|
§101. Измерение тока и напряжения
Измерение тока.
Для измерения тока в цепи амперметр 2 (рис. 332, а) или миллиамперметр включают в электрическую цепь последовательно с приемником 3 электрической энергии.
Для того чтобы включение амперметра не оказывало влияния на работу электрических установок и он не создавал больших потерь энергии, амперметры выполняют с малым внутренним сопротивлением. Поэтому практически сопротивление его можно считать равным нулю и пренебрегать вызываемым им падением напряжения.
Амперметр можно включать в цепь только последовательно с нагрузкой. Если амперметр подключить непосредственно к источнику 1, то через катушку прибора пойдет очень большой ток (сопротивление амперметра мало) и она сгорит.
Рис. 332. Схемы для измерения тока (а, б) и напряжения (в, г)
Для расширения пределов измерения амперметров, предназначенных для работы в цепях постоянного тока, их включают в цепь параллельно шунту 4 (рис. 332,б). При этом через прибор проходит только часть IА измеряемого тока I, обратно пропорциональная его сопротивлению RА. Большая часть Iш этого тока проходит через шунт.
Прибор измеряет падение напряжения на шунте, зависящее от проходящего через шунт тока, т. е. используется в качестве милливольтметра. Шкала прибора градуируется в амперах. Зная сопротивления прибора RA и шунта Rш можно по току IА, фиксируемому прибором, определить измеряемый ток:
I = IА (RА+Rш)/Rш = IАn (105)
где n = I/IА = (RA + Rш)/Rш — коэффициент шунтирования. Его обычно выбирают равным или кратным 10. Сопротивление шунта, необходимое для измерения тока I, в n раз большего, чем ток прибора IА,
Rш = RA/(n-1) (106)
Конструктивно шунты либо монтируют в корпус прибора (шунты на токи до 50 А), либо устанавливают вне его и соединяют с прибором проводами.
Если прибор предназначен для постоянной работы с шунтом, то шкала его градуируется сразу в значениях измеряемого тока с учетом коэффициента шунтирования и никаких расчетов для определения тока выполнять не требуется. В случае применения наружных (отдельных от приборов) шунтов на них указывают номинальный ток, на который они рассчитаны, и номинальное напряжение на зажимах (калиброванные шунты).
Согласно стандартам это напряжение может быть равно 45, 75, 100 и 150 мВ. Шунты подбирают к приборам так, чтобы при номинальном напряжении на зажимах шунта стрелка прибора отклонялась на всю шкалу.
Следовательно, номинальные напряжения прибора и шунта должны быть одинаковыми. Имеются также индивидуальные шунты, предназначенные для работы с определенным прибором. Шунты делят на пять классов точности (0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5). Обозначение класса соответствует допустимой погрешности в процентах.
Для того чтобы повышение температуры шунта при прохождении по нему тока не оказывало влияния на показания прибора, шунты изготовляют из материалов с большим удельным сопротивлением и малым температурным коэффициентом (константан, манганин, никелин и пр.).
Для уменьшения влияния температуры на показания амперметра последовательно с катушкой прибора в некоторых случаях включают добавочный резистор из констан-тана или другого подобного материала.
Измерение напряжения.
Для измерения напряжения U, действующего между какими-либо двумя точками электрической цепи, вольтметр 2 (рис. 332, в) присоединяют к этим точкам, т. е. параллельно источнику 1 электрической энергии или приемнику 3.
Для того чтобы включение вольтметра не оказывало влияния на работу электрических установок и он не создавал больших потерь энергии, вольтметры выполняют с большим сопротивлением. Поэтому практически можно пренебрегать проходящим по вольтметру током.
Для расширения пределов измерения вольтметров последовательно с обмоткой прибора включают добавочный резистор 4 (Rд) (рис. 332,г). При этом на прибор приходится лишь часть Uv измеряемого напряжения U, пропорциональная сопротивлению прибора Rv.
Зная сопротивление добавочного резистора и вольтметра, можно по значению напряжения Uv, фиксируемого вольтметром, определить напряжение, действующее в цепи:
U = (Rv+Rд)/Rv * Uv = nUv (107)
Величина n = U/Uv=(Rv+Rд)/Rv показывает, во сколько раз измеряемое напряжение U больше напряжения Uv, приходящегося на прибор, т. е. во сколько раз увеличивается предел измерения напряжения вольтметром при применении добавочного резистора.
Сопротивление добавочного резистора, необходимое для измерения напряжения U, в п раз большего напряжения прибора Uv, определяется по формуле Rд=(n— 1) Rv.
