Розширення межі вимірювання амперметра та вольтметра постійного струму

Вимірювальні прилади, такі як амперметри та вольтметри, призначені для точного вимірювання електричних величин у ланцюгах постійного струму. Однак, для виміру більш високих значень сили струму або напруги, ніж ті, які здатні виміряти сам прилад, застосовуються спеціальні методи розширення діапазону вимірювань.

У цій статті ми докладно розглянемо, як здійснюється розширення меж вимірювання амперметрів та вольтметрів постійного струму з використанням шунтів та додаткових резисторів.

Принцип роботи амперметра та вольтметра

Амперметр призначений для вимірювання сили струму в ланцюзі і послідовно підключається з навантаженням. Вольтметр вимірює напругу та підключається паралельно ділянці ланцюга. Обидва прилади засновані на використанні вимірювальних механізмів, які перетворюють електричні сигнали на механічне відхилення стрілки.

Класичні електромеханічні вимірювальні прилади, що використовуються для вимірювання постійного струму, часто побудовані на основі гальванометра. Гальванометр реагує на струм, що проходить через нього, відхиляючи стрілку на певний кут, що відповідає вимірюваній величині.

Однак діапазон струму, який може пройти через такий прилад обмежений конструктивними особливостями вимірювального механізму. Зазвичай гальванометри розраховані на дуже малі струми, близько міліампер.

Для того щоб виміряти великі струми та напруги, необхідно адаптувати прилад до умов експлуатації, що досягається за допомогою шунтів і додаткових резисторів.

Розширення межі виміру амперметра

Для збільшення межі вимірювання амперметра використовується шунт - низькоомний резистор, увімкнений паралельно з приладом.

Шунт виконує функцію відведення основної частини струму, спрямовуючи лише невелику частку через механізм вимірювання амперметра. Це дозволяє вимірювати великі струми, не перевантажуючи прилад.

Схема включення амперметра магнітоелектричної системи із шунтом

Механізм роботи шунта

Амперметр, як правило, розрахований на вимірювання невеликого струму, наприклад, 10 мА. Для того, щоб вимірювати струми в діапазоні, скажімо, до 10 А, більшу частину цього струму необхідно пустити через шунт, і тільки мала його частина проходитиме через сам прилад.

Основне правило роботи шунта полягає в тому, що на його висновках падає така ж напруга, як і на висновках амперметра, оскільки вони підключені паралельно.

Опір шунта підбирається таким чином, щоб більша частина струму йшла через нього. Наприклад, якщо амперметр розрахований на 10 мА, а струм, що вимірюється - 10 А, опір шунта повинен бути в 1000 разів менше опору самого амперметра. В цьому випадку через амперметр протікатиме лише 1/1000 струму, що вимірюється, а прилад зможе безпечно і точно вимірювати великі струми.

Формула розрахунку шунту

Опір шунта Rш розраховується за формулою:

де: Rа - Опір амперметра; Iа - струм, який амперметр може безпечно виміряти; Iізм - струм, який потрібно виміряти.

Цей підхід дозволяє гнучко змінювати межі виміру амперметра, не змінюючи конструкцію самого приладу.

Розширення межі вимірювання вольтметра

Для розширення межі вимірювання вольтметра застосовуються додаткові резистори, які послідовно включаються з приладом.

Вольтметр вимірює напругу, що подається на його клеми, проте при високих значеннях напруги його механізм може вийти з ладу через надмірне навантаження. Щоб цього уникнути, з приладом послідовно підключають резистор, який "гасить" надмірну напругу.

Схема включення вольтметра магнітоелектричної системи з додатковим опором

Механізм роботи додаткового резистора

Додатковий резистор збільшує загальний опір ланцюга, тим самим знижуючи струм через вольтметр. Це дозволяє приладу вимірювати напруги значно вище від номінальних значень.

Принцип роботи у тому, що напруга ділиться між вольтметром і додатковим резистором пропорційно їх опорам.

Якщо, наприклад, вольтметр розрахований на вимірювання напруги до 10 В, а напруга, що вимірюється, — 100 В, то опір додаткового резистора має бути в 9 разів більше опору самого вольтметра. Таким чином, тільки 1/10 всієї напруги буде подаватися на вольтметр, а частина, що залишилася, поглинеться резистором.

