Обозначения на шкалах электроизмерительных приборов

Раздел II Измерение тока, напряжения и мощности

Тема 2.1. Измерение тока

Амперметр включается последовательно с участком цепи, в котором измеряется ток.

Чтобы сам прибор существенно не изменил режим работы цепи, его сопротивление должно быть очень незначительным по сравнению с сопротивлением цепи.

Сложнее всего измерять слишком маленькие и слишком большие токи. Для измерения малых токов (до 100 мкА) применяют микроамперметры и гальванометры с электронными усилителями.

Переменные токи (более 100 мкА) измеряют выпрямительными микроамперметрами. Токи в диапазоне от 10 мА до 100 А измеряют любыми амперметрами.

Расширения пределов измерений достигаются с помощью дополнительных устройств:

- шунтов (при измерении в цепи постоянного тока)

- измерительных трансформаторов тока (при измерении в цепи переменного тока)

Шунтом называется резистор, сопротивление которого соизмеримо с сопротивлением амперметра. Шунт подключают параллельно амперметру, при этом можно измерять ток более 100 А.

Согласно первому закону Кирхгофа, который гласит: «Алгебраическая сумма токов, сходящаяся в узле равна 0», ток I в неразветвлённой части цепи при наличии шунта определяется по формуле: I=I_A+I_Ш.

I_A – ток, проходящий через амперметр

I_Ш – ток, проходящий через шунт

Пределы измерений амперметра с шунтом в несколько раз больше, чем без него.

Схема включения амперметра в цепь переменного тока с использованием измерительного трансформатора тока (ТТ).

I=K_I*I_A

I – значение измеряемого тока

I_A – значение тока, измеренное амперметром

K_I – коэффициент трансформации

Тема 2.2. Измерение напряжения

Вольтметр включается параллельно участку цепи, на котором измеряется напряжение.

Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть намного больше сопротивления участка, к которому он подключен. Это необходимо для того, чтобы сам вольтметр не вносил существенного изменения в режим работы цепи.

Малые напряжения измеряют с помощью обычных вольтметров. Расширения пределов измерений достигается с помощью дополнительных устройств:

- добавочных резисторов (при измерении в цепи постоянного тока)

- измерительных трансформаторов напряжения (при изменении в цепи переменного тока)

Добавочный резистор подключают к вольтметру последовательно, при этом можно измерять напряжение более 1000 вольт.

U₁=U₀+U_RД

U₁ – предельное измеряемое напряжение с добавочным резистором

U₀ – предельное измеряемое напряжение без добавочного резистора

U_RД – напряжение добавочного резистора

U=K_U*U_V

K_U – коэффициент трансформации

U – значение измеряемого напряжения

U_V – значение напряжения, измеренного вольтметром

ТН – трансформатор напряжения

Для измерения напряжения в цепях постоянного тока применяют магнитоэлектрические вольтметры, а цепях переменного тока – электромагнитные или электродинамические вольтметры.

Тема 2.3. Измерение мощности

Мощность в цепи постоянного тока может быть измерена косвенным методом (с помощью вольтметра и амперметра), т.к.:

P=U*I (Вт)

или электродинамическим ваттметром

косвенный метод

включение в цепь ваттметра

Электродинамический ваттметр содержит две обмотки:

1 – токовая

2 – обмотка напряжения

Токовая обмотка – неподвижная катушка с малым сопротивлением. В цепь включается последовательно.

Обмотка напряжения – подвижная катушка с большим сопротивлением. В цепь включается параллельно.

Токовая обмотка изготавливается из толстого провода, обмотка напряжения из тонкого и имеет большое количество витков.

При изучении переменного тока вводится понятие активной, реактивной и полной мощностей.

P – активная мощность (потребляемая только резисторами)

Q – реактивная мощность (потребляемая другими элементами, например, индуктивными и ёмкостными)

S – полная мощность

В цепи переменного тока для измерения мощности применяют электродинамический ваттметр, обмотки которого подключают также, как и при измерении мощности в цепях постоянного тока.

В трёхфазных цепях активную и реактивную мощности измеряют по методам двух и трёх ваттметров, при этом мощность определяется алгебраической суммой показаний приборов.

Схема включения 3х схема включения 2х

Ваттметров ваттметров

Полную мощность измеряют с помощью вольтметра и амперметра.

S=U*I используется в однофазной цепи

S= U*I