Добавочный резистор может встраиваться в прибор и одновременно использоваться для уменьшения влияния температуры окружающей среды на показания прибора. Для этой цели резистор выполняется из материала, имеющего малый температурный коэффициент, и его сопротивление значительно превышает сопротивление катушки, вследствие чего общее сопротивление прибора становится почти независимым от изменения температуры.
По точности добавочные резисторы подразделяются на те же классы точности, что и шунты.
Делители напряжения.
Для расширения пределов измерения вольтметров применяют также делители напряжения. Они позволяют уменьшить подлежащее измерению напряжение до значения, соответствующего номинальному напряжению данного вольтметра (предельного напряжения на его шкале).
Отношение входного напряжения делителя U1 к выходному U2 (рис. 333, а) называется коэффициентом деления. При холостом ходе U1/U2 = (R1+R2)/R2 = 1 + R1/R2. В делителях напряжения это отношение может быть выбрано равным 10, 100, 500 и т. д. в зависимости от того, к каким
Рис. 333. Схемы включения делителей напряжения
выводам делителя подключен вольтметр (рис. 333,б).
Делитель напряжения вносит малую погрешность в измерения только в том случае, если сопротивление вольтметра Rv достаточно велико (ток, проходящий через делитель, мал), а сопротивление источника, к которому подключен делитель, мало.
Измерительные трансформаторы.
Для включения электроизмерительных приборов в цепи переменного тока служат измерительные трансформаторы, обеспечивающие безопасность обслуживающего персонала при выполнении электрических измерений в цепях высокого напряжения.
Включение электроизмерительных приборов в эти цепи без таких трансформаторов запрещается правилами техники безопасности. Кроме того, измерительные трансформаторы расширяют пределы измерения приборов, т. е. позволяют измерять большие токи и напряжения с помощью несложных приборов, рассчитанных для измерения малых токов и напряжений.
Измерительные трансформаторы подразделяют на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Трансформатор напряжения 1 (рис. 334, а) служит для подключения вольтметров и других приборов, которые должны реагировать на напряжение.
Его выполняют, как обычный двухобмоточный понижающий трансформатор: первичную обмотку подключают к двум точкам, между которыми требуется измерить напряжение, а вторичную — к вольтметру 2.
На схемах измерительный трансформатор напряжения изображают как обычный трансформатор (на рис. 334, а показано в круге).
Рис. 334. Включение электроизмерительных приборов посредством измерительных трансформаторов напряжения (а) и тока (б)
Так как сопротивление обмотки вольтметра, подключаемого к трансформатору напряжения, велико, трансформатор практически работает в режиме холостого хода, и можно с достаточной степенью точности считать, что напряжения U1 и U2 на первичной и вторичной обмотках будут прямо пропорциональны числу витков N1 и N2 обеих обмоток трансформатора, т. е.
U1/U2 = N1/N2 = n (108)
Таким образом, подобрав соответствующее число витков N1 и N2 обмоток трансформатора, можно измерять высокие напряжения, подавая на электроизмерительный прибор небольшие напряжения.
Напряжение U1 может быть определено умножением измеренного вторичного напряжения U2 на коэффициент трансформации трансформатора n.
Вольтметры, предназначенные для постоянной работы с трансформаторами напряжения, градуируют на заводе с учетом коэффициента трансформации, и значения измеряемого напряжения могут быть непосредственно отсчитаны по шкале прибора.
Для предотвращения опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае повреждения изоляции трансформатора один выэод его вторичной обмотки и стальной кожух трансформатора должны быть заземлены.
Трансформатор тока 3 (рис. 334,б) служит для подключения амперметров и других приборов, которые должны реагировать на протекающий по цепи переменный ток.
Его выполняют в виде обычного двухобмоточного повышающего трансформатора; первичную обмотку включают последовательно в цепь измеряемого тока, к вторичной обмотке подключают амперметр 4.
Схемное обозначение измерительных трансформаторов тока показано на рис. 334, б в круге.
Так как сопротивление обмотки амперметра, подключаемого к трансформатору тока, обычно мало, трансформатор практически работает в режиме короткого замыкания, и с достаточной степенью точности можно считать, что токи I1 и I2, проходящие по его обмоткам, будут обратно пропорциональны числу витков N1 и N2 этих обмоток, т.е.
I1/I2 = N1/N2 = n (109)
Следовательно, подобрав соответствующим образом число витков N1 и N2 обмоток трансформатора, можно измерять большие токи I1, пропуская через электроизмерительный прибор малые токи I2. Ток I1 может быть при этом определен умножением измеренного вторичного тока I2 на величину n.