Формула розрахунку додаткового резистора

Опір Rдоп для розширення діапазону вимірювань вольтметра розраховується за формулою:

де: Rв - внутрішній опір вольтметра; Uізм - вимірювана напруга; U - максимальна напруга, яка може виміряти вольтметр без додаткового резистора.

Цей метод дозволяє безпечно вимірювати високу напругу, не перевантажуючи прилад та зберігаючи точність вимірювань.

Приклад застосування

Припустимо, необхідно виміряти струм 50 А за допомогою амперметра, розрахованого на 5 А. Для цього підключаємо шунт з опором, який в 10 разів менше опору амперметра.Тепер більша частина струму протікатиме через шунт, а прилад показуватиме 5 А при фактичному струмі в 50 А.

Аналогічно, якщо потрібно виміряти напругу в 1000 В з вольтметром на 100 В, необхідно використовувати додатковий резистор з опором в 9 разів більше опору приладу.

Розширення меж вимірювання амперметрів і вольтметрів постійного струму - важливе завдання при роботі з великими струмами та напругами. Використання шунтів та додаткових резисторів дозволяє точно та безпечно вимірювати значення, що перевищують номінальні можливості приладів, зберігаючи їхню працездатність та точність. Ці методи є невід'ємною частиною електротехнічних вимірювань та застосовуються повсюдно у різних галузях, від промислових систем до лабораторних досліджень.

Телеграм канал для тих, хто щодня хоче дізнаватися нове та цікаве: Школа для електрика

Як розширити межі вимірювання приладів у ланцюгах змінного струму

Для розширення меж вимірювання змінного струму у амперметрів та інших приладів, що мають струмові обмотки (лічильники, фазометри, ватметри і т. д.), застосовують вимірювальні трансформатори струму. Вони складаються з магнітопроводу, однієї первинної та однієї або кількох вторинних обмоток.

Первинна обмотка трансформатора струму Л1 - Л2 включається послідовно в ланцюг вимірюваного струму, вторинну обмотку І1 - І2 підключається амперметр або струмова обмотка іншого приладу.

Вторинна обмотка трансформатора струму виконується зазвичай струм 5 А. Зустрічаються також трансформатори з номінальним вторинним струмом 1 А і 10 А. Первинні номінальні струми може бути від 5 до 15 000 А.

При включеній первинній обмотці Л1-Л2 вторинна обмотка І1-І2 повинна бути обов'язково замкнута на струмову обмотку приладу або укорочена. В іншому випадку у вторинному ланцюзі виникає велика електрорушійна сила (1000 - 1500 В), небезпечна для життя людей та ізоляції вторинної обмотки.

У трансформаторів струму один кінець вторинної обмотки та кожух заземлюються.

Вимірювальний трансформатор струму вибирають за такими даними:

а) за номінальним первинним струмом,

б) за номінальним коефіцієнтом трансформації. Він зазначений у паспорті трансформатора у вигляді дробу: у чисельнику – номінальний первинний струм, у знаменнику – номінальний вторинний струм, наприклад, 100/5 А, т. е. кт = 20,

в) за класом точності, що визначається величиною відносної похибки за номінального навантаження. При збільшенні навантаження вторинного ланцюга трансформатора струму вище за номінальну похибку сильно зростають. За ступенем точності трансформатори струму діляться на п'ять класів: 0,2, 0,5, 1,0, 3,0, 10. Для зменшення похибки, що вноситься трансформатором струму в процесі вимірювання, необхідно вторинний ланцюг трансформатора струму виконувати проводами щодо великого перерізу та по можливості меншої довжини,

г) за номінальною напругою первинного ланцюга.

Трансформатори струму мають скорочені позначення: Т - трансформатор струму, П - прохідний, О - одновитковий, Ш - шинний, К - котушковий, Ф - з порцеляновою ізоляцією, Л - з ізоляцією із синтетичної смоли, У - посилений, В - вбудований у вимикач , Б - швидконасичуваний, Д, 3 - наявність сердечника для захисту диференціальної та від коротких замикань, К – для схем компаундування синхронних генераторів, А – з алюмінієвою первинною обмоткою.

