Измерительные шунты и добавочные резисторы — Школа для электрика: все об электротехнике и электронике

Измерительные шунты и добавочные резисторы

Измерительные ш унты
Шунт является простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение. Измерительный шунт представляет собой четырехзажимный резистор. Два входных зажима шунта , к которым подводится ток I , называются токовыми, а два выходных зажима, с которых снимается напряжение U, называются потенциальными.
К потенциальным зажимам шунта обычно присоединяют измерительный механизм измерительного прибора.

Измерительный ш унт характеризуется номинальным значением входного тока I ном и номинальным значением выходного напряжения U ном . Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта :
R ш= U ном / I ном
Ш унты применяются для расширения пределов измерения измерительных механизмов по току, при этом большую часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую — через измерительный механизм. Шунты имеют небольшое сопротивление и применяются, главным образом, в цепях постоянного тока с магнитоэлектрическими измерительными механизмами.
Рис. 1. Схема соединения измерительного механизма с шунтом
На рис. 1 приведена схема включения магнитоэлектрического механизма измерительного прибора с шунтом R ш. Ток I и протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током I зависимостью
I и = I (R ш / R ш + R и),
где R и — сопротивление измерительного механизма.
Если необходимо, чтобы ток I и был в n раз меньше тока I , то сопротивление шунта должно быть:
где n = I / I и — коэффициент шунтирования.
Шунты изготовляют из манганина. Если шунт рассчитан на небольшой ток (до 30 А), то его обычно встраивают в корпус прибора (внутренние шунты). Для измерения больших токов используют приборы с наружными шунтами В этом случае мощность, рассеиваемая в шунте, не нагревает прибор.
На рис. 2 показан наружный шунт на 2000 А Он имеет массивные наконечники из меди, которые служат для отвода тепла от манганиновых пластин, впаянных между ними. Зажимы шунта А и Б — токовые.

Рис 2 Наружный шунт
Измерительный механизм присоединяют к потенциальным зажимам В и Г, между которыми и заключено сопротивление шунта. При таком включении измерительного механизма устраняются погрешности от контактных сопротивлений.
Наружные шунты обычно выполняются калиброванными, т е. рассчитываются на определенные токи и падения напряжения. Калиброванные шунты должны иметь номинальное падение напряжения 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.
Для переносных магнитоэлектрических приборов на токи до 30 А внутренние шунты изготовляют на несколько пределов измерения.
На рис. 3, а, б показаны схемы многопредельных шунтов. Многопредельный шунт состоит из нескольких резисторов, которые можно переключать в зависимости от предела измерения рычажным переключателем (рис. 3, а) или путем переноса провода с одного зажима на другой (рис. 3, б).
При работе шунтов с измерительными приборами на переменном токе возникает дополнительная погрешность от изменения частоты, так как сопротивления шунта и измерительного механизма поразному зависят от частоты.
Рис.3. Схемы многопредельных измерительных шунтов: a — шунта с рычажным переключателем, б — шунта с отдельными выводами
Шунты разделяются на классы точности 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5. Число, определяющее класс точности, обозначает допустимое отклонение сопротивления шунта в процентах его номинального значения.

Добавочные резисторы являются измерительными преобразователями напряжения в ток, а на значение тока непосредственно реагируют измерительные механизмы вольтметров.
Добавочные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров различных систем и других приборов, имеющих параллельные цепи, подключаемые к источнику напряжения. Сюда относятся, например, ваттметры, счетчики энергии, фазометры и т. д.

Добавочный резистор включают последовательно с измерительным механизмом (рис. 4). Ток I и в цепи, состоящий из измерительного механизма с сопротивлением Rи и добавочного резистора с сопротивлением Rд, составит:
где U — измеряемое напряжение.
Если вольтметр имеет предел измерения Uном и сопротивление измерительного механизма Rи и при помощи добавочного резистора Rд надо расширить предел измерения в n раз, то, учитывая постоянство тока I и, протекающего через измерительный механизм вольтметра, можно записать:
U ном / R и = n U ном / (Rи + Rд)
Рис 4. Схема соединения измерительного механизма с добавочным резистором
Добавочные резисторы изготовляются обычно из изолированной манганиновой проволоки, намотанной на пластины или каркасы из изоляционного материала. Они применяются в цепях постоянного и переменного тока.
Добавочные резисторы, предназначенные для работы на переменном токе, имеют бифилярную обмотку для получения безреактивного сопротивления.
При применении добавочных резисторов не только расширяются пределы измерения вольтметров, но и уменьшается их температурная погрешность.
В переносных приборах добавочные резисторы изготовляются секционными на несколько пределов измерения (рис. 5).

