Материал для шунта амперметра

Схемы включения амперметра и вольтметра.

На рисунках 4.3 и 4.4 приведены схемы включения вольтметра и амперметра через измерительные трансформаторы напряжения (ТН) и тока (ТТ) соответственно.

Рис. 4.3. Измерительный трансформатор напряжения.

Схема включения вольтметра:

?/,, U₂_ первичное и вторичное напряжения ТН; W_v W₂ — первичная и вторичная обмотки ТН; V — вольтметр

Рис. 4.4. Измерительный трансформатор тока. Схема включения амперметра:

/_р /₂ — первичный и вторичный токи ТТ; W_v W₂ — первичная и вторичная обмотки ТТ; А — амперметр

Для измерения тока в электрических цепях служат амперметры, миллиамперметры и микроамперметры различных систем. Их включают в цепь последовательно, и через них проходит весь ток, протекающий в цепи (рис. 4.4)

Важно, чтобы при различных электрических измерениях амперметр как можно меньше влиял на электрический режим цепи, в которую он включен. Поэтому амперметр должен иметь малое собственное сопротивление по сравнению с сопротивлением цепи. Присоединять амперметр к источнику тока (питания) без нагрузки нельзя, так как по его обмотке в этом случае пройдет большой ток, и она может перегореть

По той же причине нельзя включать амперметр параллельно нагрузке

Присоединять амперметр к источнику тока (питания) без нагрузки нельзя, так как по его обмотке в этом случае пройдет большой ток, и она может перегореть. По той же причине нельзя включать амперметр параллельно нагрузке.

Каждый амперметр рассчитан на определенный максимальный ток, при превышении которого амперметр может перегореть. Если амперметром нужно измерить ток, превышающий допустимый для данного амперметра, то параллельно амперметру присоединяют шунт, т.е. расширяют пределы измерения амперметра.

Шунт представляет собой относительно малое, но точно известное сопротивление. Схема включения амперметра с шунтом показана на рис. 4.5, а.

Шунт должен иметь четыре зажима для устранения влияния на сопротивление шунта переходных сопротивлений контактов. Шунты изготовляют из манганина — сплава, у которого температурный коэффициент сопротивления практически равен нулю.

Рис. 4.5. Схема включения амперметра:

а — с шунтом; 6 — через трансформатор тока; для схемы а: 1 — шунт; 2 — нагрузка;

для схемы б: 1 — измерительный трансформатор тока; 2 — нагрузка

Рис. 4.6. Схема соединения трех амперметров через два трансформатора тока:

Л j и Л₂ — начало и конец первичной обмотки трансформатора тока; И, и И₂ — начало и конец вторичной обмотки трансформатора тока; Л — амперметры; i_A, i_B, i_c — токи в фазах

Рис. 4.7. Схема включения вольтметра:

R — сопротивление цепи; V— вольтметр

На рисунке 4.6 приведена схема соединения трех амперметров через два трансформатора тока.

Как видно из схемы, через первый амперметр проходит ток i_A, через второй — i_B, следовательно, ток в третьем амперметре, равный сумме двух линейных токов i_A и i_B, равен третьему линейному току: i_c= i_A + i_B.

Для измерения напряжения на участке цепи применяют вольтметры. Вольтметр включают параллельно тем точкам цепи (М, N), напряжение между которыми надо измерить (рис. 4.7).

Вольтметр не должен изменять напряжение на измеряемом участке цепи, по этой причине ток, проходящий через вольтметр, должен быть много меньше, чем ток на измеряемом участке.

Для того чтобы вольтметр не вносил заметных искажений в измеряемое напряжение, его сопротивление должно быть большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряется напряжение. Любой вольтметр рассчитан на определенное предельное напряжение, но с помощью подключения последовательно с вольтметром добавочного сопротивления /?_доб можно измерять большие напряжения (рис. 4.8, б).