Амперметры, предназначенные для постоянной работы совместно с трансформаторами тока, градуируют на заводе с учетом коэффициента трансформации, и значения измеряемого тока I1 могут быть непосредственно отсчитаны по шкале прибора.
Для предотвращения опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае повреждения изоляции трансформатора один из зажимов вторичной обмотки и кожух трансформатора заземляют.
На э. п. с. применяют так называемые проходные трансформаторы тока (рис. 335). В таком трансформаторе магнитопровод 3 и вторичная обмотка 2 смонтированы на проходном изоляторе 4, служащем для ввода высокого напряжения в кузов, а роль первичной обмотки трансформатора выполняет медный стержень 1, проходящий внутри изолятора.
Рис. 335. Проходной измерительный трансформатор тока
Условия работы трансформаторов тока отличаются от обычных. Например, размыкание вторичной обмотки трансформатора тока при включенной первичной обмотке недопустимо, так как это вызовет значительное увеличение магнитного потока и, как следствие, температуры сердечника и обмотки трансформатора, т. е. выход его из строя.
Кроме того, в разомкнутой вторичной обмотке трансформатора может индуцироваться большая э. д. с, опасная для персонала, производящего измерения.
При включении приборов посредством измерительных трансформаторов возникают погрешности двух видов: погрешность в коэффициенте трансформации и угловая погрешность (при изменениях напряжения или тока отношенияU1/U2 и I1/I2 несколько изменяются и угол сдвига фаз между первичным и вторичным напряжениями и токами отклоняется от 180°).
Эти погрешности возрастают при нагрузке трансформатора свыше номинальной. Угловая погрешность оказывает влияние на результаты измерений приборами, показания которых зависят от угла сдвига фаз между напряжением и током (например, ваттметров, счетчиков электрической энергии и пр.).
В зависимости от допускаемых погрешностей измерительные трансформаторы подразделяют по классам точности. Класс точности (0,2; 0,5; 1 и т. д.) соответствует наибольшей допускаемой погрешности в коэффициенте трансформации в процентах от его номинального значения.
Ток измеряется с помощью прибора, который называется (an) ……………….(A) Амперметр(B) Вольтметр(C) Мостовой измерительный прибор(D) Гальванометр .
Ответить
Проверено
249,3 тыс.+ просмотров
Подсказка: Нам нужно определить каждое устройство по одному. Мы помним, что единицей силы тока в системе СИ является Ампер. Нам нужно использовать это, чтобы определить, какой из них измеряет ток. Это должно быть такое устройство, которое не должно вызывать значительного падения напряжения для точных измерений.
Полный ответ:
Определяем амперметр, вольтметр, измеритель-мост и гальванометр один за другим.
Амперметр (от амперметра) — это измерительный прибор, используемый для измерения силы тока в цепи. Электрические токи измеряются в амперах (А), отсюда и название. Амперметр обычно включают последовательно с цепью, в которой измеряется ток. Амперметр обычно имеет низкое сопротивление, чтобы не вызывать значительного падения напряжения в измеряемой цепи.
Вольтметр — это измеритель напряжения. Который измеряет напряжение между двумя узлами. Мы знаем, что единицей разности потенциалов является вольт. Таким образом, это измерительный прибор, который измеряет разность потенциалов между двумя точками.
Основной принцип вольтметра заключается в том, что он должен быть подключен параллельно тому, в котором мы хотим измерить напряжение. Параллельное соединение используется потому, что вольтметр сконструирован таким образом, что имеет очень высокое значение сопротивления. Поэтому, если это высокое сопротивление соединено последовательно, то ток будет почти нулевым, что означает, что цепь разомкнулась.
Измерительный мост, также называемый скользящим проволочным мостом, представляет собой инструмент, работающий по принципу моста Уитстона. Метровый мост используется для нахождения неизвестного сопротивления проводника, как и в мосте Уитстона. Мост Уитстона — это вид электрической цепи, используемой для измерения электрического сопротивления, которое неизвестно, путем уравновешивания двух ветвей мостовой схемы, где одна из ветвей включает неизвестный компонент.
Гальванометр представляет собой электромеханический прибор, используемый для обнаружения и индикации электрического тока. Гальванометр работает как привод, производя вращательное отклонение стрелки в ответ на электрический ток, протекающий через катушку в постоянном магнитном поле.
Устройство, используемое для измерения силы тока, — амперметр.
Следовательно, правильный ответ — Вариант А.
Примечание:
Существует два способа измерения электроэнергии; один измеряет ток, когда используется амперметр, а другой измеряет напряжение, когда используется вольтметр. Оба эти устройства используются в электрических цепях, но основное различие между вольтметром и амперметром заключается в том, что амперметр пригодится для измерения тока, тогда как вольтметр пригодится для измерения напряжения или ЭДС в двух точках электрической цепи.