Рис. 5. Схема многопредельного вольтметра
Добавочные резисторы бывают внутренние и наружные. Последние выполняются в виде отдельных блоков и подразделяются на индивидуальные и калиброванные. Индивидуальный резистор применяется только с тем прибором, который с ним градуировался. Калиброванный резистор может применяться с любым прибором, номинальный ток которого равен номинальному току добавочного резистора.

Калиброванные добавочные резисторы делятся на классы точности 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0. Они выполняются на номинальные токи от 0,5 до 30 мА.
Добавочные резисторы применяются для преобразования напряжений до 30 кВ.

http://electricalschool.info/spravochnik/izmeren/414-izmeritelnye-shunty-i-dobavochnye.html

Каково назначение шунтов и добавочных резисторов

Рамка магнитоэлектрического прибора имеет катушку, выполненную из тонкого провода, рассчитанного на очень маленький ток. Поэтому магнитоэлектрические амперметры могут измерять ток величиной несколько десятков миллиампер.
Как же быть, если нужно измерить значительно больший ток, например, несколько десятков ампер? Может быть, перемотать обмотку прибора более толстым проводом? Нет, такое решение будет неудачным. Рамка прибора станет очень тяжелой, возрастут трение в опорах и погрешность прибора. Кроме того, придется поставить спиральные пружинки из более толстой проволоки. Они будут иметь большую жесткость, и силы электромагнитного взаимодействия не смогут повернуть стрелку прибора.

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image1.gif[/img]

Рис. 15.3. Схема включения шунта для расширения пределов измерения амперметра
Пойдем по другому пути. Как в реке делают отводной канал, так и в электрической цепи можно отвести часть тока в боковую связь, в которую и включить амперметр магнитоэлектрической системы.
Для этого применяют шунт — резистор с очень малым сопротивлением, который включают параллельно прибору (рис. 15.3).
Распределение токов в рамке амперметра и в шунте обратно пропорционально их сопротивлениям:

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image2.gif[/img]

Измеряемый ток равен сумме токов:

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image3.gif[/img]

Выразим ток в шунте из первой формулы и подставим это значение во вторую.

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image4.gif[/img]

Коэффициент К называют коэффициентом шунтирования. Он показывает, во сколько раз нужно увеличить показания амперметра с шунтом, чтобы получить измеряемый ток. Коэффициент шунтирования равен

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image5.gif[/img]

Если известны коэффициент шунтирования и сопротивление амперметра, легко найти сопротивление шунта:

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image6.gif[/img]

Пример 1. Определить сопротивление шунта, который необходим, чтобы амперметром на 1 А с сопротивлением 0,075 Ом измерить ток величиной 25 А.
Прежде всего определим коэффициент шунтирования:

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image7.gif[/img]

Теперь можно найти сопротивление шунта:

Заметим, что это сопротивление должно быть выдержано очень точно, иначе при измерении возникает большая ошибка.
Мы видим, что шунт представляет собой резистор с очень маленьким сопротивлением. Поэтому шунт делают в виде короткой пластинки довольно большого сечения (рис. 15.4).

Рис. 15.4. Конструкция шунта. Манганиновая пластинка довольно большого сечения имеет четыре зажима. Силовые зажимы служат для подключения измеряемого тока, к потенциальным зажимам подключают измерительный прибор. Такая конструкция уменьшает влияние переходного сопротивления контактов на точность измерения
Из какого материала изготовить шунт? Очевидно, что медь не подходит. Медный шунт будет изменять сопротивление при нагревании, и появится большая ошибка. Нужен материал, который имеет постоянное сопротивление при любой температуре. Таким материалом является манганин (сплав меди, марганца и никеля). Его температурный коэффициент в 100 раз меньше, чем меди.
На рис. 15.4 Вы видите, что шунт имеет не два зажима, а четыре. Два больших зажима служат для подключения шунта в цепь измеряемого тока. К двум маленьким зажимам подключают магнитоэлектрический прибор.
Это сделано для того, чтобы исключить влияние переходного сопротивления контактов.
Приборостроительные заводы выпускают стандартные шунты на различные токи. При этом желательно, чтобы шунт подходил к каждому амперметру.
Для этого шунт и амперметр должны иметь одинаковое падение напряжения при номинальном токе:

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image10.gif[/img]

Пусть, например, при полном отклонении стрелки амперметра на 1 А падение напряжения на его сопротивлении составляет 75 мВ (это наиболее распространенное значение). Все шунты, у которых падение напряжения также равно 75 мВ, могут работать с этим прибором и с любыми другими приборами на 75 мВ. Это могут быть шунты на 10, 15, 25, 100 А.
На шунте указываются только падение напряжения и номинальный ток. Сопротивление шунта в наших рассуждениях не участвует. Конечно, задать напряжение и ток — то же самое, что задать сопротивление, однако на практике это гораздо удобнее.
Мы видели, что использование закона Ома помогает подобрать шунт к амперметру. Этот замечательный закон позволяет также при помощи амперметра измерять напряжение в цепи. Действительно, если измерить ток в цепи, сопротивление которой известно, то по закону Ома

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image11.gif[/img]

Конечно, нет необходимости каждый раз производить умножение. Достаточно сделать это один раз и на шкале прибора проставить не амперы, а вольты.

