Основные электроизмерительные приборы

В электротехнике постоянного тока наиболее часто приходится измерять токи, напряжения и сопротивления, что осуществляется с помощью амперметров, вольтметров и омметров. Малые и очень малые токи измеряют миллиамперметрами и микроамперметрами, а напряжения — милливольтметрами. Наиболее чувствительными приборами для измерения самых слабых токов и напряжений являются гальванометры. Во всех перечисленных приборах главной деталью является постоянный магнит, в поле которого находится многовитковая проволочная рамка, способная повертываться на тот или иной угол относительно положения покоя, если через ее витки проходят токи различных величин. Приборы такого типа называются магнитоэлектрическими и их устройство поясняется рис. 13. Здесь 1 — постоянный магнит, создающий радиально ориентированное магнитное поле в цилиндрическом кольцевом пространстве между „башмаками“ 2 и „якорем“ 3. Прямоугольная рамка 4 со стрелкой может повертываться на остриях 5 на угол около 90°, не соприкасаясь с якорем и другими деталями. Две спиральные бронзовые пружинки 6 (вторая пружинка так же, как и второе острие 5, находится за якорем и потому не видна) служат для подвода тока к рамке и установки стрелки на нулевое деление шкалы, когда тока нет. При протекании тока в рамке возникает пара сил, пропорциональная силе тока и вызывающая поворот рамки на угол, при котором эта пара уравновешивается возросшим упругим противодействием закрученных бронзовых пружинок.

Один и тот же прибор путем подключения параллельных сопротивлений, называемых шунтами, можно применять для измерений как малых, так и больших токов. Шунты рассчитываются таким образом, чтобы через прибор всегда проходила лишь часть общего измеряемого тока, вызывающая отклонения стрелки в пределах шкалы, а весь остальной ток проходил бы-через шунт.

Пример. Имеется магнитоэлектрический прибор, стрелка которого отклоняется на всю шкалу при токе в 10 ма. Сопротивление рамки прибора 10 ом. Каким должен быть шунт, чтобы прибором можно было измерять токи до 1 а.

Решение. Очевидно, в данном случае при измеряемом токе в 1 а через шуит должен проходить ток 980 ма. Это означает, что сопротивление шунта должно быть в 99 раз меньше сопротивления прибора, т. е. оно должно быть равным 1/99 ома.

Основные электроизмерительные приборы

Рис. 13. Схема устройства, электроизмерительных приборов магнитоэлектрических систем.

Для измерения напряжений последовательно с магнитоэлектрическим прибором необходимо включать дополнительные сопротивления, называемые добавочными.

 

Разные добавочные сопротивления позволяют использовать один и тот же магнитоэлектрический прибор для измерений самых различных напряжений. Добавочные сопротивления рассчитываются таким образом, чтобы на рамке прибора всегда происходило падение напряжения, вызывающее отклонение стрелки в пределах шкалы, а все остальное напряжение падало бы на добавочных сопротивлениях. Добавочные сопротивления иногда называют балластными сопротивлениями, а относительно падения напряжения на них говорят, что избыток напряжения погашается или гасится этими сопротивлениями.

Пример:

а) определить, при каком напряжении прибор предыдущего примера даст отклонение стрелки на всю шкалу.

Решение:

Основные электроизмерительные приборы

б) каким должно быть добавочное сопротивление, чтобы прибором можно было измерять напряжение до 100 в.

Решение. Очевидно, при измеряемом напряжении 100 в падение напряжения на добавочном сопротивлении должно составить 99,9 в, а на приборе 0,1 в. Это означает, что добавочное сопротивление должно иметь величину, в 999 раз большую сопротивления рамки прибора, т. е. 9990 ом.

Точные измерения сопротивлений производят с помощью мостиков, но для быстрых, хотя и не очень точных, измерений сопротивления пользуются омметрами. Обычно омметр представляет собой магнитоэлектрический прибор с батарейкой и добавочным сопротивлением, обеспечивающим отклонение стрелки не большее, чем на всю шкалу, когда цепь его питания замкнута накоротко. Если в разрыв цепи батарейки включать ряд известных сопротивлений, прибор можно проградуировать в омах, после чего при включении неизвестного сопротивления его величину можно будет определять по отклонениям стрелки.

Шкала омметра неравномерна, и точнее всего с его помощью измеряются сопротивления, по величине близкие к собственному сопротивлению прибора, когда используется средний участок шкалы.

Там, где у обычных приборов находится "нуль", у омметра стоит деление „∞“, а на отметке, соответствующей максимальному отклонению стрелки, обозначено деление „нуль".

Для измерения малых сопротивлений у омметров делают другую шкалу, получаемую посредством подключения ряда известных сопротивлений в качестве шунтов к рамке магнитоэлектрического прибора при замкнутой цепи питания (через добавочное сопротивление). Пользование таким омметром удобно, но требует внимательности, так как, если забыть разомкнуть цепь питания по окончании измерений, батарейка будет бесполезно разряжаться на прибор и скоро потребует замены.

 

Шкала омметра для малых сопротивлений также неравномерна, но ее нуль совпадает с нулем магнитоэлектрического прибора, а ∞ соответствует максимальному отклонению стрелки. Поскольку эта шкала предназначена лишь для малых величин сопротивления, знак ∞ на ней обычно не ставят.

 

Основные электроизмерительные приборы

Рис. 14. Схема универсального электроизмерительного прибора "ТТ-1".

 

Большим распространением пользуются многошкальные приборы, называемые „тестерами" (английское "tester" — испытатель), или „авометрами" (Ампер-ВОльт-МЕТР), которые можно поочередно использовать в качестве амперметров, вольтметров или омметров на разные пределы измерений.

Принципиальная схема распространенного тестера „ТТ-1“ со всеми данными его деталей представлена на рис. 14. Строенный переключатель на три положения (ползунки переключателя на схеме объединены пунктиром) позволяет измерять этим прибором постоянные токи от десятков микроампер до 0,5 а, постоянные и переменные напряжения — от долей вольта до 1000 в и сопротивления — от единиц ом до мегом. Различные пределы измерений получают переносом токоподводящего проводника на соответствующие гнезда лицевого щитка прибора, в то время как другой токоподводящий проводник постоянно находится в гнезде „Общ“.

Смотрите также