на «0» слева и поставим Rд. на 5В на «-» «+» вольтметра.

С верхнего левого угла шкалы гальванометра запишем сопротивление прибора на зажимах гальванометра и деление гальванометра.

Дано: Решение:
Rг = 2,3 Ом Си = 1,9*10-3 U=5В Uг=1,9*10-3 В/дел * 5 делений =9,5*10-3 Вn=U:=5В: 9,5*10-3 B=530;Rд=Rг(n-1)Rд=2,3 Ом*(530-1)=1217 Ом
Rд-?

Вы видите, что Rд >>> Rг,

1217 Ом >>> 2,3 Ом

2) Теперь вы сами будете рассчитывать Rш и Rд, т.е.

Из гальванометра делать амперметр и вольтметр.

1-й ряд 2-й ряд 3-й ряд
Вольтметр (на 15В) Амперметр (3А) Амперметр (10А)

Вывод: Итак, чему мы научились? Что мы увидели?

Ответ:

Что Rд>>>Rг
4310 Ом>>>2,3 Ом

Что Rш

Источник: https://urok.1sept.ru/%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8/583868/

ЧИТАЙТЕ ЕЩЕ ПО ТЕМЕ:

Как расширить пределы измерения амперметра — Советы электрика

как расширить пределы измерения амперметра

  • Шевченко Любовь Павловна, учитель физики

Разделы: Физика

Класс: 10

Цель: закрепить знания учащихся и отработать навыки расчёта шунта и добавочного сопротивления для расширения пределов измерения амперметра и вольтметра.

Оборудование: демонстрационные амперметры и вольтметры.

Подключение амперметра через шунт. Подбор и расчет устройства

как расширить пределы измерения амперметра

Что же такое шунт? Это слово заимствовано из английского языка («shunt», и дословно означает «ответвление»). Физически это сопоставимо, так как через этот элемент, подключенный параллельно к измерительному прибору, проходит большая часть тока, а меньшая – ответвляется в сам прибор. В этом его принцип действия аналогичен байпасу, установленному в системах отопления.

Устройство амперметра

Чтобы осознать необходимость включения амперметра через шунт, напомним вкратце его устройство.

Внутри поля постоянного магнита находится катушка – рамка. По ее виткам протекает измеряемый ток. В зависимости от величины измеряемого параметра положение катушки относительно постоянного магнитного поля изменяется. На ее оси жестко закреплена стрелка прибора. Чем больше измеряемый ток, тем больше отклоняется стрелка.

Чтобы рамка могла поворачиваться, ее ось крепят в подпятниках, либо вывешивают на растяжках. При использовании подпятников ток рамки проходит по спиральным пружинам, если же подвижная часть прибора подвешена на растяжках, то они являются проводниками тока.

Из этой конструкции следует, что величина тока в рамке конструктивно ограничена. Пружины и растяжки не могут одновременно быть достаточно упругими и иметь большое сечение.

Подключение амперметра через трансформатор тока

Расширение пределов измерения амперметра возможно, если использовать дополнительно устройство, называемое трансформатор тока. Работает оно по принципу обычного трансформатора, но первичная обмотка содержит всего несколько витков. При прохождении по ней измеряемого тока его величина во вторичной обмотке будет меньше в несколько раз.

Но такие трансформаторы имеют соответствующие габариты и применяются только в промышленных сетях. В малогабаритных же устройствах их использование нецелесообразно.

Подключение амперметра через шунт

Если прибор включается в измерительную цепь напрямую, без трансформатора тока, его называют амперметром прямого включения.

Без шунта можно использовать приборы, рассчитанные на небольшую силу тока, порядка миллиампер. За счет шунтирования измерительной обмотки сопротивлением, большим, чем ее собственное, мы можем изменить предел измерения. Схема включения сложностью не отличается: через шунт проходит измеряемый ток, а параллельно ему подключается амперметр.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как прозвонить электродвигатель мультиметром

В дело здесь вступает первый закон Кирхгофа. Измеряемый ток делится на два: один протекает через рамку, второй – через шунт.

Соотноситься между собой они будут так:

Расчет сопротивления шунта

Отсюда следует, что, зная ток полного отклонения измерительной системы (Iпр) и внутреннее сопротивление рамки (Rпр), можно вычислить требуемое сопротивление шунта (Rш). И тем самым изменить предел измерения амперметра.

Но, перед тем как переделать миллиамперметр в амперметр, нужно решить две непростых задачи: узнать ток полного отклонения измерительной системы и ее сопротивление. Можно найти эти данные, зная тип миллиамперметра, который переделывается. Если это невозможно, придется провести ряд измерений. Сопротивление можно измерить мультиметром. А вот для второго параметра потребуется подать на прибор ток от постороннего источника, измеряя его величину с помощью цифрового амперметра.

