3. Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора

Чувствительностью S электроизмерительного прибора на­зывается отношение линейного или углового перемещения указа­теля (стрелки) dα к изменению измеряемой величины dx, вызвавшему это перемещение:

Размерность чувствительности зависит от характера из­меряемой величины (например, чувствительность прибора к току, чувствительность прибора к напряжению и т. д.).

Величина , обратная чувствительности, называется ценой деления прибора. Она определяет значение электрической величины, вызывающей отклонение на одно деление. Цена деления представляет собой разность значений изме­ряемой величины для двух соседних меток. Цена деления зависит от верхнего и нижнего пределов измерения прибора и от числа штрихов шкалы.

Н апример, на рис. 4 показана шкала прибора, рассчитанного на изме­рение постоянного тока в пределах от 0 до 300 мА, шкала которого имеет 60 штрихов. Цена деления такого прибора равна чувствительность 0,2 дел./мА.

4. Расширение пределов измерений приборов

Шунты. Шунтом называется сопротивление r_ш, включаемое в цепь параллельно амперметру (или миллиамперметру), вследст­вие чего в амперметр ответвляется только часть измеряемого то­ка (рис. 5).

Например, если необходимо измерить амперметром (А) ток, в п раз больший максимально возможного для данного при­бора, то надо включить сопротивление r_ш, удовлетворяющее сле­дующему равенству:

,

где (I – величина тока в цепи, I_A – величина тока, идущая через амперметр), r_A – сопротивление амперметра.

Следовательно, чтобы измерить амперметром в n раз больший ток, необходимо взять сопро­тивление шунта в (n - 1) раз меньше сопротивления амперметра. Шунты обычно изготовляются из манганина, имеющего большое удельное сопротивление и малый термический коэффи­циент сопротивления, вследствие чего сопротивление шунта практически не зависит от нагревания его током и от измерений температуры окружающей среды.

Добавочное сопротивление. Для расширения пределов измерений вольтметром применяется так называемое добавочное сопротивление, которое включается последовательно с вольтмет­ром (рис. 6). Если, например, не­обходимо измерить вольтметром в n раз большее напряжение, то необходимо включить последо­вательно вольтметру добавочное сопротивление:

,

где r_v - сопротивление вольтметра,

,

U - полное подводимое напряжение, U_v - напряжение, подающее на вольтметре, r - общее сопротивление

( ).

Таким образом, чтобы измерить вольтметром в n раз большее напряжение, необходимо взять добавочное сопротивление в (n -1) раз большее сопротивления вольтметра.

Измерительные трансформаторы. Измерительные транс­форматоры применяются для увеличения пределов измерения приборов переменного тока. Различают измерительные трансфор­маторы тока и измерительные трансформаторы напряжения.

Измерительный трансформатор тока состоит из первичной обмотки, имеющей малое число витков n₁ и выполненной из тол­стого провода, и вторичной, имеющей относительно большое число витков n₂. Амперметр подключается к вторичной обмотке (рис. 7). Коэффициент трансформации для трансформатора

,

г де I₁ и I₂ – токи в первичной и вторичной обмотках, n₁ и n₂ – соответственно, число витков в них.

Из этого выражения следует, что ток, измеряе­мый во вторичной обмотке, будет в k раз меньше подводимого тока.

Измерительный трансформатор напряжения также состоит из первичной и вторичной обмоток. Первичная обмотка содержит боль­шее число витков, чем вторичная. Вольтметр включается во вторич­ную обмотку (рис. 8).

Коэффициент трансформации трансформатора напряжения

.

Измерительный трансформатор позволяет подобрать для любого случая соответствующий коэффициент трансформации. Следует отметить весьма важное свойство – безопасность при измерениях высоких напряжений.,