Рис. 4.8. Схемы включения амперметра и вольтметра в электрическую цепь:

а — без расширения пределов измерения; б — с расширением пределов измерения;

Я_ш — сопротивление шунта; /?_доб — добавочное сопротивление

На рисунке 4.9 приведена схема включения ваттметра в однофазную цепь высокого напряжения через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Рис. 4.9. Схема включения ваттметра в однофазную цепь высокого напряжения через измерительные трансформаторы тока и напряжения: V— вольтметр; А — амперметр; W— ваттметр

На рисунке 4.10 приведена схема включения амперметров и вольтметров в трехфазную цепь. Как видно из схемы, амперметры включены через измерительные ТТ, а вольтметры —через измерительные ТН. Такие схемы включения измерительных приборов характерны для высоковольтных сетей напряжением 6 (10) кВ и выше.

Рис. 4.10. Включение амперметров и вольтметров в трехфазную цепь с помощью измерительных трансформаторов тока и напряжения

Определение и виды

При работе с электронными устройствами при определении силы тока и напряжения до сих пор применяют приборы магнитоэлектрической системы. Чем отличается амперметр от вольтметра, нужно чётко представлять.

Для измерения напряжения в электрической цепи или ЭДС применяется измеритель под названием вольтметр. Измерение силы тока осуществляют тестером, который называется амперметр. Для точности измерений учитывают собственные сопротивления этих двух устройств.

Важно! Сопротивление амперметра должно быть максимально ниже, а вольтметра как можно выше. Первый подключают последовательно с измеряемым участком, второй – параллельно источнику питания или нагрузке

Для удобства пользователей оба приспособления объединили в один комбинированный вид. Он имеет две шкалы и переключатель режимов измерения.

Вольтамперметры подразделяются:

• по назначению;
• по принципу действия;
• по конструкции.

По назначению

В зависимости от вида измеряемого тока, устройства подразделяются на измерители:

• переменного тока;
• постоянного тока;
• импульсные;
• универсальные.

Для более точных показаний лучше всего пользоваться измерителями с узким профилем работы. У них класс точности измерений выше, чем у универсальных.

Обратите внимание! Узнать, по каким критериям работает данный тестер, можно по условным знакам, нанесённым на его шкалу. Там могут быть указаны пределы его измерений, внутреннее сопротивление, класс точности и многое другое

Шкала с нанесёнными условными обозначениями

По принципу действия

Если рассматривать принцип действия этих устройств, то подразделяют их уже не только, исходя от вида применяемой системы.

На сегодняшний день популярны два типа измерительных инструментов:

1. Электромеханические приборы. В их основе используются электромагнитные, электродинамические и магнитоэлектрические системы отклонения стрелки по шкале. Измеряемую величину определяют по показаниям стрелки, умноженным на цифру, соответствующую выбранному интервалу.
2. Электронные устройства. В них нет стрелки и шкалы, показания выводятся на дисплей в цифровом формате. Тут ничего умножать не нужно, на дисплее высвечиваются числа с точностью до сотых.

Конструкция таких приборов может быть аналоговой или цифровой. Это относится к схеме исполнения прибора, а не к индикатору.

Оба типа прекрасно справляются со своими задачами, выбор той или иной конструкции – дело вкуса.

Обязательно. Любой тестер должен проходить испытания в специализированной лаборатории для проверки точности измерений. Использовать не поверенный или тот, у которого срок поверки истёк, нежелательно.

По конструкции

От того, где используется прибор, каковы его габариты и способ подключения, зависит его конструкция. Можно выделить три основных параметра исполнения:

• переносной;
• щитовой;
• стационарный.

Переносными измерителями пользуются при работах вне помещений. Их применяют тогда, когда нужно подключить и измерить параметры в «полевых» условиях. Компактные устройства удобны при транспортировке и не занимают много места.

Щитовой вариант исполнения применим на пультах управления технологическими процессами. Его устанавливают на фронтальной плоскости оборудования, где нужно постоянно контролировать параметры выходного тока и напряжения. Применяют не только на статичных конструкциях, но и передвижных устройствах. Это могут быть щиты дизельных или бензиновых генераторов однофазного переменного тока, сварочные инверторы и им подобные аппараты.

Стационарная установка вольтамперметра обоснована там, где нужны систематические точные измерения. Она входит в состав громоздких приспособлений, установленных в цехах или лабораториях.

