ЭРИ5. Преобразователи электрических величин в электрические Основные сведения
 Скачать 2.15 Mb.
|
|
Преобразователи электрических величин в электрические 1. Основные сведения Преобразователи электрических величин в электрические обычно применяются для измерений при любом токе, в цепях высокого напряжения, высокой частоты и т.д. Преобразователи могут выполняться либо как самостоятельные конструкции, либо в конструктивном сочетании с измерительным механизмом. Использование таких преобразователей рас ширяет эксплуатационные характеристики приборов. К преобразователям электрических величин в электрические, используемым в электроизмерительной технике, относятся: • шунты; • добавочные резисторы; • добавочные конденсаторы; • делители напряжения (на резисторах и емкостные); • измерительные, разделительные и согласующие трансформа торы; • выпрямители и т.д. При рассмотрении преобразователей целесообразно обратить внимание на те их параметры, которые помогли бы оценить влияние преобразователей на свойства прибора в целом, а в частности — на точность результата измерения и на диапазон измерения. 2. Шунты Шунты применяются для расширения пределов измерения измерительного механизма по току и представляют собой резистор, параллельно которому включается измерительный механизм (рис. 4.1,а). На рис. 4.1, а представлен пример правильного включения шунта. В соответствии с обозначениями на рис. 4.1 можно записать  где  — измеряемый ток в рамке; — измеряемый ток, проходящий через шунт;  — сопротивление шунта;  — сопротивление рамки измерительного механизма. где I — измеряемый ток. Обычно сопротивление шунта значительно меньше, чем сопротивление рамки измерительного механизма , поэтому большая часть измеряемого тока I проходит через шунт: Значение  = , т.е. падение напряжения на шунте при номинальном значении измеряемого тока, является стандартизованным и составляет 45, 75, 100 или 150 мВ. Это падение напряжения и номинальное значение измеряемого тока всегда указываются на шунте.Шунты подразделяются на индивидуальные и калиброванные. Индивидуальные шунты пригодны только для того измерительного механизма, с которым они градуировались. В этом случае не требуется точной подгонки шунта на заданное падение напряжения. Калиброванные шунты подгоняются на заданное падение напряжения с высокой точностью и пригодны для работы с любым измерительным механизмом, имеющим такое же падение напряжения при номинальном отклонении. Каждый шунт снабжен двумя парами зажимов (см. рис. 4.1, а). Первая пара зажимов (а—а) служит для включения шунта в цепь измеряемого тока и называется токовыми зажимами. Вторая пара зажимов (б— б) подключается к шунту измерительного механизма и называется потенциальными зажимами. На рис. 4.1, б и в приведены примеры неправильного включения шунта, поскольку при таком включении измерительный механизм измеряет падение напряжения большее, чем , на величину падения напряжения в контактах (см. рис. 4.1, б) и в соединительных проводах  (см. рис. 4.1, в).Шунты на сравнительно малые пределы измерения обычно монтируются внутри корпуса прибора, а на большие токи — отдельно от измерительного механизма, например шунт на 500 А (рис. 4.2). Сопротивление шунта 1 выполняется из манганиновой проволоки, ленты или пластины, припаянной серебряным при поем к наконечникам 2 из красной меди.  Внутренний шунт крепится к колодке с зажимами внутри корпуса прибора. Отдельный шунт присоединяется калиброванными проводами к измерительному механизму. Эти провода подключаются к потенциальным зажимам 3. Присоединение шунта к измерительному механизму случайными проводами может повлечь за собой изменение сопротивления цепи рамки. Следовательно, и перераспределение измеряемого тока между шунтом и рамкой также может увеличивать погрешность прибора. Присоединение шунта к измеряемой цепи производится в отдельных шунтах с помощью болтов, проходящих через отверстия 4. Переносные (лабораторные) приборы часто снабжаются многопредельными калиброванными шунтами. Пример схемы подобного шунта представлен на рис. 4.3. Переключение предела измерений осуществляется штепселем, помещаемым в соответствующее гнездо. Расширение пределов измерений с помощью шунтов практически возможно лишь на постоянном токе, потому что на переменном токе распределение измеряемого тока между шунтом и измерительным механизмом будет обусловлено нс только сопротивлениями их постоянному току, но и их реактивными (индуктивными) сопротивлениями, которые зависят от частоты. 3. Добавочные резисторы и добавочные конденсаторы. Делители напряжения (на резисторах и емкостные) Добавочные резисторы и добавочные конденсаторы, а также делители напряжения применяются для расширения пределов измерений по напряжению измерительных механизмов и других измерительных устройств. Добавочные резисторы. Все измерительные механизмы (за исключением электростатических) по принципу своего действия характеризуются зависимостью утла отклонения α от тока I (или токов) в рамке либо катушке, т.е. все механизмы, по существу, являются амперметрами. Однако любой из измерительных механизмов можно использовать и для измерения напряжения U , включив его параллельно к тому участку цепи, напряжение на котором необходимо измерить. На рис. 4.4, а представлена схема включения добавочного резистора параллельно нагрузке  .Если номинальное значение тока измерительного механизма обозначить через  , а номинальное значение измеряемого напряжения — через  , то сопротивление всей цепи вольтметра Однако сопротивление рамки измерительного механизма обычно значительно меньше, чем необходимое значение  . По этому последовательно с включается добавочное сопротивление такого значения  , намотанное манганиновой проволокой, при котором удовлетворяется уравнение (4.1), те.  На рис. 4.4, б представлена схема многопредельного вольтметра (на 3, 15, 30 и 150 В) с добавочным сопротивлением, состоящим из нескольких резисторов. На схеме  - добавочные резисторы.Чаше всего добавочные резисторы располагаются внутри корпуса прибора. Многопредельные добавочные резисторы иногда выпускаются и отдельно от прибора, т.е. в собственном корпусе.   Делители напряжения на резисторах. С помощью таких делителей напряжения осуществляют уменьшение измеряемого напряжения в определенное, обычно кратное десяти, число раз, чтобы на выходе делителя получить значение, соответствующее пределу измерения (или меньшее) напряжения измерительного механизма. Делители напряжения обычно выполняются многопредельными. На рис. 4.6 в качестве примера представлена схема включения делителя напряжения на высокоомных резисторах для уменьшения измеряемого напряжения  .Величина  называется переводным множителем.  — напряжение, подаваемое на измерительный прибор. На рис. 4.6  — сопротивления делителя напряжения.Емкостные делители напряжения. Они состоят из ряда последовательно соединенных конденсаторов и предназначены для расширения пределов измерения электростатических измерительных механизмов на переменном токе, а также для измерения напряжений на высокой частоте. На рис. 4.7 представлена схема емкостного делителя напряжения, которая может применяться в сочетании с электростатическим измерительным механизмом. Здесь измеряемое напряжение подключено к конденсаторам  и  , составляющим делитель. Измерительный механизм  подключен параллельно к , причем » . Так как сопротивления изоляции измерительного механизма весьма велики, то Тогда    |