Вимірювальні трансформатори напруги

Вимірювальні трансформатори напруги застосовують для розширення меж вимірювання напруги у вольтметрів та інших приладів, що мають обмотки напруги (лічильники, ватметри, фазометри, частотоміри і т. д.).

Первинна обмотка трансформатора А - Х включається паралельно під повну напругу мережі, вторинна обмотка а-х приєднується до вольтметра або напруги обмотки більш складного приладу.

Всі трансформатори напруги зазвичай мають вторинну напругу 100 В. Номінальні потужності трансформаторів напруги 200 – 2000 ВА. Щоб уникнути помилок при вимірюваннях, до трансформатора необхідно підключити таку кількість приладів, при якому споживана приладом потужність у сумі не була б вищою за номінальну потужність трансформатора.

Небезпечним режимом для трансформатора напруги є замикання коротко затискачів вторинної ланцюга, оскільки у разі виникають великі надструми. Для захисту трансформатора напруги від надструмів у ланцюзі первинної обмотки встановлюють запобіжники.

Вимірювальні трансформатори напруги вибирають за наступними даними:

а) за номінальною напругою первинної мережі, яка може дорівнювати 0,5, 3,0, 6,0, 10, 35 кВ і т. д.,

б) за номінальним коефіцієнтом трансформації. Він зазвичай вказаний на паспорті трансформатора у вигляді дробу, в чисельнику якого вказано напругу первинної обмотки, у знаменнику - напругу вторинної обмотки, наприклад, 3000/100, тобто Кт=30,

в) за номінальною вторинною напругою,

г) за класом точності, що визначається величиною відносної похибки за номінального навантаження. Трансформатори напруги поділяються на чотири класи точності: 0,2, 0,5, 1,0, 3,0.

Трансформатори напруги бувають сухі або маслонаповнені, однофазні та трифазні. При напрузі до 3 кВ вони виконуються із сухим (повітряним) охолодженням, понад 6 кВ – з масляним охолодженням.

Телеграм канал для тих, хто щодня хоче дізнаватися нове та цікаве: Школа для електрика

Якщо Вам сподобалася ця стаття, поділіться посиланням на неї у соціальних мережах. Це дуже допоможе розвитку нашого сайту!

Не пропустіть оновлення, підпишіться на наші соцмережі:

Розширення межі вимірювання амперметра та вольтметра

Мета роботи – ознайомлення з принципом роботи електровимірювальних приладів магнітоелектричної системи, градуювання приладу, розширення межі вимірювання приладу.

2. Теоретичне обґрунтування

В електровимірювальній техніці для вимірювання струму та напруги застосовують прилади магнітоелектричної системи (МЕС). Принцип роботи приладів МЕС заснований на взаємодії постійного магнітного поля та провідника зі струмом. Між полюсами магніту N і S вміщена рамка D, що складається з декількох витків дроту, навитих на залізний циліндр (рисунок 1). Залізний циліндр посилює магнітне поле у ​​зазорі між полюсами магніту. Струм до рамки підводиться через спіральні пружини Р.

При пропусканні струму I на дроти рамки, розташовані вздовж бічної поверхні циліндра, діють сили Ампера F. Момент М пари сил Ампера щодо осі ГО дорівнює

де - індукція магнітного поля, N - число витків рамки, S - площа рамки.

Під дією крутного моменту М рамка повертається на кут і закручує пружину. Поворот рамки фіксує стрілка З поділках шкали приладу L.При деформації пружини виникає протидіючий момент пружних сил М1 прямо пропорційний куту повороту рамки α

де до - коефіцієнт пропорційності, що залежить від пристрою приладу (пружних властивостей матеріалу, розмірів та числа витків пружини).

Поворот рамки припиняється за деякого вугілля α, коли М=М1. При цьому

Очевидно, що відхилення стрілки за шкалою приладу прямо пропорційно силі струму I, що проходить через рамку:

де А1 - ціна поділу амперметра, що дорівнює силі струму, що відхиляє стрілку на один поділ шкали; вимірюється в ампер/справ.

