Устройства для расширения пределов измерений приборов

В практике электрических измерений встречается необходимость измерить токи, напряжения и другие величины в очень широком диапазоне их значений. Обмотки приборов магнитоэлектрической и динамической систем допускают ток до 30 мА, электромагнитной — до 10 А.

Для расширения пределов измерений приборов применяют различные устройства: в цепях постоянного тока - шунты и добавочные резисторы, в цепях переменного тока — измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Шунт (рис. 1,а) представляет собой резистор, включаемый в цепь измеряемого тока.
Параллельно резистору присоединяется амперметр. Шунт имеет очень небольшое сопротивление, и по нему проходит почти весь ток, тогда как к амперметру подводится лишь падение напряжения на зажимах шунта и, следовательно, через прибор протекает небольшая часть измеряемого тока.

Рис. 1. Схемы включения устройств для расширения пределов измерений приборов постоянного тока

Сила измеряемого тока:

Падения напряжений на приборе и на шунте равны, следовательно,

или

Подставляя значение Is, получим

откуда

где р — шунтирующий множитель т. е. коэффициент, показывающий, во сколько раз необходимо расширить пределы измерения амперметра.

Из последнего выражения можно определить:

Из равенства следует, что для расширения пределов измерения силы тока в р раз сопротивление шунта должно быть в р - 1 раз меньше сопротивления амперметра.

Добавочные резисторы (рис. 1,б) включаются последовательно с вольтметром с таким расчетом, чтобы общее падение напряжения на зажимах обмотки прибора и добавочного резистора возросло, что позволяет измерять большие напряжения. Измеряемое напряжение равно сумме падений напряжений на вольтметре и на добавочном резисторе:

Обозначим отношение n = U/Uv как коэффициент расширения пределов измерения вольтметра. Разделив уравнение напряжений на Uv, получим:

откуда

Таким образом, для расширения пределов измерения вольтметра в n раз добавочный резистор должен иметь сопротивление в n - 1 раз больше, чем сопротивление вольтметра.

Добавочные резисторы выполняют из константановой проволоки или манганинового сплава.