Измерительные шунты и добавочные резисторы — Школа для электрика: все об электротехнике и электронике

Измерительные шунты и добавочные резисторы

Измерительные ш унты
Шунт является простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение. Измерительный шунт представляет собой четырехзажимный резистор. Два входных зажима шунта , к которым подводится ток I , называются токовыми, а два выходных зажима, с которых снимается напряжение U, называются потенциальными.
К потенциальным зажимам шунта обычно присоединяют измерительный механизм измерительного прибора.

Измерительный ш унт характеризуется номинальным значением входного тока I ном и номинальным значением выходного напряжения U ном . Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта :
R ш= U ном / I ном
Ш унты применяются для расширения пределов измерения измерительных механизмов по току, при этом большую часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую — через измерительный механизм. Шунты имеют небольшое сопротивление и применяются, главным образом, в цепях постоянного тока с магнитоэлектрическими измерительными механизмами.
Рис. 1. Схема соединения измерительного механизма с шунтом
На рис. 1 приведена схема включения магнитоэлектрического механизма измерительного прибора с шунтом R ш. Ток I и протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током I зависимостью
I и = I (R ш / R ш + R и),
где R и — сопротивление измерительного механизма.
Если необходимо, чтобы ток I и был в n раз меньше тока I , то сопротивление шунта должно быть:
где n = I / I и — коэффициент шунтирования.
Шунты изготовляют из манганина. Если шунт рассчитан на небольшой ток (до 30 А), то его обычно встраивают в корпус прибора (внутренние шунты). Для измерения больших токов используют приборы с наружными шунтами В этом случае мощность, рассеиваемая в шунте, не нагревает прибор.
На рис. 2 показан наружный шунт на 2000 А Он имеет массивные наконечники из меди, которые служат для отвода тепла от манганиновых пластин, впаянных между ними. Зажимы шунта А и Б — токовые.

Рис 2 Наружный шунт
Измерительный механизм присоединяют к потенциальным зажимам В и Г, между которыми и заключено сопротивление шунта. При таком включении измерительного механизма устраняются погрешности от контактных сопротивлений.
Наружные шунты обычно выполняются калиброванными, т е. рассчитываются на определенные токи и падения напряжения. Калиброванные шунты должны иметь номинальное падение напряжения 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.
Для переносных магнитоэлектрических приборов на токи до 30 А внутренние шунты изготовляют на несколько пределов измерения.
На рис. 3, а, б показаны схемы многопредельных шунтов. Многопредельный шунт состоит из нескольких резисторов, которые можно переключать в зависимости от предела измерения рычажным переключателем (рис. 3, а) или путем переноса провода с одного зажима на другой (рис. 3, б).
При работе шунтов с измерительными приборами на переменном токе возникает дополнительная погрешность от изменения частоты, так как сопротивления шунта и измерительного механизма поразному зависят от частоты.
Рис.3. Схемы многопредельных измерительных шунтов: a — шунта с рычажным переключателем, б — шунта с отдельными выводами
Шунты разделяются на классы точности 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5. Число, определяющее класс точности, обозначает допустимое отклонение сопротивления шунта в процентах его номинального значения.

Добавочный резистор включают последовательно с измерительным механизмом (рис. 4). Ток I и в цепи, состоящий из измерительного механизма с сопротивлением Rи и добавочного резистора с сопротивлением Rд, составит:
где U — измеряемое напряжение.
Если вольтметр имеет предел измерения Uном и сопротивление измерительного механизма Rи и при помощи добавочного резистора Rд надо расширить предел измерения в n раз, то, учитывая постоянство тока I и, протекающего через измерительный механизм вольтметра, можно записать:
U ном / R и = n U ном / (Rи + Rд)
Рис 4. Схема соединения измерительного механизма с добавочным резистором
Добавочные резисторы изготовляются обычно из изолированной манганиновой проволоки, намотанной на пластины или каркасы из изоляционного материала. Они применяются в цепях постоянного и переменного тока.
Добавочные резисторы, предназначенные для работы на переменном токе, имеют бифилярную обмотку для получения безреактивного сопротивления.
При применении добавочных резисторов не только расширяются пределы измерения вольтметров, но и уменьшается их температурная погрешность.
В переносных приборах добавочные резисторы изготовляются секционными на несколько пределов измерения (рис. 5).

Рис. 5. Схема многопредельного вольтметра
Добавочные резисторы бывают внутренние и наружные. Последние выполняются в виде отдельных блоков и подразделяются на индивидуальные и калиброванные. Индивидуальный резистор применяется только с тем прибором, который с ним градуировался. Калиброванный резистор может применяться с любым прибором, номинальный ток которого равен номинальному току добавочного резистора.

Калиброванные добавочные резисторы делятся на классы точности 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0. Они выполняются на номинальные токи от 0,5 до 30 мА.
Добавочные резисторы применяются для преобразования напряжений до 30 кВ.

http://electricalschool.info/spravochnik/izmeren/414-izmeritelnye-shunty-i-dobavochnye.html

Виды шунтов многопредельные шунты

Рис.4. Измерительный шунт
Измерительный шунт характеризуется номинальным значением входного тока Iном и номинальным значением выходного напряжения Uном. Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта:
Шунты применяются для расширения пределов измерения измерительных механизмов по току, при этом большую часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую — через измерительный механизм. Шунты имеют небольшое сопротивление и применяются, главным образом, в цепях постоянного тока с магнитоэлектрическими измерительными механизмами.
Рис.5. Схемы подключения шутов
Ток Iи протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током I зависимостью
где R_и — сопротивление измерительного механизма.
Если необходимо, чтобы ток Iи был в n раз меньше тока I, то сопротивление шунта должно быть:
где n = I / I_и — коэффициент шунтирования.
Шунты изготовляют из манганина. Если шунт рассчитан на небольшой ток (до 30 А), то его обычно встраивают в корпус прибора (внутренние шунты). Для измерения больших токов используют приборы с наружными шунтами В этом случае мощность, рассеиваемая в шунте, не нагревает прибор.
Наружные шунты обычно выполняются калиброванными, т е. рассчитываются на определенные токи и падения напряжения. Калиброванные шунты должны иметь номинальное падение напряжения 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.
Для переносных магнитоэлектрических приборов на токи до 30 А внутренние шунты изготовляют на несколько пределов измерения.