Но такой расчет шунта для амперметра не будет точным. Невозможно с помощью подручных средств обеспечить требуемую точность измерений. Система измерения с шунтом имеет большую чувствительность к погрешности при определении исходных данных. Поэтому на практике проводится точная подгонка сопротивления шунта и калибровка амперметра.

Подгонка измерительной системы

Для изготовления заводских изделий используются материалы, не изменяющие своих характеристик в широком диапазоне температур. Поэтому лучший вариант – подбор готового шунта и подгонка для своих целей уменьшением сечения и длины его проводника до соответствия рассчитанному значению. Но для изготовления шунта для амперметра можно использовать и подручные материалы: медную или стальную проволоку, даже скрепки подойдут.

Теперь потребуется блок питания с регулятором напряжения, чтобы выдать требуемый ток. Для нагрузки можно использовать резистор соответствующей мощности или лампы накаливания.

Сначала добиваемся соответствия полного отклонения стрелки прибора при максимальном значении измеряемой величины. На этом этапе подбираем сопротивление нашей самоделки до максимально возможного совпадения с конечной риской на шкале.

Затем проверяем, совпадают ли промежуточные риски с соответствующими им значениями. Если нет – разбираем амперметр и перерисовываем шкалу.

И когда все получилось – устанавливаем готовый прибор на свое место.

Источник: https://electriktop.ru/instrument/podklyuchenie-ampermetra-cherez-shunt.html

Шунт: расчет компонента микроамперметра постоянного тока, основные формулы и подбор параметров сопротивления

Что же такое шунт? Это слово заимствовано из английского языка («shunt», и дословно означает «ответвление»). Физически это сопоставимо, так как через этот элемент, подключенный параллельно к измерительному прибору, проходит большая часть тока, а меньшая – ответвляется в сам прибор. В этом его принцип действия аналогичен байпасу, установленному в системах отопления.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как подключить 3 фазный двигатель на 220

Применение закона Ома

Основной закон электротехники, он же закон Ома, гласит: I=U/R

где I-это ток в амперах, U-напряжение в вольтах, R-сопротивление в омах. Эта формула говорит нам, что если в разрыв измеряемой нагрузки (где нужно измерить ток) включить шунт (R) и измеренное на шунте напряжение (U) подставить в формулу, по двум величинам R и U мы узнаем нужную нам I — протекающий ток.

Пример: мы ожидаем ток 20-30 А, а может и больший от потребления двигателем шуруповерта. У нас имеется проволочный шунт, сопротивлением 0,035 Ом. Шунт подключается в разрыв плюса или минуса, это не важно — действующий ток одинаков на всех участках цепи.

Так же параллельно шунту подключается вольтметр — по его показания можно судить о токе, потребляемом нагрузкой. У меня при почти полном торможении вала двигателя вольтметр показывал около 0,9 В.

Подставив известные нам значения в формулу I=0,9/0,035=25,7А — такой ток потребляет мотор.

Обратите внимание: При измерении пульсирующих и динамически меняющихся токов, цифровой вольтметр не очень подходит, так как его контроллер очень медленно снимает показания. Для данной цели больше подходит стрелочный вольтметр.

Подобрав шунт нужного сопротивления, можно измерять любые постоянные или пульсирующие токи, хоть до 300 А и более. Хотя я сомневаюсь, что такие измерения вам понадобятся. Обычные резисторы не подходят в роли шунта для больших токов, так как обладают малой мощностью рассеяния. Рассчитать примерную мощность рассеяния шунта можно умножив ожидаемый ток в амперах на падение на нем в вольтах. Для выше приведенного примера это 25,7*0,9=23,13 Вт, такой мощностью обладают проволочные резисторы.

Почему одним прибором нельзя измерять широкий диапазон величин?

Принцип работы любого амперметра (стрелочного или катушечного) основан на переводе измеряемой величины в визуальное ее отображение. Стрелочные системы работают по механическому принципу.

Через обмотку протекает ток определенной величины, заставляя ее отклоняться в поле постоянного магнита. На катушке закреплена стрелка. Остальное – дело техники. Шкала, разметка и прочее.

Зависимость угла отклонения от силы тока на катушке не всегда линейная, это часто компенсируется пружиной особой формы.

Для обеспечения точности измерения, шкала делается по возможности с большим количеством промежуточных делений. В таком случае, для обеспечения широкого предела измерений шкала должна быть огромного размера.

Источник: https://instanko.ru/drugoe/shunt-dlya-ampermetra.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
ЭлектроМастер
Что такое заземляющее устройство

Закрыть