Файл: Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник.pdf

Схема устройства второй разновидности электростати­ ческих измерительных механизмов, применяемой в вольт­ метрах на средние и высокие напряжения (1—15 кВ), дана на рис. 2-26. Между двумя неподвижными пласти­

заряженные разноименно, притягиваются так, что пла­ стина Б перемещается, приближаясь к пластине А2. Это перемещение при помощи тяги передается указательной стрелке.

. В электростатических измерительных механизмах при­ меняют как воздушное, так и магнптоиндукционное успо­ коение.

Существенным является качество изоляции между пла­ стинами измерительного механизма, для чего применя­ ется керамическая изоляция (стеатит) с малым значением тангенса угла потерь.

На показания электростатических механизмов не влияют температура окружающей среды, частота и форма кривой напряжения, а также внешние магнитные поля,

69

но показания зависят от электрических полей вследствие незначительного собственного поля. Уменьшение допол­ нительной погрешности от внешнего электрического поля достигается применением экранов.

Входное сопротивление приборов при постоянном токе практически равно бесконечности, а при переменном токе определяется частотой изменения напряжения и емкостью механизма, которая невелика (обычно не превышает 10 пФ).

Глава третья

ПРИБОРЫ НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Для измеренпя тока в приемнике энергии 7 п р необхо­ димо амперметр соединить последовательно с этим прием­

вращающий момент и вызывает поворот его подвижной части на угол, по которому определяют ток амперметра.

Всякий измерительный прибор,

включении не должен изменять параметры цепи и режим ее работы. Следовательно, сопротивление амперметра гА должно быть малым по сравнению с сопротивлением прием­ ника: ГА <СгП р. В этом случае токи в приемнике до включе­

70

приемника так, чтобы напряжение на приемнике и на вольтметре было одинаковым, т. е. Uy = Unp.

По закону Ома ток вольтметра

Iv = Uv/rv = F(Uv). •

Ток I v вызывает поворот подвижной части прибора па угол, зависящий от его значения, а следовательно, и от значения Uy, т. е.

а = Ф ( / у ) = ф[*'(£7у )] = / ( £ М .

Таким образом, по углу поворота подвижной части вольтметра определяют напряжение на его зажимах.

В противоположность амперметру сопротивление вольт­ метра должно быть большим по сравнению с сопротивле­ нием приемника энергии, с тем чтобы его включение не изменило режим работы цепи.

Допустим, что указанное требование ие выполняется и сопро ­ тивление вольтметра r v = гх (рис. 3-2). При указанном допущении, принимая r 2 = r l t получаем: до включения вольтметра напряжения па сопротивлениях гх и гг одинаковы: иг = U2 = U/2.

После включения вольтметра эквивалентное сопротивление первого' участка цепи (рис. 3-2) равно гх12, а второго г2 = rt: Соот­ ветственно эквивалентное сопротивление всей цепи составляет 1,5 гх. При этом напряжение на сопротивлении r l t измеренное вольтмет­ ром,

Погрешность при измерении напряжения

ти

Таким образом, включение вольтметра с относительнонебольшим сопротивлением вызвало значительное изме­ нение режима работы цепи и привело к недопустимо боль­ шой погрешности измерения.

Из сказанного ясно, что амперметр и вольтметр, имея одинаковые по устройству измерительные механизмы, отличаются параметрами и внутренними измерительными схемами и, кроме того, они различным образом вклю­ чаются в испытуемую цепь.

71

3-2. Ш У Н Т Ы

Шунт применяется для расширения предела измерения тока измерительного механизма. Он представляет собой измерительный преобразователь, состоящий из резистора, включаемого в цепь измеряемого тока, параллельно кото­ рому присоединяется измерительный механизм (рис. 3-3).

Для устранения влияния сопротивлений контактных соединений шунты снабжаются токовыми и потенциаль­ ными зажимами.

Гис . 3-3. Схема соединения измерительного механизма с шунтом (а) и внешний вид шунта (о).

Измеряемый ток цепи / и ток измерительного механиз­ ма одной из параллельных ветвей (рис. 3-3, а) связаны соотношением

где р = гп/гш + 1 = Шп — шунтирующий множитель, показывающий, во сколько раз измеряемый ток / больше тока / п измерительного механизма или во сколько раз раст ширяется предел измерения тока.

Таким образом, измеряемый ток находится умноже­ нием постоянной измерительного механизма по Току С/, шунтирующего множителя р и угла поворота а подвиж­ ной части измерительного механизма.

Шунтирующий множитель является неизменным при постоянных значениях г ш и га.

72

Из приведенного выражения шуитпрующего множителя следует, что г ш = r u / ( p - 1 ) , (3-2)

т. е. для расширения предела измерения в р раз необходим

Для любого положения штепселя (рис. 3-4) измеряе­ мый ток [см. (3-1)]

ненное последовательно с измерительным меха­ низмом;

г — постоянное сопротивление контура шунта и из­ мерительного механизма при его последователь­ ном обходе.

Тактг образом, при наизмепном сопротивлении кон­ тура шунтирующий множитель зависит только от сопро­ тивления шунта.

73