http://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/2393/Teooria.zip/__9.html

Для расширения пределов измерения по току в 100-1000 раз используют шунты, изготовленные из манганина. Они имеют две пары зажимов: токовые (при помощи которых шунт последовательно включается в исследуемую цепь) и потенциальные (к которым подключают измерительный механизм). Такое включение уменьшает погрешность измерения тока, которая может возникать за счет соединительных проводов и дополнительных сопротивлений. Шунт представляет собой простейший измерительный преобразователь тока в напряжение.
Принцип расширения пределов измерения тока при помощи шунта заключается в том, что большую часть измеряемого тока неразветвленной части цепи пропускают через шунт, а меньшую — через измерительный механизм. При этом ток прибора составляет определенную часть всего измеряемого тока. Этот принцип расширения пределов измерения характеризуется коэффициентом шунтирования:
где R_Вт — внутреннее сопротивление измерительного механизма;
p — коэффициент шунтирования.
Схема соединения измерительного механизма с шунтом — на рис. 9.
Шунты, выпускаемые промышленностью, имеют различные классы точности: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0. При измерении токов до 30 А шунты монтируются непосредственно внутри измерительного прибора, и его шкала градуируется с учетом коэффициента шунтирования. Применение шунтов дополнительно увеличивает погрешность измерения прибора за счет изменения параметров шунта во времени; за счет разных температурных коэффициентов измерительного механизма и шунта; за счет увеличения мощности потребления и уменьшения чувствительности. Их чаще используют в цепях постоянного тока, так как на переменном токе влияют частота и индуктивность элементов. Многопредельные миллиамперметры могут быть выполнены с универсальным шунтом (рис. 10).
Вопросы для самопроверки

1. Назначение шунтов.

2. Принцип шунтирования.

3. Схемы шунтов.

http://studwood.ru/2040739/tehnika/shunty

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

Навигация по записям

Измерительные шунты и добавочные резисторы

Измерительные ш унты
Шунт является простым измерительным преобразователем тока в напряжение.
Измерительный шунт представляет собой четырехзажимный резистор. Два входных зажима
шунта , к которым подводится ток
I , именуются токовыми, а два выходных зажима, с которых снимается напряжение U,
именуются возможными.
К возможным зажимам шунта обычно присоединяют измерительный механизм
измерительного прибора.

На рис. 1 приведена схема включения магнитоэлектрического механизма
измерительного прибора с шунтом R ш. Ток
I и протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током
I зависимостью
I и = I (R ш
/ R ш + R и),
где R и — сопротивление измерительного механизма.

Если нужно, чтоб ток I и был в
n раз меньше тока I , то сопротивление шунта должно быть:

где n = I / I и — коэффициент шунтирования.

Шунты изготовляют из манганина. Если шунт рассчитан на маленький ток (до 30 А), то его обычно встраивают в корпус прибора (внутренние шунты). Для измерения огромных токов употребляют приборы с внешними шунтами В данном случае мощность, рассеиваемая в шунте, не нагревает прибор.

На рис. 2 показан внешний шунт на 2000 А Он имеет мощные
наконечники из меди, которые служат для отвода тепла от манганиновых пластинок,
впаянных меж ними. Зажимы шунта А и Б — токовые.

Рис 2 Внешний шунт
Измерительный механизм присоединяют к возможным зажимам В и Г, меж которыми и заключено сопротивление шунта. При таком включении измерительного механизма устраняются погрешности от контактных сопротивлений.

Внешние шунты обычно производятся калиброванными, т е. рассчитываются на определенные токи и падения напряжения.
Калиброванные шунты обязаны иметь номинальное падение напряжения 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.
Для переносных магнитоэлектрических устройств на токи до 30 А внутренние шунты изготовляют на несколько пределов измерения.

На рис. 3, а, б показаны схемы многопредельных шунтов. Многопредельный шунт состоит из нескольких резисторов, которые можно переключать зависимо от предела измерения рычажным тумблером (рис. 3, а) либо методом переноса провода с 1-го зажима на другой (рис. 3, б).

При работе шунтов с измерительными устройствами на переменном токе появляется дополнительная погрешность от конфигурации частоты, потому что сопротивления шунта
и измерительного механизма поразному зависят от частоты.
Рис.3. Схемы многопредельных измерительных шунтов: a — шунта с рычажным тумблером, б — шунта с отдельными выводами

Шунты делятся на классы точности 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5. Число, определяющее класс точности, обозначает допустимое отклонение сопротивления шунта в процентах его номинального значения.

Дополнительные резисторы являются измерительными преобразователями напряжения в ток, а на значение тока конкретно реагируют измерительные механизмы вольтметров.

Дополнительные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров разных систем и других устройств, имеющих параллельные цепи, подключаемые к источнику напряжения. Сюда относятся, к примеру, ваттметры, счетчики энергии, фазометры и т. д.

Дополнительный резистор включают поочередно с измерительным механизмом (рис. 4). Ток
I и в цепи, состоящий из измерительного механизма с сопротивлением Rи и дополнительного резистора с сопротивлением Rд,
составит:
где U — измеряемое напряжение.

Если вольтметр имеет предел измерения Uном и сопротивление измерительного механизма Rи и с помощью дополнительного резистора Rд нужно расширить предел измерения в
n раз, то, беря во внимание всепостоянство тока
I и, протекающего через измерительный механизм вольтметра, можно записать:

U ном / R и
= n U ном / (Rи + Rд)
Рис 4. Схема соединения измерительного механизма с дополнительным резистором

Дополнительные резисторы изготовляются обычно из изолированной манганиновой проволоки, намотанной на пластинки либо каркасы из изоляционного материала. Они
используются в цепях неизменного и переменного тока.
Дополнительные резисторы, созданные для работы на переменном токе, имеют бифилярную обмотку для получения безреактивного сопротивления.

