Розширення меж вимірювання електровимірювальних приладів

Мета: 1) навчитися збільшувати межі вимірювання електровимірювальних приладів по напрузі і по струму в колах постійного і змінного струму;

2) ознайомитися із схемою ввімкнення вимірювальних приладів через вимірювальні трансформатори струму і напруги в установках високої напруги.

Короткі теоретичні відомості

 

1. В колах постійного струму для розширення меж вимірювання застосовують додаткові резистори і шунти спільно з приладом магнітоелектричної системи.

Додаткові резистори, ввімкнені послідовно з вимірювальним механізмом, утворюють дільник напруги. Вони виготовляються з манганінового дроту.

Додаткові резистори бувають щитовими й переносними, каліброваними й обмежено взаємозамінними, тобто такими, які призначені для приладів визначеного типу, що мають однакові електричні параметри. Додаткові резистори застосовуються для напруг до 30 кВ постійного та змінного струмів частот від 10 Гц до 20 кГц.

За точністю додаткові резистори поділяються на класи 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 і 1,0.

Для вимірювання напруги застосовується схема, зображена на рисунку 2.1.

 

 

Рисунок 2.1 - Магнітоелектричний прилад з додатковим опором

 

Струм повного відхилення рамки приладу

 

 

де – опір вимірювального механізму; - додатковий опір із манганіну; - вимірювана напруга, звідси

 

де – коефіцієнт розширення межі вимірювання приладу по напрузі.

2. Прилади магнітоелектричної системи прямого ввімкнення в коло вимірюють малі струми (мікро- й міліамперметри з межами вимірювання до 50 мА).

Для вимірювання великих значень струмів застосовують шунти –спеціальні резистори , ввімкнені в ланцюг вимірюваного струму паралельно з вимірювальним приладом (рисунок 2.2).

 

 

Рисунок 2.2 - Магнітоелектричний прилад з шунтом

Шунти виготовляють з манганіну. На невеликі струми (до 30 А) шунти зазвичай розміщуються в корпусі приладу (внутрішні шунти); на великі струми (до 7500 А) застосовуються зовнішні шунти. Зовнішні шунти мають дві пари затискачів: струмові й потенціальні. Струмові затискачі служать для ввімкнення шунта в коло з параметрами, які вимірюються; до потенційних затискачів, опір між якими дорівнює , під’єднують вимірювальний механізм приладу. Зовнішні (взаємозамінні) шунти поділяються на класи точності: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 і 0,5.

Умовою паралельної роботи шунта і вимірювального приладу є рівність напруг . Ці напруги, згідно з державним стандартом, мають значення 30, 45, 60, 75 мВ.

Струм, що вимірюється в колі, визначається за першим законом Кірхгофа:

Таким чином, опір шунта можна визначити за формулою:

де - коефіцієнт шунтування.

3. В колах змінного струму низької напруги розширення меж по напрузі здійснюється за допомогою додаткових опорів, а по струму - секціонуванням котушок приладів і застосуванням вимірювальних трансформаторів струму.

В установках високої напруги ввімкнення вимірювальних приладів здійснюється через вимірювальні трансформатори струму і напруги (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 - Схема ввімкнення приладів з вимірювальними трансформаторами

Вимірювальні трансформатори поділяються на лабораторні і стаціонарні. Вони випускаються на номінальну частоту, що лежить в межах від 25 Гц до 10 кГц.

Лабораторні вимірювальні трансформатори струму виготовляються на різні номінальні значення первинного струму, що лежать в межах від 0,1 А до 30 кА, та номінальні значення вторинного струму 5 А. Для них встановлені класи точності 0,01; 0,02; 0,05; 0,1 і 0,2. Стаціонарні вимірювальні трансформатори струму виготовляють на номінальні первинні струми від 1 А до 40 кА та номінальні вторинні струми – 1; 2; 2,5; 5 А. Для них встановлені класи точності 0,2; 0,5; 1,0; 3,0; 10,0.

Стаціонарні вимірювальні трансформатори напруги поділяються на класи точності 0,5; 1,0 і 3,0, а лабораторні – на класи 0,05; 0,1; 0,2 і 0,5. Стаціонарні трансформатори напруги виготовляються на номінальні напруги 150, 100 і В.

Значення електричних величин з первинної сторони визначаються як

де і номінальні коефіцієнти трансформації трансформаторів струму та напруги.

Похибки, що вносяться у вимірювання трансформаторами, визначаються як

Програма роботи

1. Ознайомитися з теоретичними положеннями згідно теми лабораторної роботи.

2. Зібрати схеми (рисунок 2.1, 2.2, 2.3) на лабораторному стенді і провести збільшення межі вимірювання магнітоелектричного приладу в «m» разів по напрузі в «n» разів по струму (за завданням викладача). Зробити необхідні вимірювання і розрахунки, отримані дані занести до відповідних таблиць.

Порядок виконання роботи

1. Провести збільшення межі вимірювання магнітоелектричного приладу в «m» разів по напрузі (за завданням викладача). Розрахувати значення додаткового резистора . Зібрати схему, зображену на рисунку 2.1. Визначити похибку, внесену додатковим резистором

 

 

де - покази вольтметра; - покази приладу з додатковим резистором . Результати розрахунків і спостережень занести до таблиці 2.1.

 

Таблиця 2.1

		Ом		Ом	В	, В	, В/под	%

 

2. Провести збільшення межі вимірювання даного приладу в «n» разів по струму. Розрахувати необхідне для цього значення опору шунта . Зібрати схему, зображену на рисунку 2.2. Встановити реостатом необхідне значення струму за амперметром .

Визначити похибку, внесену шунтом

де - покази амперметра, - покази приладу з шунтом. Результати розрахунків і спостережень занести до таблиці 2.2.

Таблиця 2.2

В	А/дел	Ом		Ом	А	А	А/дел	%

 

3. Зібрати схему, зображену на рисунку 2.3. Визначити похибки, внесені вимірювальними трансформаторами струму й напруги. Результати розрахунків і спостережень занести до таблиці 2.3.

 

Таблиця 2.3

В

А

Вт

А

В

В

А

Вт

%

, %

%

 

Зміст звіту

1. Мета роботи.

2. Електричні схеми, за якими проводились дослідження.

3. Таблиці результатів розрахунків і спостережень та дані обчислень.

4. Висновки.

Контрольні питання

1. Чому не застосовуються шунти в ланцюгах змінного струму?

2. Які способи розширення меж вимірювання приладів застосовуються?

3. Які номінальні параметри мають шунти і додаткові опори згідно з державним стандартом?

4. Чому не застосовуються додаткові опори у високовольтних ланцюгах змінного струму?

5. Які значення струму й напруги можна виміряти за допомогою вимірювальних трансформаторів струму і напруги?

 

Лабораторна робота № 3