Лабораторная работа 2. Расчёт шунта к амперметру и добавочного сопротивления к вольтметру. Цель работы

• Название: Расчёт шунта к амперметру и добавочного сопротивления к вольтметру. Цель работы
• Дата: 15.03.2022
• Размер: 61.67 Kb.
• Имя файла: Лабораторная работа 2.docx
• Тип: Документы; #398109

Расчёт шунта к амперметру и добавочного сопротивления к вольтметру.

Цель работы: научиться рассчитывать сопротивления шунтов и добавочных сопротивлений

Приборы: амперметр (миллиамперметр) и вольтметр (милливольтметр), источник тока, реостат, магазин сопротивлений, ключ, микрометр, соединительные провода.

Шунт — резистор с очень малым сопротивлением, который включают параллельно прибору.

Шунт представляет собой резистор с очень маленьким сопротивлением. Поэтому шунт делают в виде короткой пластинки довольно большого сечения



Конструкция шунта:

Манганиновая пластинка довольно большого сечения имеет четыре зажима. Силовые зажимы служат для подключения измеряемого тока, к потенциальным зажимам подключают измерительный прибор. Такая конструкция уменьшает влияние переходного сопротивления контактов на точность измерения

Шунт имеет не два зажима, а четыре. Два больших зажима служат для подключения шунта в цепь измеряемого тока. К двум маленьким зажимам подключают магнитоэлектрический прибор.

Это сделано для того, чтобы исключить влияние переходного сопротивления контактов.

Схема включения шунта для расширения пределов измерения амперметра:



Распределение токов в рамке амперметра 1 и в шунте 2 обратно пропорционально их сопротивлениям:



Измеряемый ток равен сумме токов: (закона Кирхгофа)



Выразим ток в шунте из первой формулы и подставим это значение во вторую.

Получим:



Коэффициент К называют коэффициентом шунтирования (он показывает, во сколько раз нужно увеличить показания амперметра с шунтом, чтобы получить измеряемый ток).

Коэффициент шунтирования равен



Если известны коэффициент шунтирования и сопротивление амперметра, легко найти сопротивление шунта:




Задача 1

Определить сопротивление шунта, который необходим, чтобы амперметром на 1 А с сопротивлением 0,075 Ом измерить ток величиной 25 А.

1. 
   Во-первых, найдём коэффициент шунтирования:
   

2. 
   Во-вторых, находим сопротивление шунта:
   

Заметим, что это сопротивление должно быть выдержано очень точно, иначе при измерении возникает большая ошибка.


Закона Ома помогает подобрать шунт к амперметру. Этот закон позволяет также при помощи амперметра измерять напряжение в цепи. Действительно, если измерить ток в цепи, сопротивление которой известно, то по закону Ома



Конечно, нет необходимости каждый раз производить умножение. Достаточно сделать это один раз и на шкале прибора проставить не амперы, а вольты.



Добавочное сопротивление в цепи амперметра превращает его в вольтметр

Практически для того чтобы амперметр превратить в вольтметр, последовательно с рамкой магнитоэлектрического прибора подключают резистор с большим сопротивлением.

Это добавочное сопротивление нужно прибавить к сопротивлению рамки прибора, чтобы получить полное сопротивление цепи:




Задача 2.

Определить величину добавочного сопротивления в цепи магнитоэлектрического прибора, - сопротивление которого 100 Ом, а номинальный ток 5 мА, если необходимо измерить напряжение 150 В.

1. 
   Определим полное сопротивление цепи вольтметра:
   

2. 
   Из этого значения нужно вычесть сопротивление прибора:
   

Для добавочных резисторов используют манганиновую проволоку, поэтому величина добавочного сопротивления при нагреве не изменяется.

Иногда используют набор добавочных резисторов с переключателем. Тогда получают универсальный прибор на несколько пределов измерения.

Теперь мы можем поговорить еще об одной важной характеристике прибора о мощности, которая выделяется в самом приборе, шунте или добавочном резисторе. Электрики называют эту мощность собственным потреблением прибора.

Собственное потребление прибора должно быть по возможности малым. Иногда говорят по-другому: прибор, включенный в электрическую цепь, не должен изменять режим ее работы.

Собственное потребление магнитоэлектрических приборов очень мало, это — сотые и тысячные доли ватта. Поэтому в электротехнических установках это правило всегда выполняется. Но в электронных устройствах подключение электроизмерительного прибора может существенно изменить распределение токов и напряжений. Тогда используют электронные вольтметры, собственное потребление которых чрезвычайно мало.

Амперметр измеряет ток и включается в цепь последовательно. В нем выделяется мощность



Для уменьшения собственного потребления сопротивление амперметра должно быть как можно меньше. На первый взгляд кажется, что проще уменьшить ток, который к тому же входит в формулу в квадрате. Тут следует вспомнить, что ток — измеряемая величина и от амперметра зависеть не может.

Для собственного потребления вольтметра удобнее использовать другую формулу:



Мы видим, что для уменьшения Р следует увеличивать сопротивление вольтметра. Чем оно больше, тем лучше прибор. Очень часто указывают сопротивление прибора в расчете на один вольт.