При применении дополнительных резисторов не только лишь расширяются пределы измерения вольтметров, да и миниатюризируется их температурная погрешность.

В переносных устройствах дополнительные резисторы изготовляются секционными на несколько пределов измерения (рис. 5).

Рис. 5. Схема многопредельного вольтметра
Дополнительные резисторы бывают внутренние и внешние. Последние производятся в виде отдельных блоков и разделяются на личные и калиброванные. Личный резистор применяется только с тем прибором, который с ним градуировался. Калиброванный резистор может применяться с хоть каким прибором, номинальный ток которого равен номинальному току дополнительного резистора.

Калиброванные дополнительные резисторы делятся на классы точности 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0. Они производятся на номинальные токи от 0,5 до 30 мА.

Дополнительные резисторы используются для преобразования напряжений до 30 кВ.

http://elektrica.info/izmeritel-ny-e-shunty-i-dobavochny-e-rezistory/

Измерительные шунты

Шунт является простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение. Измерительный шунт представляет собой четырехзажимный резистор. Два входных зажимашунта, к которым подводится ток I, называются токовыми, а два выходных зажима, с которых снимается напряжение U, называются потенциальными.
К потенциальным зажимам шунта обычно присоединяют измерительный механизм измерительного прибора.
Измерительный шунт характеризуется номинальным значением входного тока Iном и номинальным значением выходного напряжения Uном. Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта:
Шунты применяются для расширения пределов измерения измерительных механизмов по току, при этом большую часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую — через измерительный механизм. Шунты имеют небольшое сопротивление и применяются, главным образом, в цепях постоянного тока с магнитоэлектрическими измерительными механизмами.
Рис. 1. Схема соединения измерительного механизма с шунтом
На рис. 1 приведена схема включения магнитоэлектрического механизма измерительного прибора с шунтом Rш. Ток Iи протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током I зависимостью
Iи = I (Rш / Rш + Rи),
где Rи — сопротивление измерительного механизма.
Если необходимо, чтобы ток Iи был в n раз меньше тока I, то сопротивление шунта должно быть:
где n = I / Iи — коэффициент шунтирования.
Шунты изготовляют из манганина. Если шунт рассчитан на небольшой ток (до 30 А), то его обычно встраивают в корпус прибора (внутренние шунты). Для измерения больших токов используют приборы с наружными шунтами В этом случае мощность, рассеиваемая в шунте, не нагревает прибор.
На рис. 2 показан наружный шунт на 2000 А Он имеет массивные наконечники из меди, которые служат для отвода тепла от манганиновых пластин, впаянных между ними. Зажимы шунта А и Б — токовые.

http://studopedia.ru/7_97345_izmeritelnie-shunti.html

Измерительные Шунты;

? Электрический измерительный шунт является простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение и предназначаются для решения следующих задач:
· В электромеханических приборах — для измерения токов, величина которых превышает максимальное значение, допустимое для данного прибора — расширения пределов измерения прибора по току
· В цифровых измерительных приборах – для согласования входного сопротивления прибора с сопротивлением нагрузки или источника сигнала.
Шунты являются неотъемлемой частью всех цифровых измерительных приборов и многих электромеханических, прежде всего магнитоэлектрической системы. Он представляет собой прецизионный измерительный элемент (резистор) с достаточно малым и точно известным значением внутреннего сопротивления R_ш , который включается в разрыв токовой цепи параллельно токоизмерительному прибору – амперметру (Рис. 2.26). Падение напряжения на участке цепи будет равно:

При R_вн > R_ш падение напряжения на шунте будет зависеть только от измеряемого тока в цепи I и сопротивления шунта R_ш : U_ш = I·R_ш
Измерительный шунт характеризуется номинальным значением входного тока I_ном и номинальным значением падения напряжения на U_ном. Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта
Тогда ток через входное сопротивление измерительного прибора равен:
где I – измеряемый ток, R_вн– внутреннее сопротивление измерительного механизма прибора (амперметра).
Для расчета сопротивления шунта вводится коэффициент шунтирования, равный отношению величины полного тока к величине тока, протекающего через измерительный прибор n = I/I_пр. Тогда для получения величины тока через измерительный механизм в n раз меньше величины тока в основной цепи, сопротивление шунта должно выбираться из условия:

Измерительные шунты (рис. 2.27) используются для измерений токов вплоть до 5000- 10000 А. Шунты для измерения токов до 30 А обычно встраиваются в измерительный прибор (внутренние шунты). Шунты на большие токи выполняются в виде отдельных устройств (внешние шунты).
Для шунтов предусмотрен следующий ряд номинальных напряжений — 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ
Измерительные шунты изготавливаются из манганина (сплав меди марганца и цинка, отличающийся высокой термостабильностью и очень малой термоЭДС) по следующим классам точности – 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5
Для переносных и щитовых приборов изготавливают многопредельные шунты, которые переключаются в ручном или автоматическом режимах..
С практической точки зрения шунты имеют рад недостатков, которые существенно ограничивают возможности из применения. Основными из этих недостатков являются:
· Шунты имеют собственную емкость и индуктивность, пусть и очень небольшую, что искажает частотные характеристики измерительной цепи.
· На сопротивлении шунта выделяется электрическая мощность, что приводит к их нагреву и изменению характеристик, особенно на больших токах.
· Переходное сопротивление контактов, с помощью которых шунт включается в цепь, может оказывать серьезное влияние на измерения, особенно при малом сопротивлении шунта.
Поэтому область применения шунтов ограничивается в основном постоянными токами до 1000 А и использованием совместно только с магнитоэлектрическими, электронными и цифровыми приборами, входное сопротивление которых достаточно велико.

http://studopedia.su/15_51928_izmeritelnie-shunti.html

Расчет измерительного шунта миллиамперметра

Шунт (англ. Shunt) — электрическое или магнитное ответвление, которое включают параллельно основного контура цепи. Параллельное подключение одного звена электрической цепи к другому с целью понижения общего электрического сопротивления называется процессом шунтирования. Это нашло широкое применение в схемотехнике.