Прилад, у якому показання стрілки залежить від сили струму I, отримав загальну назву гальванометр і служить якісного виявлення струму.

Гальванометр, використовуваний вимірювання сили струму, називається амперметром. Гальванометр, що використовується як амперметр, може вимірювати дуже малі струми системи мікроамперів. Для вимірювання струмів порядку міліамперів або амперів гальванометр шунтують - підключають паралельно мале опір. Амперметр включається в ланцюг послідовно, щоб весь струм, що вимірювається, проходив через вимірювальну рамку. Щоб включення амперметра в ланцюг можливо менше спотворювало вимірюваний струм, опір амперметра має бути набагато меншим за опір ланцюга.

Прилад МЕМ може бути використаний як вольтметр для вимірювання напруги. Вольтметр включається паралельно ділянці ланцюга, між кінцями якого вимірюється напруга (ділянка АВ малюнку 2). На вольтметр відгалужується струм I - частина загального струму I0. За законом Ома напруга на вимірювальній рамці, опір якої r, дорівнює

і дорівнює напрузі на ділянці АВ, що вимірюється.

де - ціна розподілу вольтметра, рівна напрузі, при якому стрілка відхиляється на один розподіл шкали приладу;

Щоб підключення вольтметра можливо менше змінювало опір ланцюга, опір вольтметра має бути набагато більшим за опір ланцюга.

Залежно від призначення приладу МЕС проводиться його градуювання. Градуювання є відповідністю показань стрілки за шкалою приладу значенням струму або напруги, що вимірюються еталонними приладами. Прилади МЕС відрізняються за класом точності. . Відомі такі класи точності: 0,05; 0,1;

Прилади МЕС використовуються в ланцюгах постійного струму.

3. Розрахункові формули

3.1. Розширення межі виміру вольтметра.

Для роботи вимірюємо напругу U, величина якого перевищує межу вимірювання вольтметра UO, тобто потрібно розширити межу вимірювання вольтметра в n разів, де

Для розширення межі виміру до вольтметра послідовно підключають додатковий опір (рисунок 3).

При напрузі U на ділянці АВ на додатковому опорі напруга

На послідовних ділянках (вольтметр – додатковий опір) сила струму однакова, і згідно із законом Ома

де r – внутрішній опір вольтметра.

3.2. Визначення внутрішнього опору еталонного вольтметра

Підключимо до джерела напруги послідовно з'єднані еталонний і досліджуваний вольтметри. Через обидва вольтметри йде однаковий струм, тому за законом Ома

де - опір вольтметра, що досліджується, - напруга на досліджуваному вольтметрі, - внутрішній опір еталонного вольтметра, - напруга на еталонному вольтметрі.

Опір досліджуваного вольтметра дорівнює

отже, опір еталонного вольтметра

4. Проведення дослідів. Таблиці приладів та вимірювань

4.1 Розширення межі виміру вольтметра.

Визначаємо межу вимірювання U0 приладу МЕС, отриманого виконання роботи. Для цього потрібно визначити максимальний струм Imax, що вимірюється приладом, та внутрішній опір r.

Після цього отримуємо значення нової межі вимірювання вольтметра U (U>U0) або число n.

Розраховуємо додатковий опір за формулою

Встановлюємо отримане значення на магазині опорів та підключити магазин послідовно до вольтметра.

Збираємо електричну схему, за схемою малюнку 6.

Проводимо градуювання досліджуваного вольтметра: змінюючи напругу за допомогою потенціометра П1, відзначати показання еталонного вольтметра у вольтах і вольтметра, що градується, в поділах шкали. Результати вимірювань заносимо до таблиці 1.

Ціна поділу АU, В/справ

Будуємо градуювальний графік α=f(U). Визначаємо середню ціну поділу вольтметра та похибку ціни поділу за формулою для розрахунку похибки прямих вимірів.

4.2. Визначення внутрішнього опору еталонного вольтметра

З'єднуємо послідовно еталонний і вольтметр, що досліджується, з додатковим опором, підключити їх до джерела напруги.