Шунты и добавочные сопротивления. Назначение. Расчёт

При сборке, регулировке и испытании приборов требуется измерять напряжение, величину и частоту тока в электрических цепях прибора, а также сопротивление, емкость и пр. Эти измерения производятся при помощи так называемых электроизмерительных приборов — амперметров, вольтметров, омметров, частотомеров и др. Для измерения напряжения и величины постоянного тока применяются одни приборы, для измерения напряжения и величины переменного тока — другие. Имеются приборы пригодные для измерения напряжения и величины как постоянного, так и переменного тока.

температура20°±5°С760 мм рт. стдля устранения влияния трения на показание прибора0,20,511,52,50,550 в

Для измерения величины тока применяют амперметры, миллиамперметры и микроамперметры в зависимости от того, как велик измеряемый ток. Один миллиампер (сокращенно ма или mA) равен одной тысячной, а один микроампер (сокращенно мка илиμA) — одной миллионной доле ампера.

При измерении токов большей величины, чем те, на которую рассчитан амперметр, применяются шунты. Ш у н т — это сопротивление, которое включается последовательно в цепь измеряемого тока. Параллельно сопротивлению шунта присоединяют зажимы амперметраА (рис. 1); чтобы через амперметр прошла меньшая часть измеряемого тока, сопротивление шунта должно быть меньше сопротивления амперметра.

Рис. 1. Схема включения амперметра (без шунта и с шунтом) и вольтметра (без добавочного сопротивления и с добавочным сопротивлением). 1 — шунт;2 — добавочное сопротивление;I — измеряемый ток;I_ш — ток, протекающий через шунт;I_a — ток, протекающий через амперметр.

Сопротивление шунта выбирают в зависимости от того, какую часть тока хотят пропустить через амперметр, Если надо, чтобы через амперметр прошел ток, вn раз меньший измеряемого тока, то сопротивление шунта

R_А

При пользовании шунтом величина измеряемого тока (см. рис. 1)

I=nI_{Aб ,}гдеI_А — показание амперметра (величина тока, протекающего через амперметр).

Напряжение в зависимости от его величины измеряется вольтметрами или милливольтметрами. Один милливольт (сокращенно мв илиmV) равен одной тысячной доле вольта. Для измерения напряжения переменного тока часто применяется так называемый ламповый вольтметр, имеющий несколько диапазонов измерения и обладающий большим внутренним сопротивлением. Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть значительно больше сопротивления участка цепи, на котором измеряется напряжение, чтобы вольтметр не повлиял на распределение токов и напряжений в электрической цепи.

Если данным вольтметром требуется измерить напряжение, превышающее наибольшее напряжение, которое можно им измерять, т. е. превышающее верхний предел измерения прибора, то последовательно с вольтметром включается так называемое добавочное сопротивление. В этом случае вольтметрV с добавочным сопротивлением подключают параллельно к тем точкам цепи, напряжение между которыми необходимо измерить (см. рис. 1). Добавочное сопротивление необходимо, чтобы ток, проходящий через прибор, не превышал допустимой величины. Величина добавочного сопротивления определяется по формуле

R_Д=R_B(m-1), гдеR_Д — величина добавочного сопротивления; R_В — сопротивление вольтметра; m — число, показывающее, во сколько раз измеряемое напряжение превышает наибольшее напряжение, которое можно измерять данным вольтметром без добавочного сопротивления.

При пользовании добавочным сопротивлением измеряемое напряжение

U=mU_{B ,}где U_В — показание вольтметра.

Часто для измерения напряжения и силы тока, а также величины сопротивлений применяются комбинированные электроизмерительные приборы, называемые тестерами.

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.)

Работа шунта на практическом примере

В гостях у нас самый что ни на есть обыкновенный промышленный шунт для амперметра:

Сзади можно прочитать его маркировку:

Как же прочитать характеристику такой маркировки? Здесь все просто! Это означает, что если протекающая сила тока через шунт будет 20 Ампер, то падение напряжения на шунте будет 75 милливольт.

0,5  – это класс точности. То есть сколько мы замерили – это значение будет с погрешностью 0.5% от измеряемой величины. То есть допустим, мы замеряли падение напряжения 50 милливольт. Погрешность измерения составит 50 плюс-минус 0,25. Такой точности вполне хватит для промышленных и радиоэлектронных нужд ;-).