Шунты измерительных приборов

Измерительный шунт — сопротивление, параллельно подключенное к зажимам измерительного амперметра (параллельно его внутреннему электрическому сопротивлению). Это позволяет прибору расширить измерительный диапазон по току при снижении его чувствительности и разрешающей способности.

Измерительные шунты производят из манганина. В зависимости от конструктивного исполнения бывают:

внутренними;

наружными (внешними).

Для определения небольших значений тока (не более 30 А) шунт чаще всего находится внутри корпуса прибора. В случае измерения внушительных значений тока во избежание чрезмерного нагрева корпуса шунт имеет наружную конфигурацию исполнения.
В портативных магнитоэлектрических устройствах, рассчитанных на силу тока не более 30 ампер, внутренние шунты рассчитаны на несколько граничных значений измеряемой величины.
Многопредельный шунт устроен в виде ряда резисторов, которые возможно коммутировать в соответствии с пределом измерения, рычажным тумблером либо путем перемещения провода с одной клемы на другую.

У внешних резисторов, как правило, присутствует калибровка, с расчётом на распространенные значения тока и напряжения. Такие шунтирующие сопротивления имеют ряд номинальных значений напряжения: 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.

При использовании элементов шунтирования в измерениях величин переменного тока наблюдается добавочная погрешность, связанная с преобразованием частоты, поскольку сопротивления измерительного механизма и шунтирующего устройства находятся в различных зависимостях от частоты.
Шунтирующие звенья классифицируются согласно точности: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, и 0,5. Цифровые значения, отвечающие каждому классу, указывают на допустимую величину расхождения сопротивления с его номиналом, выраженную в процентах.
Эксплуатационные требования, выдвигаемые к элементам шунтирования: низкие потери напряжения в области шунта, во избежание перегрева оборудования; стабильное значение сопротивления, обеспечивающие точность измерения; стойкость к коррозии и к воздействиям окружающей среды.
Контроль величины постоянного тока имеет широкий диапазон применения, в том числе:

фотоэлектрическая промышленность,

источники электропитания общественного транспорта,

электрические генераторы и двигатели,

оборудование для сварочных работ,

инверторы,

и другие системы с наличием высоких значений постоянного тока.

Во многих промышленных отраслях применение шунтирующих резисторов зарекомендовало себя как надежный, точный и долговременный способ для беспрерывного измерения тока постоянной величины.

Расчет и изготовление шунта

Амперметр M367 имеет максимальный предел измерения тока 150 А. Очевидно, что при определении таких величин силы тока задействовано внешнее шунтирующее сопротивление. Освобожденный от влияния шунтирующего элемента прибор приобретает свойства миллиамперметра с максимальным показанием силы тока 30 мА.

Следовательно, варьируя разными значениями сопротивления електр. звена, можно добиться любой области измерения. Чтобы подтвердить это на практике, можно создать шунт для амперметра своими руками.

Основные понятия и формулы

Значение суммарной величины тока I распределяется между шунтирующим резистором (Rш, Iш) и изм. прибором (Rа, Iа) и находится в обратно пропорциональной зависимости сопротивлению этих участков.
Электросопротивление ответвления измерительной цепи: Rш=RаIа / (I-Iа).
Для умножения масштаба измерения в n раз следует принять значение: Rш=(n-1) / Rа, при этом показатель n=I/Iа — коэффициент шунтирования.

Расчет шунтирующего звена

Для расчета шунта микроамперметра можно воспользоваться данными об измерительной головке прибора: сопротивление рамки (Rрам), величина тока, которая соответствует максимальному отклонению индикаторной стрелки (Iинд) и наибольшее значение прогнозируемой шкалы измерения тока (Imax). Максимальным измеряемым током примем значение 30 мА. Значение Iинд определяется экспериментальным путем. Для этого последовательно включается в электрическую цепь переменный резистор R, шкала индикатор и измерительный тестер.
Перемещая ходунок резистора R, следует добиться максимального показания стрелки на шкале индикатора и зафиксировать показания Iинд на тестере. Вследствие опыта известны величины Iинд = 0.0004 А и Rрам=1кОм (также измеряется тестером), этого достаточно для дальнейшего расчета сопротивления шунта микроамперметра (индикатора) по формуле:
Rш=Rрам * Iинд / Imax; получаем Rш=13,3 Ом.

Длина проводника

Выбрав материал для изготовления и зная величину его удельного сопротивления, необходимо рассчитать длину токовой части шунта.
Согласно соотношению: Rш=p*J/S,
где: p-удельное сопротивление, J-длина, S- площадь поперечного сечения проводника, подбираются геометрические параметры медного провода (p=0.0175 Ом*мм2 /м).
Величину площади можно рассчитать из формулы, вооружившись предполагаемым значением диаметра:
Тогда искомая величина будет равна:
При диаметре проводника d= 0.1 мм, подставив значения получается длина:
Расчет шунта для амперметра постоянного тока определил такие выходные данные:
максимальный ток измерения — 30 мА;
материал проводника — медная жила 0.1 мм в диаметре длиною 0,45 м.
Для удобства и упрощения расчетов относительно шкал измерительных приборов используют онлайн-калькулятор.

Амперметр для зарядного устройства

Нелишним будет знать, как сделать из вольтметра амперметр и применить его в процессе контролирования силы тока при зарядке аккумуляторных батарей.
Необходимый стрелочный вольтметр проверяется на способность стрелки полностью отклонятся вдоль измерительной шкалы. Следует убедиться в отсутствии добавочных сопротивлений или внутреннего шунта.
До этого был рассмотрен расчетный метод подбора шунтирующего резистора, в этом случае самодельный амперметр получается сугубо практическим путем, с помощью добавочного изм. прибора или тестера с пределом измерения до 8 А.
Соединяется в простую схему зарядный выпрямитель, дополнительный образцовый амперметр, проводник для будущего шунта и заряжаемая аккумуляторная батарея.