За допомогою потенціометра П1 послідовно встановлювати кілька значень напруги.Показання еталонного вольтметра у вольтах та показання досліджуваного вольтметра у поділах шкали записати до таблиці 2.

Визначаємо показання досліджуваного вольтметра у вольтах за допомогою градуювального графіка або ціни поділу за формулою

Обчислюємо за формулою

Визначаємо середнє значення та похибка як результат прямих вимірювань.

5. Контрольні питання

1. Який закон фізики покладено основою роботи приладу МЭС?

Принцип роботи магнітоелектричної системи вимірювального приладу полягає у взаємодії магнітного поля, яке створює постійний магніт, зі струмом в обмотці рухомої частини, що представляє собою рамку з обмоткою. З нитками з'єднані висновки обмотки, крізь них обмотка поєднана із зовнішнім електричним ланцюгом. Вказівна стрілка укріплена на нитці, надалі вона переміщається при повороті рамки, яка з обмоткою знаходяться в повітряному зазорі між полюсними наконечниками та сердечником, виготовленим зі сталі. Магнітне поле в даному повітряному зазорі однорідне за рахунок конструкції, а також взаємне розташування магнітної частини приладу, що складається з магнітопроводу, постійного магніту, сердечника і полюсних наконечників. Зрештою взаємодії магнітного поля постійного магніту з магнітним полем, створюваним струмом і по обмотці рамки, на рамку діє пара сил. Обидві ці сили прямо пропорційні силі струму, що проходить обмоткою:

де k – коефіцієнт, який залежить від розмірів рамки, конструкції магнітної частини механізму та кількості витків дроту. Пара сил створює крутний момент, рівний:

де k1 - Коефіцієнт, який залежить від розмірів рамки. А це означає, що, підставивши в останню формулу першу, отримуємо:

Рухлива частина механізму повертається під дією моменту, що обертає, при цьому протидіє момент, створюваний пружинами, перешкоджає процесу. Він дорівнює:

де а - Кут повороту рухомої частини механізму; k2 – коефіцієнт, який залежить від пружності пружин.

Становище рухомої частини механізму обчислюється рівністю:

де - Постійний коефіцієнт, який залежить виключно від конструкції механізму.

З останньої формули випливає, що кут повороту рухомої частини механізму, а як ми розуміємо і вказівної стрілки, прямо пропорційний силі струму, що йде по обмотці рамки. Отже, представлений механізм у повною мірою можна використовуватиме пристрою амперметра, шкала якого рівномірна. Для даного приладу опір обмотки - величина стала, то кут повороту стрілки прямо пропорційний прикладеному до обмотки рамки напруги. Отже, цим механізмом можна скористатися і для пристроїв вольтметра.

Основні переваги приладів магнітоелектричної системи: рівномірність шкали, висока точність. Недоліками цього приладу є неможливість зробити виміри одним і тим самим приладом змінні та постійні струми. Якщо ж у приладі немає випрямного пристрою – відносно висока вартість приладів.

2. При якому класі точності приладу 0,1 або 2,0 вища за точність вимірювань?

Для характеристики більшості вимірювальних приладів часто використовують поняття похибки або класу точності.

Наведеною похибкою вимірювального приладу вважають виражене у відсотках відношення найбільшої абсолютної похибки ΔХнайб до верхньої межі вимірювання приладу Xпр (тобто найбільшого її значення, яке може бути виміряне за шкалою приладу):

За наведеною похибкою (за класом точності) прилади поділяються на вісім класів: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4.0.

Прилади класу точності 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 застосовуються для точних лабораторних вимірів та називаються прецизійними (від англ. precision – точність). У техніці використовуються прилади класів 1,0; 1,5: 2,5 та 4,0 (технічні).

Клас точності пристрою вказується на шкалі пристрою. Якщо на шкалі такого позначення немає, то цей прилад є позакласним, тобто його наведена похибка перевищує 4%. Виробник, що випускає прилад, гарантує відносну похибку вимірювання даним приладом, рівну класу точності (наведеної похибки) приладу при вимірі величини, що дає відкид покажчика на всю шкалу. Визначивши за шкалою приладу клас точності та граничне значення, легко розрахувати його абсолютну похибку:

яку приймають однаковою по всій шкалі приладу. Знаки «+» і «–» означають, що похибка може бути допущена як у бік збільшення, так і у бік зменшення дійсного значення вимірюваної величини.

