Шунтирующие сопротивления к амперметрам

     Любой амперметр рассчитан на измерение тока определенной величины I_o (например, 5А), значение которого обозначено на шкале прибора. С помощью специального сопротивления, включенного параллельно амперметру (рис. 2.8), можно изменить диапазон измеряемых токов в n раз в сторону увеличения (например, до 50А). Такое сопротивление называется шунтом.

Рис. 2.8

 

При этом через амперметр не должен протекать ток больше I _о, иначе катушка амперметра перегорит. Значит должно соблюдаться условие:

I_о = .

     Это приведет к тому, что цена деления амперметра возрастет в n раз, но во столько же уменьшится его чувствительность.

     При параллельном соединении амперметра и шунта:

I = I _о × n = I _о + I _ш,,                               (2.1)

падения напряжения на амперметре и шунте будут одинаковы U _ш = U _а и равны:

I_ш × R_ш=I_о × R_а                                    (2.2)

Из уравнения (2.1) определим ток через шунт:

I_ш=I_о × n - I_о, или I_ш=I_о(n - 1)   (2.3)

Из уравнения (2.2) имеем:

R_ш = ;                                       (2.4)

Решая совместно (2.3) и (2.4) получим:

R_ш = .

Такое сопротивление нужно включить параллельно амперметру, чтобы предел измерения тока увеличился в n раз.

 

Измерение напряжения

Для измерения напряжения на участке цепи с сопротивлением к нему параллельно подключают вольтметр. Так как сопротивление вольтметра очень велико, поэтому он не вносит заметных искажений в измерения напряжения. Вольтметром можно измерить напряжение в сети, подключив его к розетке, без риска, что он сгорит. Нужно только быть уверенным, что он рассчитан на напряжение такой величины.

 

Добавочное сопротивление к вольтметру

     Вольтметры рассчитаны на измерение напряжений определенной величины U_о. Но этот диапазон можно увеличить в n раз, подключив последовательно вольтметру добавочное сопротивление R_д (рис. 2.9).

При этом к вольтметру не должно быть приложено напряжение больше U_о, т.е.

 или                                      (2.5)

     В вольтметре и добавочном сопротивлении, как в последовательно соединенных элементах, устанавливается один и тот же ток I, а падение напряжения на каждом:

 (2.6),                               (2.7)

Рис. 2.9. Включение добавочного сопротивления

 

Решая совместно (2.5-2.7): , получим:

,  откуда .

Добавочное сопротивление такой величины позволит увеличить предел измеряемого напряжения в n раз.

 

Защитное заземление

     Назначение защитного заземления - обеспечить безопасность персонала обслуживающего электроустановки.

В результате нарушения изоляции проводов или по ряду других причин между корпусом прибора и землей может возникнуть разность потенциалов по величине равная напряжению питания прибора. При прикосновении к корпусу прибора человек попадает под напряжение, называемое напряжением прикосновения (разность потенциалов между точкой прикосновения и землей). Для исключения этого явления металлические корпуса всех приборов подлежат обязательному заземлению, для чего корпус прибора соединяют специальным проводником с заземляющей шиной (рис.2.10).

     Поскольку земля обладает бесконечно большой, по нашим масштабам, емкостью, то практически, земля может принять сколь угодно большой заряд. При этом ее потенциал останется равным нулю.

Заземляющий контур рассчитывается при строительстве и электрификации любого потребителя электроэнергии, так как в каждом конкретном случае учитывается структура грунта, влажность, глубина залегания подземных вод, климатические условия и т.д.

Замеры сопротивления заземлителя проводятся дважды в год, в самую жаркую пору и зимнюю стужу. Величина сопротивления заземлителя для низковольтных сетей (сети напряжением до 1000 В) не должна превышать 4Ом, для высоковольтных сетей (напряжением свыше 1000 В) эта величина равна 0,4Ома.

 

Рис. 2.10. Заземление корпуса прибора

 

В свою очередь определенные требования предъявляются и к заземляющим шинам. заземляющая шина должна обладать достаточной механической прочностью, исключающей ее случайный обрыв и термоустойчивостью, для пропускания токов короткого замыкания, но в любом случае, исходя из условий механической прочности, ее сечение не должно быть менее 16мм ².

Поскольку сопротивление контура заземления мало, то потенциал заземленного корпуса прибора всегда будет равен нулю, так любой по величине заряд, возникший на корпусе прибора, будет стекать по заземлителю, тем самым, предотвращая возможность поражения персонала электрическим током.