Для изготовления шунта для амперметра 10А своими руками на концах неизолированного толстого медного проводника длиною до 80 см выгибаются кольцеобразные дуги под крепеж болтом. После чего подсоединяется последовательно с образцовым изм. прибором в электрическую цепь выпрямитель — аккумулятор.
Один из концов стрелочного вольтметра основательно соединяется с шунтом, а другим, как щупом, проводится по медному проводу. Подается питание через выпрямитель и устанавливается по образцовому амперметру сила тока в цепи 5А.
Начиная от места крепления, щупом от вольтметра следует вести по проводу, пока на обоих приборах не установятся одинаковые значения тока. Согласно величине сопротивления рамки используемого стрелочного вольтметра определяется нужная длина провода шунтирования величиною до метра.

Проводник шунта возможно смотать в виде спирали либо как-то еще. Витки легонько растянуть с целью избежать прикосновений между ними или изолировать хлорвиниловой трубкой по всей длине спирали шунта.
Вариант предварительного определения длины провода для последующей замены изолированным проводником тоже вполне приемлем и практичен, но требует внимательности и тщательности в операциях замены шунта, повторяя все этапы по нескольку раз. Связано это с точностью показаний амперметра.

Соединительные провода от вольтметра должны быть обязательно припаяны непосредственно к шунтирующей спирали, иначе прибор будет иметь погрешности в показаниях.
Провода соединяющие шунт и изм. прибор выбирают произвольной длины, поэтому шунтирующий элемент возможно поместить в любой части корпуса выпрямителя.

Шкала амперметра для измерения величины постоянного тока равномерная, этим нужно руководствоваться при ее выборе. Букву V правильно заменить на А, а цифровые значения подогнать из расчета максимального тока в 10 А.

http://pochini.guru/sovety-mastera/raschet-izmeritelnogo-shunta-milliampermetra

Устройство амперметров, измерение токов, шунты

Устройство амперметров, измерение токов, шунты
Сила тока является важнейшей физической величиной в электротехнике. Она характеризует интенсивность протекания электрического процесса. Единица силы тока – ампер является основной единицей Международной системы (СИ) и воспроизводится на постоянном токе с помощью первичного эталона.
В связи с необходимостью измерения тока в широком диапазоне частот созданы специальные эталоны ампера на переменном токе, соответствующие поверочные схемы и образцовая аппаратура.
Измерения тока проводят в диапазоне от постоянного тока до частот 1. 2 ГГц. На более высоких частотах эта величина теряет свою однозначность.
Структурная схема электромеханического прибора приведена на рис. 1.
Рис. 1 Структурная схема электромеханического прибора
Различают следующие системы измерительных механизмов и приборов: магнитоэлектрическая, электродинамическая, электростатическая, электромагнитная, индукционная.
Магнитoэлeктpичecкий измepитeльный механизм cодepжит мaгнитoпpoвoд c пocтoянным мaгнитoм и кoнтyp c тoкoм, выпoлнeнный в видe кaтyшки. Для пeрeмeщeния подвижной чacти мexaнизмa иcпoльзyeтcя энepгия взaимoдeйcтвия мaгнитныx пoлeй мaгнитa и кaтyшки. Koнcтpyктивнo мarнитoэлeктpичecкиe измepитeльныe мexaнизмы выпoлняютcя либo c нeпoдвижным пocтoянным мaгнитoм и пoдвижнoй кaтyшкoй, изгoтoвлeннoй в видe paмки, либo c нeпoдвижнoй кaтyшкoй и пoдвижным пocтoянным мaгнитом.
Oбычныe измepитeльныe пpибopы мaгнитoэлeктpичecкoй cиcтeмы из-зa инepциoннocти пoдвижнoй чacти нe peaгиpyют нa пepeмeнный тoк, ecли в нeм oтcyтcтвyeт пocтoяннaя cocтaвляющaя.
Heпocpeдcтвeннoe включeниe в цeпь магнитoэлeктpичecкoгo измepитeльнoго мexaнизмa пoзволяeт измepять мaлые тoки. Toнкий пpoвoд oбмoтки paмки измepитeля нeльзя нaгpyжaть тoкaми, большими, чeм (20?50) мA, пoэтoмy измepитeльный мexaнизм выпoлняeт фyнкции микpo или миллиaмпеpмeтpa.
Пpи измepeнии бoльшиx тoкoв пoльзyютcя шyнтaми, кoтopыe включaют пapaллeльнo измepитeльнoмy мexaнизмy (pиc. 2).

Pиc. 2. Cxeмы aмпepмeтpoв: a) c мнoгoпpeдeльным шyнтoм, б) c нecкoлькими oднoпpeдeльными шyнтaми
Coпpoтивлeниe шyнтa R_ш выбиpaют тaким, чтoбы большaя чacть измepяeмoгo тoкa I пpoтeкaлa пo шyнтy, a ocтaльнaя I_изм нe пpeвышaлa дoпycтимoгo для oбмoтки измepитeля знaчeния. Oтнoшeниe тoкoв I/I_изм = n нaзывaют кoэффициeнтoм шyнтиpoвaния. Для yдoбcтвa n выбиpaeтcя цeлым чиcлoм (n = 2; 5; 10 и т.д.). Coпpoтивлeниe шyнтa
гдe R_изм – coпpoтивлeниe paмки измepитeльнoгo мexaнизмa.
Пepeмeщeниe пoдвижнoй чacти элeктpoмaгнитныx мexaнизмoв пpoиcxoдит пoд вoздeйcтвиeм энepгии мaгнитнoгo пoля cиcтeмы, cocтoящeй из нeпoдвижнoгo кoнтypa c измepяeмым тoкoм и oднoгo или нecкoлькиx пoдвижныx cepдeчникoв из фeppoмaгнитнoгo мaтepиaлa. Koнтyp oбычнo пpeдcтaвляeт coбoй плocкyю или кpyглyю нeпoдвижнyю кaтyшкy, нa кoтopyю нaмoтaн мeдный пpoвoд. Cepдeчники, изгoтoвляют из мaгнитoмягкиx мaтepиaлoв (элeктpoтexничecкaя cтaль, пepмaллoй). B измepитeльныx мexaнизмax, изoбpaжeнныx нa pиc. 3, мaгнитнoe пoлe coздaeтcя пpи пpoтeкaнии пo кaтyшкaм 1 тoкa I.
B пpибopax c плocкoй кaтyшкoй (pиc. 3, a) этo пoлe втягивaeт в yзкyю щeль сepдeчник в видe cтaльнoй плacтинки 2, жecткo yкpeплeннoй нa ocи 3; пpи этoм coздaeтcя вpaщaющий мoмeнт; пpoтивoдeйcтвyющий мoмeнт oбpaзyeтcя пpyжинoй 4.