Рис. 35.5. Добавочное сопротивление в цепи амперметра превращает его в вольтметр
Практически для того чтобы амперметр превратить в вольтметр, последовательно с рамкой магнитоэлектрического прибора подключают резистор с большим сопротивлением (рис. 15,5).
Это добавочное сопротивление нужно прибавить к сопротивлению рамки прибора, чтобы получить полное сопротивление цепи:

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image13.gif[/img]

Пример 2. Определить величину добавочного сопротивления в цепи магнитоэлектрического прибора, — сопротивление которого 100 Ом, а номинальный ток 5 мА, если необходимо измерить напряжение 150 В.
Определим полное сопротивление цепи вольтметра:

Из этого значения нужно вычесть сопротивление прибора:

Для добавочных резисторов используют манганиновую проволоку, поэтому величина добавочного сопротивления при нагреве не изменяется.
Иногда используют набор добавочных резисторов с переключателем. Тогда получают универсальный прибор на несколько пределов измерения.
Теперь мы можем поговорить еще об одной важной характеристике прибора о мощности, которая выделяется в самом приборе, шунте или добавочном резисторе. Электрики называют эту мощность собственным потреблением прибора.
Собственное потребление прибора должно быть по возможности малым. Иногда говорят по-другому: прибор, включенный в электрическую цепь, не должен изменять режим ее работы.
Собственное потребление магнитоэлектрических приборов очень мало, это — сотые и тысячные доли ватта. Поэтому в электротехнических установках это правило всегда выполняется. Но в электронных устройствах подключение электроизмерительного прибора может существенно изменить распределение токов и напряжений. Тогда используют электронные вольтметры, собственное потребление которых чрезвычайно мало.
В самом начале этой книги мы говорили о правилах подключения амперметра и вольтметра. Амперметр измеряет ток и включается в цепь последовательно. В нем выделяется мощность

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image16.gif[/img]

Для уменьшения собственного потребления сопротивление амперметра должно быть как можно меньше. На первый взгляд кажется, что проще уменьшить ток, который к тому же входит в формулу в квадрате. Тут следует вспомнить, что ток — измеряемая величина и от амперметра зависеть не может.
Для собственного потребления вольтметра удобнее использовать другую формулу:

[img]http://info.sernam.ru/archive/arch.php?path=../htm/book_mel/files.book&file=mel_125.files/image17.gif[/img]

Мы видим, что для уменьшения АР следует увеличивать сопротивление вольтметра. Чем оно больше, тем лучше прибор. Очень часто указывают сопротивление прибора в расчете на один вольт. В примере 2 мы получили вольтметр с сопротивлением 200 Ом/В. Это прибор низкого качества. Его собственное потребление составляет

http://info.sernam.ru/book_mel.php?id=125

Шунты и добавочные сопротивления;

Шунт — простейший преобразователь тока в напряжение. Используется для расширения пределов измерения измерительных приборов по току, прежде всего магнитоэлектрической системы и цифровых..

Шунт характеризуется номинальным значением входного тока шунта Iном и номинальным значением падения напряжения на шунте Uном. Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта
Ток через измерительный механизм равен:
где I – измеряемый ток, Rп – сопротивление измерительного механизма прибора (амперметра).
Введем коэффициент шунтирования, равный отношению величины полного тока к величине тока, протекающего через измерительный прибор n = I/Iпр. Тогда для получения величины тока через измерительный механизм в n раз меньше величины тока в основной цепи, сопротивление шунта должно выбираться из условия Rш = Rп/(n-1),.
Измерительные шунты используются для измерений токов вплоть до 1000-5000А. Шунты для измерения токов до 30 А обычно встраиваются в измерительный прибор (внутренние шунты). Шунты на большие токи выполняются в виде отдельных устройств (внешние шунты).
Для шунтов предусмотрен следующий ряд номинальных напряжений — 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ
Измерительные шунты изготавливаются из манганина (сплав меди марганца и цинка, отличающийся высокой термостабильностью и очень малой термоЭДС) по следующим классам точности – 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5
Для переносных и щитовых приборов изготавливают многопредельные шунты, которые переключаются в ручном или автоматическом режимах..

