Измерение силы постоянного тока и тока низких частот

Для из­мерения силы постоянного тока низких частот применяются элек­тромеханические амперметры, миллиамперметры, микроамперметры, мультиметры, электронные амперметры 2-й и 7-й подгрупп (А2 и А7).

При измерении силы постоянного тока используются приборы только магнитоэлектрической системы.

Любой измерительный прибор при подключении к цепи не должен изменять параметры и режим работы исследуемой цепи. Поэтому необходимо, чтобы амперметр обладал возможно меньшим сопротив­лением и подключался последовательно с нагрузкой. При этом через прибор и нагрузку протекает один и тот же ток.

Рис. Схема подключения амперметра в цепь (а), схема подключения шунта к амперметру (б)

При малом сопротивлении амперметра падение напряжения и потеря мощности на нем также малы. Сила тока в показанной цепи до подключения амперметра составляет

,

а после подключения

,

где — напряжение подключенного источника питания:

— внутреннее сопротивление амперметра;

— сопротивление нагрузки.

Только при << будет

Для расширения диапазона измерения по току применяются шунты, которые представляют собой сопротивление, подключаемое парал­лельно с амперметром.

Очевидно, падение напряжения на приборе и шунте одинаково:

,

где - сила тока через шунт;

- сопротивление шунта;

- сила тока амперметра.

Получаем: ,

но поскольку (по 1-му закону Кирхгофа), то сопротивление шунта можно выразить как:

где — измеряемая сила тока.

Разделив числитель и знаменатель на , получим

или

Где - шунтирующий множитель, показывающий, во сколько раз расширяет­ся предел измерения амперметра:

(3.7)

Т.е. для расширения диапазона измерения силы тока в раз необходим шунт с сопротивлением в ( - 1) раз меньшим сопротивления амперметра.

Амперметр с несколькими шунтами называется многопредель­ный.

При изготовлении шунтов используются проволока, ленты или стержни. Шунты могут быть внутренними и наружными.

Для измерения силы переменного тока низких частот использу­ют электронные амперметры 3-й и 7-й подгрупп (A3, А7) и электроме­ханические амперметры. Применимость электромеханических ампер­метров целесообразно рассматривать по частотным диапазонам.

При измерении силы тока промышленных частот 50, 100. 400 и 1000 Гц применяются электромеханические амперметры электро­магнитной, электродинамической, ферродинамической, выпрями­тельной и термоэлектрической систем. В диапазоне частот 1...5 кГц используются амперметры выпрямительной, электродинамической и термоэлектрической систем. В диапазоне частот от 5 кГц до единиц амперметры выпрямительной, электродинамической и термоэлектрической систем. В диапазоне частот от 5 кГц до единиц мегагерц амперметры выпрямительной и электродинамической систем допускают значительную погрешность, обусловленную индук­тивностью катушек и паразитной емкостью выпрямителей, поэтому 1 для измерения силы тока лучше использовать амперметры термоэлектрической системы.

Электромеханические амперметры имеют существенный недостаток — большое собственное потребление мощности из исследуемой цепи, которое заметно меньше у электронных амперметров.

3 Измерение силы тока высоких частот.

С повышением частоты увеличиваются токи утечки не через рабочую часть прибо­ра, а следовательно, растет погрешность измерения силы тока. Для уменьшения погрешности измерения необходимо соблюдать следую­щие рекомендации:

• использовать только высокочастотные амперметры (термоамперметры), значения паразитных индуктивности и емкостей которых минимальны благодаря конструкции прибора;

• подключать амперметр к исследуемой пени в точку с наименьшим потенциалом относительно земли.

В области сверхвысоких частот погрешность измерения возрастает на­столько, что измерение силы тока теряет физический смысл.

При выборе прибора для измерения силы тока нет необходимости знать все метрологические характеристики, указанные в паспорте, — нужны только основные:

• параметр тока, измеряемый прибором (среднеквадратичное, ам­плитудное или средневыпрямленное значение);

• диапазон измерения силы тока;

• частотный диапазон;

• допустимая погрешность;

• входной импеданс (активная и реактивная составляющие входного сопротивления — , ).