Итак, у нас имеется  простая автомобильная лампочка накаливания на 12 Вольт:

Выставляем на  Блоке питания напряжение в 12 Вольт, и цепляем нашу лампочку. Лампочка зажигается и мы сразу же видим, какую силу тока она потребляет, благодаря встроенному амперметру в блоке питания. Кушает наша лампа 1,7 Ампер.

Предположим, у нас нету встроенного амперметра в блоке питания, но нам надо знать, какая все-таки сила тока проходит через лампочку. Для этого собираем простенькую схемку:

И замеряем падение напряжения на самом шунте. Получилось 6,3 милливольта.

Так как мы знаем, что при 20 Амперах напряжение на шунте будет 75 милливольт, то какая сила тока будет проходить через шунт, если падение напряжения на нем составит 6,3 милливольта? Вспоминаем училку по математике Марьиванну и решаем простенькую пропорцию за 5-ый класс 😉

Вспоминаем, что показывал наш блок питания?

Погрешность в 0,02 Ампера! Думаю, это можно списать на погрешность приборов).

Так как радиолюбители в основном используют малое напряжение и силу тока в своих электронных безделушках, то можно применить этот принцип и в своих разработках. Для этого достаточно будет взять низкоомный резистор и использовать его как датчик силы тока). Как говорится ” голь на выдумку хитра” 😉

Что такое шунт в электронике и видео про это:

Почему одним прибором нельзя измерять широкий диапазон величин?

Принцип работы любого амперметра (стрелочного или катушечного) основан на переводе измеряемой величины в визуальное ее отображение. Стрелочные системы работают по механическому принципу.

Через обмотку протекает ток определенной величины, заставляя ее отклоняться в поле постоянного магнита. На катушке закреплена стрелка. Остальное – дело техники. Шкала, разметка и прочее.

Зависимость угла отклонения от силы тока на катушке не всегда линейная, это часто компенсируется пружиной особой формы.

Для обеспечения точности измерения, шкала делается по возможности с большим количеством промежуточных делений. В таком случае, для обеспечения широкого предела измерений шкала должна быть огромного размера.

Или же надо иметь в арсенале несколько прибором: амперметр на десятки и сотни ампер, обычный амперметр, миллиамперметр.

В цифровых мультиметрах картина схожая. Чем точнее шкала – тем ниже предел измерения. И наоборот – завышенная величина предела, дает большую погрешность.

Слишком загруженной шкалой пользоваться неудобно. Большое количество положений усложняют конструкцию прибора, и увеличивают вероятность потери контакта.

Применив закон Ома для участка цепи, можно изменить чувствительность прибора, установив шунт для амперметра.

 Справка: Шунтом называется обходное сопротивление, проводник, подключенный параллельно измеряемому участку цепи. Часть тока устремляется в обход основного участка, и на подключенный прибор приходится меньшая нагрузка. 

Изучение начнем с теории:

Что можно использовать?

В идеале используют отрезок провода или проволоки из металла или сплава, незначительно меняющего своё электрическое сопротивление при нагреве. А нагреваться шунт будет обязательно – хотя бы до нескольких десятков градусов, так как по нему протекает ток в единицы и десятки ампер. Специалисты рекомендуют использовать сплав манганина. Манганиновая проволока (или лента) считается наиболее устойчивым электротехническим элементом: её температурный коэффициент сопротивления в 200 раз меньше, чем у меди, и в 300 раз ниже по сравнению с железом. Использование медных и стальных шунтов способно нести ощутимую погрешность при значительных токах, вызывающих их нагрев.

Если речь идёт о внушительной силе тока от сотен до тысяч ампер – например, при старте двигателя «КамАЗа», где создаётся пусковой ток в 500 и более ампер для раскручивания стартером вала двигателя, – простой шунт здесь попросту расплавится. Необходимо использовать токовые клещи – они являются более мощной версией шунта. Аналогично поступают в электроустановках и распределителях с высоким напряжением, где общий ток потребителей довольно высок.

