Измерение силы тока, расширение пределов измерения

§ 72. ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА. РАСШИРЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ

АМПЕРМЕТРА

Для измерения силы тока в электрических цепях служат ампер­метры, миллиамперметры и микроамперметры различных систем. Их включают в цепь последовательно, и через прибор проходит весь ток, протекающий в цепи.

При различных электрических измерениях весьма важно, чтобы измерительный прибор как можно меньше изменял электрический режим цепи, в которую его включают. По этой причине амперметр должен обладать незначительным сопротивлением по сравнению с сопротивлением цепи. Пусть в электрическую цепь включен источ­ник электрической энергии, напряжение которого U = 10 в. Сопро­тивление потребителя r_п=20 ом. В этой цепи, согласно закону Ома, ток

Допустим, что обмотка миллиамперметра, которым следует из­мерить ток, имеет сопротивление

 r_а=30 ом. Тогда при включении прибора в цепь в ней установится ток

Таким образом, если включить в цепь прибор с большим сопротив­лением, то нарушится ее электрический режим и сила тока будет измерена с ошибкой на 0,3 а.

Этот пример подтверждает, что желательно измерять силу тока в цепи таким прибором, у которого собственное сопротивление наи­меньшее. Присоединять амперметр к полюсам источника тока без нагрузки нельзя. Это объясняется тем, что по обмотке амперметра, имеющей малое сопротивление, в данном случае пройдет большой ток и она может перегореть. По той же причине нельзя включать амперметр параллельно нагрузке. По обмотке и отдельным элемен­там электроизмерительных приборов некоторых систем во избежа­ние возможности их порчи нельзя пропустить сколько-нибудь зна­чительный ток. В частности, это относится к спиральным пружинам и    подвижной    катушке    магнитоэлектрического прибора.

Если такой измерительный прибор нужно при­способить для измерения значительной силы то­ка — расширить пределы измерения амперметра, та он снабжается шунтом.

Шунт — это относительно малое, но точно из­вестное сопротивление (r_ш), присоединяемое параллельно измерительному механизму. Схема включения амперметра с шунтом показана на рис. 84. При таком включении шунта из n частей тока, протекающего в цепи, через прибор прохо­дит лишь одна его часть, а через шунт — остальные n-1 частей.

Это происходит потому, что сопротивление шунта меньше сопротивления амперметра n - 1 раз. Число n показыва­ет, во сколько раз нужно увеличить предел измерения амперметра. Таким образом, шунт служит для расширения пределов измерения прибора.

Пусть амперметр позволяет измерять силу тока Iа = 5 а, а в данном случае необходимо этим прибором измерить силу тока I=30 а. Значит,  нужно увеличить  предел   измерения   прибора   в

 раз.   Сопротивление   шунта,  который  надо  присоединить параллельно амперметру, чтобы обеспечить такое расшире­ние предела измерения, можно определить по формуле:

Если сопротивление амперметра r_а = 0,15 ом, то   сопротивление шунта

После присоединения шунта к прибору каждое деление шкалы прибора будет соответствовать величине, в n раз большей, чем ука­зана на ней. В нашем случае, если стрелка прибора с шунтом установится на делении 5, это значит, что в цепи протекает ток  I=5xn = = 5x6= 30 а.

Шунт должен иметь четыре зажима, это необходимо для устра­нения влияния на сопротивление шунта переходных сопротивлений контактов. Шунты изготовляют из манганина — сплава, у которого температурный коэффициент сопротивления практически равен нулю.