Область применения шунтов ограничивается в основном постоянными токами (на переменном токе возникает дополнительная погрешность из-за различной частотной зависимости сопротивлений шунта и прибора) и использование совместно только с магнитоэлектрическими и цифровыми приборами. Существенное большее энергопотребление приборов других систем делает применение шунтов в этих случаях технически сложным и энергозатратным.
Добавочные сопротивленияявляются простейшими измерительными преобразователями напряжения в ток. А поскольку электроизмерительные приборы всех систем, за исключением электростатической, реагируют именно на величину тока, то добавочные сопротивления служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров всех систем, а также других приборов, подключаемых к источнику напряжения — ваттметров, фазометров, счетчиков энергии.
Добавочное сопротивление включается последовательно с прибором и ток I в измерительной цепи прибора (рис. ) равен:


где U – измеряемое напряжение, RП и RД — собственное сопротивление прибора и добавочное сопротивление. Поскольку через добавочное сопротивление и прибор протекает одни и тот же ток, падение напряжения на измерительном приборе будет равно:

Если прибор (вольтметр) имеет предел измерения Uном то при помощи добавочного сопротивления можно расширить пределы его измерения в n раз если величина добавочного сопротивления удовлетворяет условию:
Добавочные сопротивления, как и шунты, обычно изготавливаются из манганина и используются при напряжениях до 30 кВ. В переносных и щитовых приборах используются многопредельные добавочные сопротивления.
Поскольку величина добавочных сопротивлений должна быть достаточно высокой и, соответственно, длина провода большой, они выполняются в виде катушки намоткой тонкого провода. Намотка добавочных сопротивлений, предназначенных для работы на переменном токе, для минимизации реактивного сопротивления выполняется бифилярной
Применение добавочных сопротивлений способствует также уменьшению температурной погрешности электроизмерительных приборов. Действительно, пусть коэффициенты bП и bД есть температурные коэффициенты сопротивления соответственно измерительного прибора и добавочного сопротивления. Тогда из схемы рис. следует, что общий температурный коэффициента всего вольтметра будет равен:
Температурный коэффициент добавочного сопротивления обычно близок к ну
лю, bД »0, следовательно можно считать, что:
Отсюда следует, что поскольку RП

http://studopedia.su/15_51932_shunti-i-dobavochnie-soprotivleniya.html

Шунты, добавочные резисторы

Измерительные механизмы, включенные в электрическую цепь последовательно с нагрузкой, позволяют измерять токи порядка 20…50 мА. Для расширения пределов измерения используют шунты, изготовленные из манганина (с радиаторами охлаждения), сопротивление которых мало зависит от температуры. Сопротивление шунта меньше сопротивления ИМ и выбирается из соотношения
(3.1)
где n – коэффициент шунтирования по току.
Для расширения пределов измерения по напряжению последовательно с ИМ включают добавочный резистор, сопротивление которого существенно больше сопротивления ИМ
(3.2)
где m – коэффициент шунтирования по напряжению.
На переменном токе сопротивление шунтов, добавочных резисторов и измерительного механизма зависит от частоты сигнала, что обуславливает появление дополнительной составляющей погрешности.
Конструктивно шунты подразделяются на внутренние и наружные. Внутренние шунты применяют для измерения небольших токов (до 30 А), внешние для измерения токов от 30 А до 7500 А. Шунты изготавливают из манганина, для них нормируются класс точности (0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5) и величина падения напряжения при протекании максимального измеряемого тока (45; 60; 75; 100; 200; 300 мВ).
Для добавочных резисторов используются для измерения напряжения до 30 кВ. Для них также нормируются класс точности (от 0,1 до 1,0) и значение максимального рабочего тока (100; 200 мА).

Рис. 3.1 Схемы включения шунта и добавочного резистора.
Делители напряжения предназначены для понижения напряжения в определенное число раз. Основными показателями делителей напряжения является коэффициент передачи ; частотный диапазон, в котором сохраняется постоянство ; допускаемая мощность рассевания; погрешность деления. Коэффициент деления для резистивного делителя можно записать:
. (3.3)
При этом необходимо иметь в виду то, что коэффициент деления зависит от значения сопротивления нагрузки.
Для емкостного делителя коэффициент деления определяется соотношением емкостей:
. (3.4)
Емкостные делители используют в высокочастотных цепях. Элементы, входящие в делители, за счет паразитных связей реактивного характера приводят к неравномерности коэффициента передачи в рабочей полосе частот. Уменьшить эти погрешности позволяют делители, собранные по схеме содержащей резисторы, шунтирующие емкости в цепи делителя напряжения.
Аттенюаторы (ослабители) предназначены для понижения напряжения в требуемое число раз. С помощью аттенюаторов осуществляется нормирование малых уровней сигналов.
Как и делители, они характеризуются диапазоном рабочих частот, входным и выходным сопротивлениями, допустимой мощностью рассеивания, погрешностью деления.
При работе в диапазоне СВЧ аттенюаторы дополнительно характеризуются коэффициентом стоячей волны. Ослабление, вносимое аттенюатором, принято выражать в децибелах (дб):
. (3.5)
Входное сопротивление аттенюатора, в отличие от делителя напряжения, в процессе регулирования ослабления не изменяется при постоянном сопротивлении нагрузки.
В зависимости от диапазона частот используют аттенюаторы, выполненные на резисторах, конденсаторах или на основе линий с распределенными параметрами.
78.30.251.74 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

http://studopedia.ru/view_misi.php?id=21

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

Навигация по записям

Измерительные шунты и добавочные резисторы

Измерительные ш унты
Шунт является простым измерительным преобразователем тока в напряжение.
Измерительный шунт представляет собой четырехзажимный резистор. Два входных зажима
шунта , к которым подводится ток
I , именуются токовыми, а два выходных зажима, с которых снимается напряжение U,
именуются возможными.
К возможным зажимам шунта обычно присоединяют измерительный механизм
измерительного прибора.