Шунт своими руками

Спирально сматывать проволоку (или эмальпровод) не рекомендуется – индуктивность получившейся катушки уменьшит точность амперметра. Катушечное шунтирование имеет недостаток – гашение скачков тока, особенно в случае дросселированной (с сердечником) катушки. Если отрезок проволоки слишком длинный, расположите его в виде волнистой «змейки».

В качестве диэлектрика подойдёт любой изолятор – от керамического до текстолитового. К тому же скрученный в виде катушки провод может перегреть диэлектрик, не выдерживающий повышенной – более 150 градусов – температуры. А к перегреву устойчивы лишь керамика и закалённое стекло.

• Сначала вырезается диэлектрическая пластина, в которой сверлятся отверстия под болты с шайбами и гайками. Материал – текстолит, гетинакс, дерево или композитные материалы.
• Для существенной изоляции тепла проволоки от несущей пластины на болты устанавливаются керамические колечки. После них ставятся шайбы, зажимающие проволоку.
• Для предотвращения самопроизвольного раскручивания и выпадения проволоки и проводов перед гайками проставляются гроверные шайбы.
• Наконец, вставляются провода и концы проволоки между шайбами, а гайки затягиваются.

Измерение переменного тока

Для измерения переменного тока так же применимы вышеописанные методы, с той лишь разницей, что нужно использовать вольтметр переменного напряжения, а в случае с измерением сопротивления шунта — амперметр переменного тока.

Для измерения в цепях с частотой 50 Гц вполне сойдут и цифровые вольтметры и амперметры (при наличии у них таких функций). При более высоких частотах цифровые приборы малопригодны, их показания могут сильно отличаться от реальности. Стрелочные измерительные приборы в этом случае куда более подходящие.

Однако самым лучшим вариантом измерения токов любой формы является осциллограф. Осциллограф подключается к шунту вместо вольтметра. Это позволит измерить размах тока или или среднее его значение. Другими словами — мы увидим ток «воочию». Основная сложность при таких замерах — согласовать значения напряжений на осциллографе с сопротивлением шунта по закону Ома. Здесь могу посоветовать одно — калькулятор в начале страницы вам в помощь.

Хочется обратить внимание: при измерении переменного тока следует производит расчеты не по амплитудным значениям напряжения, а по среднеквадратическим — именно так принято в электротехнике измерять переменные токи и напряжения. Величины указываются усредненные, эквивалентные постоянным

Собственно это и стоит учитывать при использовании осциллографа. У цифровых «ослов» среднеквадратическая величина напряжения может рассчитываться автоматически, называется она «Vrms».

Вышенаписанное справедливо при измерении так называемых «действующих» токов, с относительно стабильной формой. Когда же нужно узнать пиковые токи — здесь в формулу рассчета (или калькулятор в начале) нужно подставлять амплитудные значения напряжений на шунте. Как говорится «все хорошо к месту» — в радиолюбительской практике требуются различные варианты.

Подгонка измерительной системы

Для изготовления заводских изделий используются материалы, не изменяющие своих характеристик в широком диапазоне температур. Поэтому лучший вариант – подбор готового шунта и подгонка для своих целей уменьшением сечения и длины его проводника до соответствия рассчитанному значению. Но для изготовления шунта для амперметра можно использовать и подручные материалы: медную или стальную проволоку, даже скрепки подойдут.

Теперь потребуется блок питания с регулятором напряжения, чтобы выдать требуемый ток. Для нагрузки можно использовать резистор соответствующей мощности или лампы накаливания.

Сначала добиваемся соответствия полного отклонения стрелки прибора при максимальном значении измеряемой величины. На этом этапе подбираем сопротивление нашей самоделки до максимально возможного совпадения с конечной риской на шкале.

Затем проверяем, совпадают ли промежуточные риски с соответствующими им значениями. Если нет – разбираем амперметр и перерисовываем шкалу.

И когда все получилось – устанавливаем готовый прибор на свое место.

