7.4. Измерение электрических величин.

7.4.1 Методы измерений.

На практике применяют различные методы измерения электрических величин. Условно их можно разделить на прямые, косвенные и совокупные. Кроме того, они делятся на методы непосред­ственной оценки и на методы сравнения.

Наибольшее распространение получил метод непосредственной оценки. При этом числовое значение измеряемой величины определяется непосредственно по показаниям прибора, например величину тока по показаниям амперметра, напряжения – по показаниям вольтметра, сопротивления – по показаниям омметра и т.д. Это прямые измерения. Если измеряемая величина определяется по данным измерения других электрических величин путем вычисления этой величины, то такое изме­рение называется косвенным. Например, определение сопротивления по показаниям амперметра и вольтметра.

Метод сравнения широко используется для точных измерений. Он заключается в сравнении из­меряемой величины с образцовой мерой такой же физической природы. Метод сравнения осуществ­ляется с помощью мостовых или компенсационных схем.

7.4.2 Измерение тока и напряжения.

Для измерения величины тока в какой-либо цепи последовательно в цепь включают амперметр. Для измерения значения напряжения на каком-либо участке электрической цепи на элементе цепи подсоединяется параллельно им вольтметр.

В установках постоянного тока

Рис 7.6 а) применяются, как правило приборы магнитоэлектрической системы, в установках переменного тока используют преимущественно приборы электромагнитной системы.

Между амперметром и вольтметром нет принципиальной разницы. Показания обоих приборов пропорциональны току, протекающему по рамке. Однако соответственно их назначению к ним

предъявляют совершенно противоположные требования:

амперметр должен иметь возможно мень­шее сопротивление, а вольтметр возможно большее сопротивление. Для уменьшения погрешности измерения необходимо чтобы сопротивление амперметра было на два порядка меньше, а сопротив­ления вольтметра на два порядка больше сопротивления любого элемента измерения цепи.

Для расширения предела измерения

Рис 7.6 б) амперметра ( в k раз) в цепях постоянного тока служат шунты-резисторы, вклю­чаемые параллельно амперметру (рис. 7.6,a).

Сопротивление шунта определяется из соотношения

r_ш (I_max – I_а,н) = r_аI_а,н ,

где I_max — наибольшее значение тока в контролируемой цепи (предел измерения тока ампер­метром при наличии шунта);

I_а,н — предельное (номинальное) значение тока прибора при от­сутствии шунта.

Отсюда .

Значение тока I в контролируемой цепи при существующей нагрузке определяется из соотно­шения

,

где I_а — показание амперметра.

Шкалу амперметра часто градуируют с учетом включенного шунта; тогда значение измеряе­мого тока I отсчитывается не­посредственно по шкале прибора.

В цепях переменного тока для расширения пределов изме­рения амперметров используют трансформаторы тока.

Для расширения предела измерения вольтметра (в k раз) в цепях напряжением до 500 В обычно применяют добавочные резисторы, включаемые последовательно с обмоткой вольтметра (рис. 7.6, б).

Сопротивление добавочного резистора r_д определяют из соотношения

,

где U_max - наибольшее значение измеряемого напряжения (пре­дел измерения напряжения вольтметром при наличии добавоч­ного резистора); U_в,н — предельное (номинальное) значение на­пряжения прибора при отсутствии добавочного резистора. Отсюда

.

Значение фактически измеряемого напряжения U опреде­ляется из соотношения

, U = kU_в,

где U_в — показание вольтметра.

Шкалу вольтметра градуируют с учетом включенного доба­вочного резистора.

В цепях переменного тока высокого напряжения для расши­рения пределов измерения вольт­метров применяют трансфор­маторы напряжения.