Измерительный ш унт характеризуется номинальным значением входного тока
I ном и номинальным значением выходного напряжения
U ном . Их отношение
определяет номинальное сопротивление шунта :
R ш= U ном / I ном
Ш унты используются для расширения пределов измерения измерительных устройств по току, при всем этом огромную часть измеряемого тока пропускают через шунт, а наименьшую — через измерительный механизм. Шунты имеют маленькое сопротивление и используются, приемущественно, в цепях неизменного тока с магнитоэлектрическими измерительными механизмами.
Рис. 1. Схема соединения измерительного механизма с шунтом

На рис. 1 приведена схема включения магнитоэлектрического механизма
измерительного прибора с шунтом R ш. Ток
I и протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током
I зависимостью
I и = I (R ш
/ R ш + R и),
где R и — сопротивление измерительного механизма.

Если нужно, чтоб ток I и был в
n раз меньше тока I , то сопротивление шунта должно быть:

где n = I / I и — коэффициент шунтирования.

Шунты изготовляют из манганина. Если шунт рассчитан на маленький ток (до 30 А), то его обычно встраивают в корпус прибора (внутренние шунты). Для измерения огромных токов употребляют приборы с внешними шунтами В данном случае мощность, рассеиваемая в шунте, не нагревает прибор.

На рис. 2 показан внешний шунт на 2000 А Он имеет мощные
наконечники из меди, которые служат для отвода тепла от манганиновых пластинок,
впаянных меж ними. Зажимы шунта А и Б — токовые.

Рис 2 Внешний шунт
Измерительный механизм присоединяют к возможным зажимам В и Г, меж которыми и заключено сопротивление шунта. При таком включении измерительного механизма устраняются погрешности от контактных сопротивлений.

Внешние шунты обычно производятся калиброванными, т е. рассчитываются на определенные токи и падения напряжения.
Калиброванные шунты обязаны иметь номинальное падение напряжения 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.
Для переносных магнитоэлектрических устройств на токи до 30 А внутренние шунты изготовляют на несколько пределов измерения.

На рис. 3, а, б показаны схемы многопредельных шунтов. Многопредельный шунт состоит из нескольких резисторов, которые можно переключать зависимо от предела измерения рычажным тумблером (рис. 3, а) либо методом переноса провода с 1-го зажима на другой (рис. 3, б).

При работе шунтов с измерительными устройствами на переменном токе появляется дополнительная погрешность от конфигурации частоты, потому что сопротивления шунта
и измерительного механизма поразному зависят от частоты.
Рис.3. Схемы многопредельных измерительных шунтов: a — шунта с рычажным тумблером, б — шунта с отдельными выводами

Шунты делятся на классы точности 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5. Число, определяющее класс точности, обозначает допустимое отклонение сопротивления шунта в процентах его номинального значения.

Дополнительные резисторы являются измерительными преобразователями напряжения в ток, а на значение тока конкретно реагируют измерительные механизмы вольтметров.

Дополнительные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров разных систем и других устройств, имеющих параллельные цепи, подключаемые к источнику напряжения. Сюда относятся, к примеру, ваттметры, счетчики энергии, фазометры и т. д.

Дополнительный резистор включают поочередно с измерительным механизмом (рис. 4). Ток
I и в цепи, состоящий из измерительного механизма с сопротивлением Rи и дополнительного резистора с сопротивлением Rд,
составит:
где U — измеряемое напряжение.

Если вольтметр имеет предел измерения Uном и сопротивление измерительного механизма Rи и с помощью дополнительного резистора Rд нужно расширить предел измерения в
n раз, то, беря во внимание всепостоянство тока
I и, протекающего через измерительный механизм вольтметра, можно записать:

U ном / R и
= n U ном / (Rи + Rд)
Рис 4. Схема соединения измерительного механизма с дополнительным резистором

Дополнительные резисторы изготовляются обычно из изолированной манганиновой проволоки, намотанной на пластинки либо каркасы из изоляционного материала. Они
используются в цепях неизменного и переменного тока.
Дополнительные резисторы, созданные для работы на переменном токе, имеют бифилярную обмотку для получения безреактивного сопротивления.