Pиc. 3. Элeктpoмaгнитный измepитeльный мexaнизм: a) c плocкoй кaтyшкoй, б) c кpyглoй; 1 – кaтyшкa, 2 – cepдeчник, 3 – ocь, 4 – пpyжинa, 5 – cтaльнaя плacтинкa, 6 – ycпoкoитeль, 7 – cтpeлкa
B пpибopax c кpyглoй кaтyшкoй (pиc. 3, б) вpaщaющий мoмeнт coздaeтcя в peзyльтaтe взaимoдeйcтвия пoдвижнoй 2 и нeпoдвижнoй 5 плacтин, pacпoлoжeнныx внyтpи кaтyшки 1. Пpи пpoxoждeнии тoкa пo oбмoткe кaтyшки oбe плacтинки нaмaгничивaютcя и взaимoдeйcтвyют дpyг c дpyгoм. Bcлeдcтвиe этoгo пoдвижнaя плacтинa 2 вмecтe c ocью 3 и cтpeлкoй 7 пoвopaчивaeтcя нa нeкoтopый yгoл ? и зaкpyчивaeт пpoтивoдeйcтвyющyю пpyжинy 4. Для быcтpoгo ycпoкoeния движeния пoдвижнoй чacти пpимeняют вoздyшныe ycпoкoитeли 6.
Элeктpoмaгнитныe пpибopы мoжнo пpимeнять для измepeний в цeпяx пocтoяннoгo и пepeмeннoгo тoкoв.
Элeктpoмaгнитныe пpибopы пpoщe пo кoнcтpyкции и дeшeвлe дpyгиx, нaдeжны в paбoтe и из-зa oтcyтcтвия тoкoпoдвoдoв к пoдвижнoй чacти, cпocoбны выдepживaть бoльшиe пepeгpyзки. Ocнoвнoe пpимeнeниe (в cилy мaлoй чyвcтвитeльнocти) измepeния в цeпяx пepeмeннoгo тoкa пoмышлeннoй чacтoты 50 и 400 Гц.
Пpeдeлы измepeния элeктpoмaгнитныx aмпepмeтpoв нa пepeмeннoм тoкe pacшиpяютcя c пoмoщью измepитeльнoгo тpaнcфopмaтopa тoкa; шyнтиpoвaниe нe пpимeняeтcя из-зa гpoмoздкocти шyнтa.
Принцип действия электродинамических приборов основан на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек с токами.
Применяются в цепях постоянного и переменного (в том числе несинусоидального) тока.
Расширение пределов измерения тока осуществляется с помощью измерительных трансформаторов тока.

http://xn—-etb8afbn2f.xn--p1ai/electrical-measurements/37-ustroystvo-ampermetrov-izmerenie-tokov-shunty.html

Школа электрика

Резисторы и измерительные шунты

Резисторами называют элемент в электрической цепи, который использует для работы свое электрическое сопротивление. Основными характеристиками резистора являются паразитная емкость и индуктивность, а также нелинейность вольт-амперной характеристики.
Резисторы активно используются в электронной аппаратуре, интегральных микросхемах или как дискретные компоненты.
Делятся резисторы по назначению на :

К резисторам специального назначения относятся:

Кроме того, деление происходит по:

характеру изменения сопротивления (постоянные, переменные регулировочные и построечные);

по способу защиты (вакуумные, изолированные, герметизированные, неизолированные);

по способу монтажа (печатного, навесного, для микросхем и модулей);

по вольт-амперной характеристике (линейные и нелинейные Последние в свою очередь делятся на варисторы, терморезисторы, фоторезисторы, магниторезисторы и тензорезисторы).

Рис.1 . Обозначение резисторов

Р ис. 2 . Обозначение переменных, подстроечных и нелинейных резисторов
Отдельно стоит отметить добавочные резисторы. Они используются в качестве измерительных преобразователей напряжения в ток. Их применяют в схемах вместе с вольтметрами для измерения показателей тока. Использование добавочных резисторов позволяет значительно расширить пределы измерения напряжения вольтметрами, ваттметрами, счетчиками энергии, фазометрами и другими механизмами, которые параллельно подключены в электрическую цепь.
При использовании добавочного резистора вместе с прибором подключение производится последовательно. Тогда измерительный ток I будет находиться следующим образом
I и = U / ( R и + R д),
где U – измеряемое напряжение, R и — сопротивление измерительного механизма, R д – сопротивление добавочного резистора.
Если предположить, что у вольтметра предел измерения U ном, а у измерительного механизма сопротивление будет равняться Rи, тогда за счет наличия добавочного резистора Rд можно расширить предел измерения в n раз, и при постоянстве тока сети I получаем следующее выражение:
Сделав преобразования, мы имеем:
Отсюда следует, что добавочное сопротивление всегда на n-1 раз больше измерительного сопротивления.
Дополнительные резисторы применяют в цепях постоянного и переменного тока. Для их изготовления используют манганитовую проволоку, которую наматывают на пластины или каркасы из изоляционного материала. В качестве последнего могут выступать полимеры, органическое волокно, бумага и т.д.
Если добавочный резистор будет работать при переменном токе, тогда его обмотка должна быть из бифилярного материала, чтобы можно было получить безреактивное сопротивление.
Достоинствами применения дополнительных резисторов являются расширение пределов измерения вольтметрами и уменьшение температурной погрешности, которая возникает в ходе работ.