Основное существенное различие между амперметром и гальванометром заключается в том, что амперметр показывает только величину тока. Принимая во внимание, что гальванометр показывает как направление, так и величину тока.
Дата последнего обновления: 28 апр 2023
•
Всего просмотров: 249,3 тыс. 0003
Большинство эубактериальных антибиотиков получают из биологии Rhizobium класса 12 NEET_UG
биоинсектицида Саламин были извлечены из биологии класса А 12 NEET_UG
Какое из следующих утверждений относительно бакуловирусов 12-го класса биологии NEET_UG
Канализационные или городские канализационные трубы не должны быть непосредственно 12-го класса биологии NEET_UG
Очистка сточных вод осуществляется микробами A. B Удобрения 12-го класса биологии NEET_UG
9000 2 Иммобилизация ферментов – это конверсия активный фермент класса 12 биологии NEET_UGБольшинство эубактериальных антибиотиков получают из биологии класса 12 ризобий NEET_UG
Саламиновые биоинсектициды были извлечены из биологии класса А 12 NEET_UG
Какое из следующих утверждений относительно бакуловирусов 12-го класса биологии NEET_UG
Канализационные или городские канализационные трубы не должны быть непосредственно 12-го класса биологии NEET_UG
Очистка сточных вод осуществляется микробами A. B Удобрения 12-го класса биологии NEET_UG
9000 2 Иммобилизация ферментов – это конверсия активный фермент биологии класса 12 NEET_UGТенденции сомнений
Что такое приборы для измерения переменного тока
Опубликовано автором Weschler Instruments
В публикации прошлого месяца были рассмотрены популярные методы измерения переменного тока (шунт, трансформатор тока, датчик Холла, пояс Роговского). Здесь мы рассмотрим некоторые приборы, доступные для стационарных, портативных, локальных и удаленных измерений переменного тока.
Стационарные приложения обычно включают счетчик, установленный на панели или в корпусе. Чувствительный элемент тока может быть размещен внутри счетчика или установлен снаружи. Автономные цифровые амперметры обычно используют внутренний шунт и реагируют либо на среднее, либо на среднеквадратичное значение. Многие из них предназначены для работы на частоте 50/60 Гц с прямым измерением до 2 ампер. Более высокие токи требуют внешнего трансформатора тока (см. ниже). Доступны модели с более широкой полосой пропускания. Например, 3½-разрядный счетчик Simpson F35 (слева) имеет полосу пропускания 50–1 кГц. 4-значный APM Trumeter (в центре) имеет полосу пропускания до 400 Гц. 5½-разрядный измеритель Laurel Laureate (справа) с полосой пропускания 10 Гц–10 кГц подходит для высокоточных измерений звука и искаженных сигналов.
Аналоговые амперметры переменного тока
Аналоговые амперметры переменного тока используют либо натянутую ленту для измерения среднеквадратичного значения, либо схему выпрямителя для среднего отклика с калибровкой среднеквадратичного значения. Некоторые модели могут выдерживать до 30 ампер с помощью внутреннего резистора. Для более высоких токов трансформаторные амперметры калибруются для использования с внешним трансформатором тока.
Трехфазные счетчики электроэнергии и электроэнергии измеряют переменный ток для расчета кВт, ВА и кВтч. Эти счетчики обычно имеют небольшой внутренний трансформатор тока на каждой фазе для изоляции токовых входов от измерительных цепей счетчика. Некоторые из них включают возможность регистрации данных, сохраняя периодические показания во внутренней памяти.
Трансформаторы тока переменного тока
Трансформаторы тока приборного класса доступны с широким диапазоном значений тока и мощности (ВА). Типичный выходной ток составляет 1 А или 5 А переменного тока на полную шкалу с точностью, указанной для 50/60 Гц. Доступны как модели со сплошным сердечником, так и с разъемным сердечником, причем последний популярен при модернизации. Для трансформаторов тока требуется счетчик с входом переменного тока. Некоторые модели включают внутренний шунтирующий резистор для преобразования выходного сигнала в переменное напряжение низкого уровня, которое затем измеряется вольтметром переменного тока. Хотя эти модели могут выглядеть идентично выходным устройствам с усилителем, измеритель может быть расположен дальше от трансформатора тока без ухудшения точности. Резистор также устраняет опасность поражения электрическим током от разомкнутой вторичной обмотки. См. другие публикации в блогах для получения информации о размерах и выборе CT.