Итого

И в заключении еще несколько фото вольтметра. Заводское состояние

С выпаяным индикатором, вид спереди

Для многих целей часто нужно применять вольтамперметр. Будь то лабораторный блок питания или зарядное устройство. В этой статье речь пойдет о довольно дешевом, но очень распространенном китайском вольтамперметре с маркировкой dsn-vc288. Этот довольно миниатюрный прибор может измерять напряжение от 0 до 100 Вольт и ток в диапазоне от 0 до 10 Ампер. Разрешение (шаг) по напряжению составляет 0.1 Вольт по току — 0.01 Ампер.

Подключается прибор просто: трех контактный разъем — это подача питания и подача измеряемого напряжения. Питание в диапазоне от 5 до 36 Вольт, а измеряемое напряжение собственно это то, которое будем замерять. Второй двух контактный разъем — предназначен для измерения тока включается в разрыв измеряемой цепи. Также на плате находятся два переменных резистора с обозначениями I_ADJ и V_ADJ. Это калибровка тока и напряжения соответственно.

Первое включение вольтамперметра dsn-vc288 выявило некоторые проблемы. Напряжение он измеряет отлично, а вот ток не очень. Измерения нестабильны цифры постоянно скачут, и что самое плохое нелинейность (калибруем при токе 100 мА, а при токе 1 А показания уплывают и чем дальше тем больше). Первым делом подозрения упали на шунт. Вместо него я взял несколько резисторов типоразмера 2512 и сопротивлением 0.02 Ом, и начал поочередно параллельно их впаивать, для подбора нужного сопротивления (кстати этим способом можно уменьшить верхний предел измерения по току, но увеличить точность на малых токах).

Но такая замена шунта не дала нужного эффекта — нелинейность сохранялась. И тогда на просторах интернета я обнаружил еще одну доработку этого вольтамперметра, которая заключалась в установке дополнительной перемычки (на фото видно куда и откуда она идет). Делать ее нужно проводом потолще.

У меня это провод сечением 0.75 мм, сложенный вдвое и обтянут термоусадкой. После этого показания тока вольтамперметра стали стабильны и линейны. С помощью подстроечного резистора я откалибровал ток, затем измерил получившееся его сопротивление и заменил его на сборку из двух постоянных резисторов. Это было сделано для того чтобы в будущем не приходилось снова калибровать прибор если настройка поплывет.

После таких доработок собрал вольтамперметр dsn-vc288. Теперь прибор готов к применению.

Получил с AliExpress парочку электронных встраиваемых вольтметров модели V20D-2P-1.1 (измерение постоянного напряжения), цена вопроса 91 цент штука. Вот его характеристики:

• рабочий диапазон 2,5 В — 30 В
• цвет свечения красный
• габаритный размер 23 * 15 * 10 мм
• дополнительного питания не требует (двухпроводной вариант)
• есть возможность подстройки
• частота обновления: около 500 мс/время
• обещанная точность измерения: 1% (+/-1 разряд)

И всё было бы хорошо, поставил по месту и пользовался, да попалась на глаза информация о возможности их доработки – добавление функции измерения тока.

Цифровой китайский вольтметр

Приготовил всё необходимое: двухполюсной тумблер, выводные резисторы – один МЛТ-1 на 130 кОм и второй проволочный на 0,08 Ом (изготовил из нихромовой спирали диаметром 0,7 мм). И целый вечер согласно найденной схемы и руководства по её реализации соединял это хозяйство проводами с вольтметром. Безрезультатно. То-ли догадливости в понимании недосказанного и недочерченного в найденном материале не хватило, то ли имели место отличия в схемах. Вольтметр не работал никак вообще.

Подключаем модуль цифровой вольтметр

Пришлось выпаивать индикатор и изучать схему. Тут уже требовался не маленький паяльник, а махонький, так, что повозился изрядно. Зато в течении следующих пяти минут, когда вся схема стала доступна обзору, всё–всё понял. В принципе знал, что с этого и нужно начинать, но уж очень хотелось решить вопрос «по лёгкому».

Похожие записи:

Подключение светодиодных лент самостоятельным путём к электропитанию с применением блока и без такового Лодыгин, александр николаевич Как сделать светильник из светодиодной ленты Разновидности и особенности светящихся флуоресцентных красок Ваз 2106 лампа ближнего света какая Выбираем драйвер шагового двигателя