Рис.3 . Добавочный резистор
Добавочные резисторы используются в переносных приборах и делаются секционными с несколькими пределами измерения. Кроме того, они делятся на внутренние и наружные.
Наружные, в свою очередь, делают отдельными блоками. Они бывают индивидуальные и калиброванные. Калиброванный подходит для использования с любым прибором, номинальный ток которого соответствует номинальному току резистора. Индивидуальный подходит только для того прибора, под который была произведена его градуировка.

Рис.4 . Калиброванный резистор
Калиброванные резисторы имеют свои классы точности, которые выполнены на номинальные токи от 0,5 до 30 мА. Максимальное напряжение, при котором можно использовать добавочные резисторы, — 30 кВт.
Еще одной разновидностью резисторов являются измерительные шунты, которые представляют собой самый простой измерительный преобразователь тока в напряжение.
В действительности шунт – это резистор с четырьмя зажимами. Два входных, на которые подводиться ток I, носят название токовых. Два выходных, на которых производят съем напряжения U, называют потенциальными. Именно к ним чаще всего присоединяется измерительный механизм прибора, с помощью которого производят замеры.
Характеризуют измерительный шунт номинальное значение входного тока и номинальное значение выходного напряжения. Из их соотношения можно найти номинальное сопротивление элемента:
Основное применение шунта – расширение пределов измерения тока с помощью измерительных приборов. При этом больше тока пропускают через элемент, а меньшая часть уходит на измерительный прибор. Из-за того что шунты обладают маленьким сопротивлением, их чаще всего используют в электрических цепях с постоянным током и в комплекте с магнитоэлектрическими измерительными приборами.

Рис. 5 . Производственный шунт
Если предположить, что в схеме находится измерительный механизм, подключенный паралельно, то зависимость тока проходящего через него с измеряемым током будет выглядеть так
I и = I (R ш /(R ш +R и )),
где R и – сопротивление измерительного механизма, Rш – сопротивление шунта.
Если перед нами стоит задача снизить измерительный ток в несколько n раз, тогда сопротивление шунта будет равно
где n = I/Iи и называется коэффициентом шунтирования.
Когда через шунт будет проходить небольшой ток, то его встраивают в корпус прибора. Такие элементы называют внутренними. Для магнитоэлектронных приборов, которые в процессе эксплуатации переносят, используемые шунты делают с несколькими пределами измерения.
Если ток будет большим, то шунты закрепляются снаружи на приборе. Такие элементы рассчитывают на падение напряжения и определенные токи.
Если шунт с прибором подключен в цепь с переменным током, то в ходе работы возникает дополнительная погрешность, которая зависит от изменения частоты и сопротивлением шунта и измерительного механизма.
Пример использование шунта для измерения

http://44kw.com/blogs/school/2291-rezistory-i-izmeritelnye-shunty

A rel=\»nofollow\»

Тема 4.2. Шунты и добавочные резисторы
Лекция 8 (2 часа)
Измерительные шунты и добавочные резисторы
План лекции:
Цель занятия:
Знать:

характеристики измерительного шунта;

виды различных шунтов;

для чего служат добавочные резисторы;

схему соединения измерительного механизма с добавочным резистором;

схему многопредельного вольтметра;

схему подключения многопредельных шунтов на небольшие токи.

Уметь:

чертить различные схемы соединения измерительного механизма с шунтом;

определять различные виды шунтов.

Рис. 8.1. Схема соединения измерительного механизма с шунтом
На рис. 8.1 приведена схема включения магнитоэлектрического механизма измерительного прибора с шунтом R_ш. Ток I_и протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током I зависимостью
где R_и – сопротивление измерительного механизма.
Если необходимо, чтобы ток I_и был в n раз меньше тока I, то сопротивление шунта должно быть:
Шунты изготовляют из манганина. Если шунт рассчитан на небольшой ток (до 30 А), то его обычно встраивают в корпус прибора (внутренние шунты). Для измерения больших токов используют приборы с наружными шунтами. В этом случае мощность, рассеиваемая в шунте, не нагревает прибор.
На рис. 8.2 показан наружный шунт на 2000 А Он имеет массивные наконечники из меди, которые служат для отвода тепла от манганиновых пластин, впаянных между ними. Зажимы шунта А и Б – токовые.
Измерительный механизм присоединяют к потенциальным зажимам В и Г, между которыми и заключено сопротивление шунта. При таком включении измерительного механизма устраняются погрешности от контактных сопротивлений.

Рис. 8.2. Наружный шунт
Наружные шунты обычно выполняются калиброванными, т. е. рассчитываются на определенные токи и падения напряжения. Калиброванные шунты должны иметь номинальное падение напряжения 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.
Для переносных магнитоэлектрических приборов на токи до 30 А внутренние шунты изготовляют на несколько пределов измерения.
На рис. 8.3, а, б показаны схемы многопредельных шунтов. Многопредельный шунт состоит из нескольких резисторов, которые можно переключать в зависимости от предела измерения рычажным переключателем (рис. 8.3, а) или путем переноса провода с одного зажима на другой (рис. 8.3, б).
При работе шунтов с измерительными приборами на переменном токе возникает дополнительная погрешность от изменения частоты, так как сопротивления шунта и измерительного механизма по-разному зависят от частоты.

Рис. 8.3. Схемы многопредельных измерительных шунтов: a – шунта с рычажным переключателем; б – шунта с отдельными выводами
Шунты разделяются на классы точности 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5. Число, определяющее класс точности, обозначает допустимое отклонение сопротивления шунта в процентах его номинального значения.

Добавочные резисторы являются измерительными преобразователями напряжения в ток, а на значение тока непосредственно реагируют измерительные механизмы вольтметров.
Добавочные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров различных систем и других приборов, имеющих параллельные цепи, подключаемые к источнику напряжения. Сюда относятся, например, ваттметры, счетчики энергии, фазометры и т. д.
Добавочный резистор включают последовательно с измерительным механизмом (рис. 8.4). Ток I_и в цепи, состоящий из измерительного механизма с сопротивлением R_и и добавочного резистора с сопротивлением R_д, составит:
где U – измеряемое напряжение.
Если вольтметр имеет предел измерения U_ном и сопротивление измерительного механизма R_и и при помощи добавочного резистора R_д надо расширить предел измерения в n раз, то, учитывая постоянство тока I_и, протекающего через измерительный механизм вольтметра, можно записать:
откуда R_д = R_и (n – 1)
Добавочные резисторы изготовляются обычно из изолированной манганиновой проволоки, намотанной на пластины или каркасы из изоляционного материала. Они применяются в цепях постоянного и переменного тока.