При применении дополнительных резисторов не только лишь расширяются пределы измерения вольтметров, да и миниатюризируется их температурная погрешность.

В переносных устройствах дополнительные резисторы изготовляются секционными на несколько пределов измерения (рис. 5).

Рис. 5. Схема многопредельного вольтметра
Дополнительные резисторы бывают внутренние и внешние. Последние производятся в виде отдельных блоков и разделяются на личные и калиброванные. Личный резистор применяется только с тем прибором, который с ним градуировался. Калиброванный резистор может применяться с хоть каким прибором, номинальный ток которого равен номинальному току дополнительного резистора.

Калиброванные дополнительные резисторы делятся на классы точности 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0. Они производятся на номинальные токи от 0,5 до 30 мА.

Дополнительные резисторы используются для преобразования напряжений до 30 кВ.

http://elektrica.info/izmeritel-ny-e-shunty-i-dobavochny-e-rezistory/

Вопрос №2 Каково значение, конструктивное исполнение, схемы включения и формулы определения шунтов и добавочных резисторов.

Шунт применяется для расширения предела измерения тока измерительного механизма. Он представляет собой измерительный преобразователь, состоящий из резистора, включаемого в цепь измеряемого тока, параллельно которому присоединяется измерительный механизм.

Для устранения влияния сопротивлений контактных соединений шунты снабжаются токовыми и потенциальными зажимами.
Измеряемый ток цепи I и ток измерительного механизма I[i]И
одной из параллельных ветвей связаны соотношением
где р=rИ/rШ+1=I/IИ — шунтирующий множитель, показывающий, во сколько раз измеряемый ток I больше тока IИ или во сколько раз расширяется предел измерения тока.
Таким образом, измеряемый ток находится умножением постоянной измерительного механизма по току СI , шунтирующего множителя р и угла поворота б подвижной части измерительного механизма.
Шунтирующий множитель является неизменным при постоянных значениях
Из при веденного выражения шунтирующего множителя следует, что
т.е. для расширения предела измерения в р раз необходим шунт с сопротивлением в (р — 1) раз меньшим сопротивления измерительного механизма.
Переносные приборы часто снабжаются много предельными шунтами. Такой шунт состоит из нескольких резисторов, переключаемых в зависимости от предела измерения штепселем, рычажным переключателем или переносом провода с одного зажима на другой.
На рисунках 1 — 3 изображены схемы шунтов.

Многопредельный шунт со штепсельным переключателем.

Многопредельный шунт с отдельными выводами.
Многопредельный шунт с рычажным переключателем.
Шунты изготавливаются из манганина и других материалов и снабжаются двумя парами зажимов: токовыми для включения в цепь и потенциальными для присоединения измерительного механизма. Такое включение устраняет погрешности от контактных сопротивлений.
Добавочный резистор, представляет собой измерительный преобразователь, применяется для расширения предела измерения напряжения и для исключения влияния температуры на сопротивление вольтметра rV . Добавочный резистор изготовляется из манганина и включается последовательно с измерительным механизмом.

Если предел измерения напряжения измерительного механизма необходимо расширить в р раз, то используя обозначения на рис. 4, запишем:
откуда сопротивление добавочного резистора
т.е. оно должно быть в (р — 1) раз больше сопротивления измерительного механизма
Если сопротивление измерительного механизма и добавочного резистора известны, то множитель добавочного сопротивления

http://studbooks.net/1860734/matematika_himiya_fizika/kakovo_znachenie_konstruktivnoe_ispolnenie_shemy_vklyucheniya_formuly_opredeleniya_shuntov_dobavochnyh_rezistorov

Добавочные резисторы

При применение добавочного резистора вместе с измерительным прибором подключение осуществляется последовательно. Тогда измерительный ток I будет определяться следующим образом
где U – измеряемое напряжение, Rи — сопротивление измерительного механизма, Rд – сопротивление добавочного резистора.
Предположим, что у измерителя напряжения вольтметра предел измерения Uном, а у измерительного механизма сопротивление будет равно Rи, тогда за счет наличия добавочного сопротивления Rд можно увеличить предел измерения в определенное количество раз (n), и при постоянстве тока сети I получаем следующее выражение:
Сделав элементарное вычисление, получим:
Отсюда получаем вывод, что значение добавочного сопротивления всегда на n-1 раз выше измерительного сопротивления.
Добавочные сопротивления используют в цепях постоянного и переменного тока. Для их изготовления применяют специальную манганитовую проволоку, которую наматывают на каркасы из диэлектрического материала. В роли последнего могут выступать полимеры, органическое волокно, и т.п.
Если добавочное сопротивление работает при переменном токе, тогда его обмотка должна быть выполнена из бифилярного материала, чтобы можно было сделать безреактивное сопротивление.
Достоинствами использования добавочных резисторов являются расширение пределов измерения вольтметров и ощутимо снижают уровень температурной погрешности, которая всегда появляется в ходе любого измерения.
Добавочные сопротивления применяют в переносных приборах и изготавливают секционными с несколькими пределами измерения. Кроме того, они бывают внутренними и наружными.
Наружные могут изготавливать в виде отдельных блоков. Они делятся на индивидуальные и калиброванные. Калиброванный подойдет к любому измерительному прибору, номинальный ток которого соответствует номинальному току сопротивления. Индивидуальный подойдет только для того измерительного устройства, под который была осуществлена его градуировка.