При використанні приладів для конкретних вимірювань рідко буває так, щоб величина, що вимірюється, давала відкидання стрілки приладу на всю його шкалу. Як правило, величина, що вимірюється менше. Це збільшує відносну похибку виміру.Для оптимального використання приладів підбирають їх так, щоб значення вимірюваної величини припадали на кінець шкали приладу, це зменшить відносну похибку вимірювання і наблизить її до класу точності приладу. У тих випадках, коли на приладі клас точності не вказано, абсолютна похибка приймається рівною половині ціни найменшого поділу.

Точність приладу неможливо перевершити жодним методом виміру на ньому. Для точніших вимірювань застосовують прилади вищого класу точності.

Таким чином, прилад із класом точності приладу 0,1 дасть більш високу точність вимірювань.

3. Що означає градуювання приладу?

Використовуючи методи теорії точності, завжди можна знайти такі допуски на параметри елементів вимірювального приладу, дотримання яких гарантувало б і без регулювання отримання з похибками, меншими допустимих меж. Однак у багатьох випадках ці допуски виявляються настільки малі, що виготовлення приладу із заданими межами похибок, що допускаються, стає технологічно нездійсненним. Вийти зі становища можна двома шляхами: по-перше, розширити допуски на параметри деяких елементів приладів і ввести в його конструкцію додаткові вузли регулювання, здатні компенсувати вплив відхилень цих параметрів від їх номінальних значень, а по-друге, здійснити спеціальне градуювання вимірювального приладу.

Градуюванням називається процес нанесення позначок на шкали засобів вимірювань, а також визначення значень вимірюваної величини, що відповідають вже нанесеним відміткам для складання кривих градуювання або таблиць.

Розрізняють такі способи градуювання.

1. Використання типових шкал.Для переважної більшості робочих та багатьох зразкових приладів використовують типові шкали, які виготовляються заздалегідь відповідно до рівняння статичної характеристики ідеального приладу. Якщо статична характеристика лінійна, то шкала виявляється рівномірною. При регулюванні параметрів елементів приладу експериментально надають таких значень, при яких похибка в точках регулювання стає рівною нулю.

2. Індивідуальне градуювання шкал. Індивідуальне градуювання шкал здійснюють у тих випадках, коли статична характеристика приладу нелінійна або близька до лінійної, але характер зміни систематичної похибки в діапазоні виміру випадково змінюється від приладу до приладу даного типу (наприклад, внаслідок розкидання нелінійності характеристик чутливого елемента) так, що регулювання не дозволяє зменшити основну похибку до меж її допустимих значень.

Індивідуальне градуювання проводять у такому порядку.

На попередньо відрегульованому приладі встановлюють циферблат із ще не нанесеними відмітками. До вимірювального приладу підводять послідовно вимірювані величини кількох, наперед заданих чи вибраних значень. На циферблаті наносять позначки, що відповідають положенням покажчика при цих значеннях величини, що вимірювається, а відстані між відмітками ділять на рівні частини.

При індивідуальному градуюванні систематична похибка зменшується в усьому діапазоні виміру, а точках, отриманих при градуюванні вона досягає значення, рівного похибки зворотного ходу.

3. Градуювання умовної шкали.Умовною називається шкала, з деякими умовними рівномірно нанесеними поділками, наприклад, через міліметр або кутовий градус. Градуювання шкали полягає у визначенні за допомогою зразкових заходів або вимірювальних приладів значень вимірюваної величини. В результаті визначають залежність числа поділів шкали, пройдених покажчиком від значень вимірюваної величини. Цю залежність представляють як таблиці чи графіка. Якщо необхідно позбутися і похибки зворотного ходу, градуювання здійснюють окремо при прямому та зворотному ході.

4. Як збільшити межу виміру амперметра?

Для вимірювання сили струму в електричних ланцюгах служать амперметри, міліамперметри та мікроамперметри різних систем. Їх включають у ланцюг послідовно, і через прилад проходить весь струм, що протікає в ланцюзі.