Рис. 8.4. Схема соединения измерительного механизма с добавочным резистором
Добавочные резисторы, предназначенные для работы на переменном токе, имеют бифилярную обмотку для получения безреактивного сопротивления.
При применении добавочных резисторов не только расширяются пределы измерения вольтметров, но и уменьшается их температурная погрешность. В переносных приборах добавочные резисторы изготовляются секционными на несколько пределов измерения (рис. 8.5).

Рис. 8.5. Схема многопредельного вольтметра
Добавочные резисторы бывают внутренние и наружные. Последние выполняются в виде отдельных блоков и подразделяются на индивидуальные и калиброванные. Индивидуальный резистор применяется только с тем прибором, который с ним градуировался. Калиброванный резистор может применяться с любым прибором, номинальный ток которого равен номинальному току добавочного резистора.

Изменение пределов измерения амперметра и вольтметра

(расчет шунтов и добавочных резисторов)
В практике электрических измерений встречается необходимость измерять токи, напряжения и другие величины в очень широком диапазоне их значений. Для измерения малых токов и напряжений используется гальванометр. Рассмотрим, каким образом можно расширить его возможности (пределы измерения) для измерения токов и напряжений.
Допустим, гальванометр может измерять максимальную силу тока I_г, а нам необходимо измерить силу тока I. Тогда ток I – I_г необходимо пропустить не через гальванометр (микроамперметр), а рядом, по параллельной цепи (рис. 8.6, а). Такую электрическую цепь, включаемую параллельно гальванометру и служащую для расширения пределов измерения амперметра, называют шунтом. В этом случае возникает необходимость рассчитать сопротивление шунта и проградуировать шкалу гальванометра в новых значениях силы тока.
Пусть I – сила тока, которую необходимо измерить, I_г – максимальная сила тока, которую может измерить гальванометр. Тогда I_ш = I – I_г – сила тока, которая должна протекать через шунт. Обозначим R_г – сопротивление гальванометра, R_ш – сопротивление шунта. По законам параллельного соединения проводников U_ш= U_г.
Здесь n = I/I_г – коэффициент шунтирования. Рассчитав по формуле сопротивление шунта, подбираем шунт. Для изготовления шунтов на небольшие токи используют провод из манганина, а на большие – манганиновые пластины (манганин обладает малым температурным коэффициентом сопротивления и поэтому сопротивление шунта почти не изменяется при нагревании протекающим током). Схема подключения многопредельных шунтов на небольшие токи показана на рисунке 8.6, б.
Рис. 8.6. Схема подключения многопредельных шунтов на небольшие токи
Шунты на токи до 30 А обычно встраивают внутрь прибора. Для измерения больших токов (до 6000 А) используют приборы с наружными шунтами. Наружные шунты имеют массивные наконечники из красной меди, к которым подключаются токовые и потенциальные зажимы. Шунт представляет собой четырехзажимный резистор. Два зажима шунта, к которым подводится ток, называются токовыми, а два зажима, с которых снимается напряжение, называются потенциальными. К потенциальным зажимам шунта подключается измерительный механизм. Схема подключения четырехзажимного шунта показана на рисунке 8.7.

Рис. 8.7. Схема подключения четырехзажимного шунта
Наружные шунты делают взаимозаменяемыми. Шунты в соответствии с ГОСТ могут иметь номинальное падение напряжения на потенциальных зажимах 10, 15, 30, 50, 60, 75, 300 мВ.
Для расширения пределов измерения гальванометра при использовании его в качестве вольтметра последовательно с гальванометром включают добавочный резистор (рис. 8.8, а). Рассчитаем сопротивление добавочного резистора.
Пусть U – напряжение, которое надо измерить вольтметром, U_г – максимальное напряжение, которое может измерить гальванометр. Тогда U_д= U – U_г – напряжение, которое должно падать на добавочном резисторе. Обозначим R_г – сопротивление гальванометра, R_д – сопротивление добавочного резистора. По законам последовательного соединения проводников I_г= I_д или U_г/R_г= U_д/R_д.
Отсюда с учетом напряжения на добавочном резисторе получим:
Рассчитав сопротивление добавочного резистора, выбирают соответствующий постоянный резистор с учетом его мощности рассеяния. Далее градуируют шкалу гальванометра в новых значениях напряжения. Добавочные резисторы бывают встраиваемые в корпус прибора и наружные. На рисунках 8.8, б и 8.8, в показаны различные способы подключения встроенных добавочных резисторов. Добавочные резисторы для работы на переменном токе должны иметь бифилярную намотку (проволочный резистор, имеющий бифилярную намотку, не обладает индуктивным сопротивлением).

Рис. 8.8. Способы подключения встроенных добавочных резисторов
Шунты и добавочные резисторы в основном применяют с магнитоэлектрическими измерительными механизмами.
Вопросы самопроверки:

Как включаются в электрическую цепь амперметр и вольтметр?

Какое сопротивление называется шунтирующим? Приведите формулу для расчета сопротивления шунта к амперметру.

В каких случаях амперметры включаются в измерительную цепь без шунтов, вольтметры – без добавочных сопротивлений?

В каких случаях применяются наружные и внутренние шунты?

Какие шунты называют многопредельными?

Приведите формулу расчета добавочного сопротивления к вольтметру.

Каково назначение шунтов и добавочных резисторов?

Перечислите способы подключения шунтов и добавочных резисторов.

Нарисуйте схему многопредельного вольтметра.

Как подразделяется диапазон измеряемых сопротивлений?

Назовите прямые и косвенные виды измерения сопротивлений.

Что лежит в основе выбора метода измерения сопротивления?