Калиброванные сопротивления имеют классы точности, которые расчитаны на номинальные токи от 0,5 до 30 мА. Максимальное напряжение, при котором можно применять дополнительные сопротивления, — 30 кВт.

Измерительные шунты их виды и разновидности

Разновидностью добавочных резисторов являются измерительные шунты, которые представляют из себя простые измерительные преобразователи тока в напряжение.
На самом деле измерительный шунт – это сопротивление с четырьмя клеммами. Двумя входными, на которые подается ток I, получили название токовые и две выходных, на которых осуществляется съем напряжения U, их называют потенциальными зажимами. Именно к ним и подключен измерительный механизм устройства, с помощью которого осуществляются замеры.

Свойства измерительного шунта описывают номинальное значение входного тока и выходного напряжения. Из их соотношения можно найти вычислить сопротивление элемента:
Основное назначение измерительного шунта – расширение пределов измерения тока с помощью стандартных измерительных приборов. При этом больше тока следует через элемент, а меньшая часть течет через головку измерительного устройства. Из-за того что шунты имеют минимальное сопротивление, их очень часто используют в электрических схемах с постоянным током и в совокупности с магнитоэлектрическими измерительными головками.
Предположим, что в электрической схеме имеется измерительный механизм, подсоединенный параллельно, то зависимость тока проходящего через него с измеряемым током описывается в соответствии с формулой:
где Rи – сопротивление измерительного механизма, Rш – шунта.
Если нам необходимо снизить измерительный ток в несколько n раз, тогда сопротивление шунта вычислим так:
где n = I/Iи и есть коэффициент шунтирования.
Если через шунт течет небольшой ток, то его встраивают в корпус измерительного устройства. Такие элементы называют внутренними. Для магнитоэлектронных приборов, которые в процессе эксплуатации переносят, используемые шунты изготавливают с несколькими пределами измерения.
Если идущий ток будет больших номиналов, то шунты установлены снаружи на измерительном приборе. Такие элементы рассчитывают на падение напряжения и определенные токи.
Если шунт с устройством измерения подсоединен в схему переменного тока, то в ходе работы появляется дополнительная погрешность, которая зависит от изменения частоты и сопротивлением шунта, а также измерительного механизма.

http://www.texnic.ru/data/rez001.html

Каково назначение шунтов и добавочных резисторов

Рис.4. Измерительный шунт
Измерительный шунт характеризуется номинальным значением входного тока Iном и номинальным значением выходного напряжения Uном. Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта:
Шунты применяются для расширения пределов измерения измерительных механизмов по току, при этом большую часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую — через измерительный механизм. Шунты имеют небольшое сопротивление и применяются, главным образом, в цепях постоянного тока с магнитоэлектрическими измерительными механизмами.
Рис.5. Схемы подключения шутов
Ток Iи протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током I зависимостью
где Rи — сопротивление измерительного механизма.
Если необходимо, чтобы ток Iи был в n раз меньше тока I, то сопротивление шунта должно быть:
где n = I / Iи — коэффициент шунтирования.
Шунты изготовляют из манганина. Если шунт рассчитан на небольшой ток (до 30 А), то его обычно встраивают в корпус прибора (внутренние шунты). Для измерения больших токов используют приборы с наружными шунтами В этом случае мощность, рассеиваемая в шунте, не нагревает прибор.
Наружные шунты обычно выполняются калиброванными, т е. рассчитываются на определенные токи и падения напряжения. Калиброванные шунты должны иметь номинальное падение напряжения 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.
Для переносных магнитоэлектрических приборов на токи до 30 А внутренние шунты изготовляют на несколько пределов измерения.

http://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/2393/Teooria.zip/__9.html