Преобразователи переменного тока
Преобразователи переменного тока сочетают в себе трансформатор тока с преобразованием сигнала для обеспечения пропорционального выходного сигнала постоянного тока. Типичные выходные уровни составляют 0–5 В, 0–10 В и 4–20 мА, что упрощает подключение к удаленному измерителю, контроллеру или компьютерной системе. Преобразование сигнала может иметь внешнее или автономное питание, измерение среднего значения или определение истинного среднеквадратичного значения. Типичным примером является Veris H822 (слева), который доступен в твердом и раздельном исполнении. Crompton Paladin (в центре) подходит для монтажа на DIN-рейку. Точность для обоих продуктов указана при 50 или 60 Гц. Некоторые модели, такие как NK Technologies ATPR-E (справа), расширяются до 400 Гц для использования в элементах управления SCR и частотно-регулируемых приводах.
Цифровой мультиметр
Портативный Измерение переменного тока можно выполнять с помощью различных портативных приборов. Наиболее популярным является цифровой мультиметр. Многие портативные цифровые мультиметры включают функцию усилителя переменного тока. Внутри этих счетчиков используется метод измерения шунта с диапазонами от миллиампер до 2 или 20 ампер. Полоса пропускания 45-500 Гц является типичной. Модели TRMS, как правило, имеют несколько большую полосу пропускания для захвата гармоник сигналов линейной частоты. Разрешение варьируется от 3½ до 5½ цифр. Для более высоких токов или во избежание разрыва цепи при установке счетчика с цифровым мультиметром можно использовать дополнительный зажим. Одним из примеров является Fluke I400 (слева), измеряющий ток до 400 А. Единым решением являются цифровые токоизмерительные клещи. Типичные токоизмерительные клещи имеют встроенные клещи, которые функционируют как трансформатор тока с разъемным сердечником. Токоизмерительные клещи с номиналом до 3000 А, такие как AEMC 603 (справа), доступны от нескольких производителей. Некоторые модели также предлагают измерения токоизмерительными клещами с чувствительностью в микроамперах. Поскольку некоторые токоизмерительные клещи также измеряют напряжение постоянного и переменного тока, постоянное напряжение и сопротивление, они часто могут заменить цифровой мультиметр в наборе инструментов для обслуживания.
Несколько токоизмерительных клещей, таких как Extech 380942 (слева), используют метод Холла для повышения чувствительности с уменьшенным размером челюсти. AEMC MR416 (справа) — пробник переменного тока для использования с цифровым мультиметром или осциллографом. Он использует метод Холла для обеспечения полосы пропускания 30 кГц. Еще одним аксессуаром, который можно использовать с мультиметром, панельным измерителем или регистратором данных, является AEMC 24-3001. Это гибкая пояс Роговского с модулем формирования сигнала, который обеспечивает выход переменного тока в милливольтах, пропорциональный переменному току. Портативные осциллографы, измерители мощности, измерители энергии, регистраторы данных и другие приборы, способные измерять переменный ток, также используют внешний накладной ТТ или зонд Роговского для каждого входного канала тока. В 4-канальном регистраторе данных AEMC AL834 (внизу) используются четыре гибких входных датчика с поясом Роговского.
Дистанционные измерения
Преобразователи переменного тока обеспечивают удобный способ отправки масштабированного и изолированного аналогового сигнала на счетчик, контроллер или другой прибор, расположенный вдали от измеряемой цепи. Другой метод удаленного измерения переменного тока — использование амперметра переменного тока с аналоговым выходом, такого как Weschler BG241 (слева) или Laurel L40 (справа). Измеритель обеспечивает локальное считывание и отправляет пропорциональный сигнал постоянного тока (обычно 4–20 мА) на другое устройство для удаленного отображения, записи или дальнейшей обработки.
Цифровая связь может использоваться для отправки данных измерений непосредственно на компьютер или в сеть. Компьютер может быть расположен близко к контрольной точке или удаленно. Интеллектуальные цифровые панельные измерители и портативные приборы часто имеют возможность связи. Наиболее распространенным аппаратным интерфейсом для счетчиков является последовательный интерфейс RS-485. Ethernet позволяет получить доступ к прибору из других мест в сети. Для локальной передачи данных USB — это простой и удобный интерфейс. Modbus RTU и Modbus TCP являются популярными протоколами общего назначения. Специализированные протоколы, такие как Profibus, Canbus, BACnet и LonWorks, иногда используются в определенных отраслях или приложениях. Измеритель мощности и энергии Accuenergy AcuVimII (слева) имеет порты связи RS-485 и Ethernet с протоколами Modbus, Profibus, DNP3.