15.5.2. Амперметри і вольтметри.

Діапазон вимірювання струмів вельми широкий. Для стаціонарних вимірювань використовують одномежеві амперметри, для переносних - багатомежеві амперметри з секціонованими котушками. Перемикання однакових секцій котушки з послідовного з'єднання на паралельне дозволяє одержувати межі вимірювання у амперметрів із співвідношенням 1:2:4. Секції котушки можна виконувати з різним числом витків з дроту різного діаметра.

Застосування шунтів для розширення меж вимірювання електромагнітних амперметрів нераціонально, оскільки це приводить до збільшення потужності споживання приладами, громіздкості і дорожнечі.

Межі вимірювання амперметрів розширюють за допомогою вимірювальних трансформаторів струму T_рТ. Первинна обмотка трансформатора струму з меншим числом витків включається послідовно в ланцюг струму I₁, що вимірюється, а до затисків вторинної обмотки з великим числом витків під'єднується амперметр А (рис. 15.14) де Л₁, Л₂ затиски первинної обмотки; И₁, И₂ - затиски вторинної обмотки.

Рис. 15.14. Включення амперметра з вимірювальним трансформатором струму.

Струм, що вимірюється, визначають за допомогою множення свідчень амперметра на номінальний коефіцієнт трансформації струму kI_ном тобто

I_x = I₁= I₂ kI_ном . (15.35)

Шкала амперметра може бути відградуйована в значеннях струму, що вимірюється. В паспорті трансформатора струму указують граничне значення опору, на який може бути замкнутий вторинна обмотка. Нормальним режимом для трансформатора струму є режим короткого замикання.

При розмиканні вторинного ланцюга трансформатора струму різко підвищується напруга на вторинній обмотці від одиниць вольт до декількох кіловольтів, що небезпечно і може привести до перегріву сердечника трансформатора і пробою ізоляції. Щоб уникнути розмикання передбачений ключ К. Вторинна обмотка трансформатора струму заземлюється для того, щоб при випадковому пробої ізоляції між нею і первинною обмоткою забезпечити обслуговуючий персонал від зіткнення з ланцюгом високої напруги.

Лабораторні вимірювальні трансформатори струму виготовляються на номінальні напруги 0,5-35 кВ; номінальні первинні струми 0,1—25000 А; номінальні вторинні струми 5А для всіх частот і 1А. Для трансформатора струму характерні похибки в передачі значень струму, фази (кутова похибка). Класи точності трансформаторів струмів 0,05; 0,1; 0,2; 0,5.

Вимірювальний ланцюг електромагнітного вольтметра є послідовним з'єднанням нерухомої котушки і додаткового резистора. Струм повного відхилення вольтметра рівний 25-50 мА, з пониженням межі вимірювання це значення зростає і досягає 100-200 мА при напрузі 15-30 В. Додаткові резистори застосовують в багатомежевих вольтметрах з найбільшою межею вимірювання 600 В. Межі вимірювань електромагнітного вольтметра можуть бути розширені за допомогою вимірювальних трансформаторів напруги Т_рH (рис. 15.15), де А, Х - затиски первинної обмотки; а, x - затиски вторинної обмотки.

Первинну обмотку трансформатора напруги з малим числом витків підключають паралельно ділянці ланцюга, на якій вимірюється напруга U₁, вторинну обмотку з напругою U₂ і малим числом витків сполучають з вольтметром.

Вторинна обмотка замкнута на великий опір, унаслідок чого струми в обмотках малі і трансформатор напруги працює в умовах, близьких до холостого ходу. Трансформатор напруги є малопотужним силовим трансформатором.

Рис. 15.15. Включення вольтметра з вимірювальним трансформатором напруги.

Напругу, що вимірюється, визначають за допомогою множення свідчень вольтметра на номінальний коефіцієнт трансформації kU_ном тобто

U_x = U₁ = U₂kU_ном. (15.36)

Шкала вольтметра може бути відградуйована в значеннях первинної напруги.

В паспорті трансформатора напруги указують його номінальну потужність, яка повинна бути більше або рівно сумі потужностей споживання включених приладів.

Для трансформатора напруги характерні похибки в передачі значень напруги, фази. Класи точності трансформаторів напруги 0,05; 0,1; 0,2; 0,5.

Розширення меж вимірювання електромагнітних амперметрів і вольтметрів зв'язано із збільшенням похибки вимірювання.