Добавочные сопротивления

Шунты
Токовые шунты применяются для расширения пределов измерений амперметров путем уменьшения в определенное число раз силы электрического тока, проходящего через амперметр.
Шунт представляет собой резистор, включаемый параллельно входу измерительного прибора. В этом случае измеряемый ток Iизм распределится между шунтом и измерительным прибором обратно пропорционально значениям их сопротивлений:
, где Rш значение сопротивления шунта, Rип значение
входного сопротивления измерительного прибора, но Iизм =Iш + IА, то
n = Iизм/IA – коэффициент шунтирования, на который нужно умножить показание прибора, чтобы получить значение измеряемого тока Iизм.
для расширения предела для косвенного измерения
измерения прибора по току тока путем измерения Uш
Шунты помещают, как правило, в корпус прибора. При измерениях больших значений токов применяют наружные шунты. Шунт имеет две пары зажимов: токовые и потенциальные. Токовые зажимы служат для включения шунта в измерительную цепь, к потенциальным зажимам подключают измерительный прибор. Классы точности от 0.02 до 0.5.
В эксплуатации имеются шунты постоянного тока с номинальным значением напряжения 60, 75, 150 мВ. По этой причине к токовому шунту можно непосредственно подключать не амперметр, а милливольтметр. Шунты применяются в основном в цепях постоянного тока. Шунты могут быть многопредельными.
Для измерения импульсных токов до 100 кА изготовляются так называемые безреактивные шунты.
Добавочные сопротивления
Вольтметры, изготовленные на основе измерителей тока имеют встроенное добавочное сопротивление, включенное последовательно с измерительным механизмом. Обозначим через Imax ток, вызывающий отклонение стрелки механизма на полную шкалу:
где Rд – значение добавочного сопротивления.
Находим верхний предел измерений полученного вольтметра:
Из формулы видно, что механизм, стрелка которого отклоняется на полную шкалу при значении тока Imax, можно использовать как вольтметр с верхним пределом измерений Umax. Подобрав соответствующее добавочное сопротивление, можно получить необходимый предел измерений напряжения.
Многопредельное добавочное сопротивление:

Добавочные сопротивления для вольтметров переменного тока должны иметь как можно меньшее значение реактивной составляющей.
Классы точности добавочных сопротивлений, изготовленных как отдельное средство измерений, лежат в пределах от 0.02 до 0.1. Номинальный ток, соответствующий номинальному напряжению, составляет 0.1 – 30 мА.

http://mylektsii.ru/1-5660.html

Журнал \»Квант\»

Шунты и добавочные сопротивления

Силу тока в цепи измеряют амперметром. Амперметр представляет собой обычный гальванометр, шкала которого проградуирована в амперах. Включается амперметр в цепь последовательно (рис. 1).
Амперметр должен изменять силу тока в цепи, и поэтому его сопротивление должно быть очень малым, т.е. (
R_A ll R). В цепи, состоящей из последовательно соединенных проводников, заряд нигде не накапливается и нигде не исчезает. Это значит, что сила тока в такой цепи везде одинакова И амперметр можно включать в любой участок цепи, состоящий из последовательно соединен ных проводников.
Каждый амперметр рассчитан на некоторую максимальную силу тока, при превышении которой прибор может перегореть.
Для расширения пределов измерения амперметра применяется шунт — дополнительное сопротивление, подключаемое параллельно амперметру.
Найдем сопротивление Rsh шунта, который необходимо подключить к амперметру для измерения силы тока в цепи, в n раз превышающей силу тока, на которую рассчитан прибор: I = nIA. Сопротивление амперметра обозначим через RA. При подключении шунта часть измеряемой силы тока Ish пойдет по нему. Через амперметр должен идти ток, не превышающий IA (рис. 2).

Сила тока IA меньше измеряемой в n раз (
I_A = frac In) . Следовательно, цена деления прибора возрастет в n раз для случая, если шкала прибора равномерная, т.е. отклонению стрелки на одно деление будет соответствовать в n раз большая сила тока. Иначе говоря, чувствительность амперметра уменьшится в n раз: при подключении шунта стрелка прибора отклонится на угол, в n раз меньший, чем без него.
При параллельном соединении I = nIA = IA + Ish, а напряжение на шунте и амперметре одинаково и, согласно закону Ома, равно: IARA = IshRsh . Исключая силу тока IA из двух последних уравнений, получим
Для измерения напряжения на участке цепи применяют вольтметры. Включают вольтметр параллельно тем точкам цепи, напряжение между которыми надо измерить (рис. 3). Вольтметр не должен изменять напряжение на измеряемом участке цепи, поэтому сила тока, проходящего через вольтметр, должна быть много меньше, чем сила тока в измеряемом участке.

Если сопротивление вольтметра Rv, то после включения его в цепь сопротивление участка будет уже не R, a (
В вольтметре и добавочном сопротивлении сила тока одинакова, так как они включены последовательно. Поэтому Uv = IRv , Ud = IRd и U = nUv = nIRv.
При последовательном соединении напряжение на участке равно сумме напряжений на отдельных резисторах участка, т.е. U = \’Uv + \’Ud. Следовательно, nIRv = IRv + IRd. Отсюда

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 266-267.

http://www.physbook.ru/index.php/%D0%A2._%D0%A8%D1%83%D0%BD%D1%82

Добавить комментарий

1serdce.pro
Adblock detector