При різних електричних вимірах дуже важливо, щоб вимірювальний прилад якнайменше змінював електричний режим ланцюга, до якого його включають. З цієї причини амперметр повинен мати незначний опір у порівнянні з опором ланцюга. Нехай електричний ланцюг включений джерело електричної енергії, напруга якого U. Опір споживача rп. У цьому ланцюзі, згідно із законом Ома, струм

Припустимо, що обмотка міліамперметра, яким слід виміряти струм, має опір rа. Тоді при включенні приладу в ланцюг у ньому встановиться струм

Таким чином, якщо включити в ланцюг прилад з великим опором, то порушиться електричний режим і сила струму буде виміряна з помилкою.

Приєднувати амперметр до полюсів джерела струму без навантаження не можна.Це пояснюється тим, що по обмотці амперметра, що має малий опір, в даному випадку пройде великий струм і вона може перегоріти. З тієї ж причини не можна включати амперметр паралельно навантаженню. скільки-небудь значний струм. Зокрема, це стосується спіральних пружин і рухомий котушці магнітоелектричного приладу.

Якщо такий вимірювальний прилад потрібно пристосувати для вимірювання значної сили струму - розширити межі вимірювання амперметра, він забезпечується шунтом.

Шунт - це відносно мале, але точно відомий опір (rш), що приєднується паралельно до вимірювального механізму. Схема включення амперметра з шунтом показана на малюнку 5.1. а через шунт - інші n-1 елементів.

5.1. Схема з'єднання амперметра з шунтом

Це тому, що опір шунта менше опору амперметра n - 1 разів.

Нехай амперметр дозволяє вимірювати силу струму Iа, а в даному випадку необхідно цим приладом виміряти силу струму I. Отже, потрібно збільшити межу вимірювання приладу

Опір шунта, який треба приєднати паралельно амперметру, щоб забезпечити таке розширення межі вимірювання, можна визначити за формулою:

Після приєднання шунта до приладу кожен розподіл шкали приладу буде відповідати величині, в n разів більшій, ніж на ній.

Шунт повинен мати чотири затискачі, це необхідно для усунення впливу на опір шунта перехідних опорів контактів. Шунти виготовляють із манганіну - сплаву, у якого температурний коефіцієнт опору практично дорівнює нулю.

5. Як збільшити межу вимірювання вольтметра?

Для вимірювання напруги служать вольтметри, мілівольтметри та мікровольтметри різних систем. Ці прилади включають паралельно навантаженню, тому опір їх має бути якнайбільше. У зв'язку з цим зменшується достовірність проведеного виміру.

Для розширення меж вимірювання вольтметра до обмотки вимірювального механізму послідовно приєднують багатоомний опір, що має назву додаткового опору (rд). Схема включення вольтметра з додатковим опором наведено малюнку 5.2.

Малюнок 5.2. Схема з'єднання вольтметра з додатковим опором

При такій схемі з n частин напруги, що підлягає виміру, на обмотку приладу припадає лише одна частина, а інші n-1 елементів – на додатковий опір. Це тому, що опір rд береться більше опору вольтметра в n -1 раз, а при послідовному з'єднанні напруга розподіляється пропорційно величині опору.

Загальна виміряна напруга дорівнює сумі падіння напруги на цих опорах.

Число n показує, скільки разів розширюють межу вимірювання вольтметра.

Нехай вольтметр, що є у нас, дозволяє вимірювати напругу Uв, а необхідно виміряти цим приладом напругу U.Отже, потрібно розширити межу його виміру

Якщо опір вольтметра rв, то для розширення межі вимірювання приладу в n разів необхідно, щоб додатковий опір

Після приєднання до вольтметра додаткового опору кожен розподіл шкали приладу буде відповідати величині, в n разів більшій, ніж зазначено на ній.

Додаткові опори виготовляють найчастіше з манганіну чи константану. Обидва ці матеріали мають великий питомий опір та малий температурний коефіцієнт опору.

Шунти та додаткові опори можуть бути встановлені всередині корпусу приладу або підключатися до його затискачів на час вимірювання.