Измерительный механизм (ИМ) магнитоэлектрической системы рассчитан на ток Iи и напряжение Uи и имеет шкалу на н делений.
При решении задания необходимо:
1. Составить схему включения измерительного механизма с шунтом и дать вывод формулы rш.
2. Определить постоянную измерительного механизма по току СI, величину сопротивления шунта rш и постоянную амперметра С'I, если этим прибором нужно измерять ток Iн.
3. Определить мощность, потребляемую амперметром при номинальном значении тока Iн.
4. Составить схему включения измерительного механизма с добавочным сопротивлением и дать вывод формулы rд.
5. Определить постоянную измерительного механизма по напряжению Сu, величину добавочного сопротивления rд и постоянную вольтметра С'u, если этим прибором нужно измерять напряжение Uн.
6. Определить мощность, потребляемую вольтметром при номинальном значении напряжения Uн.
Исходные данные:
Вариант 0;
-Uи =45 мВ;
-Iи =5 мА;
-н = 50;
-Uн= 45 В.
-Iн =1,0 А.
Решение
1. Схема включения измерительного прибора с шунтом в случае масштабирования по току:
Рис.2.1.
Шунт является простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение. Он представляет собой четырёхзажимный резистор. К двум токовым зажимам подводится ток I, с двух потенциальных зажимов снимается напряжение U.
Шунты применяются для расширения пределов измерения ИМ по току, при этом большую часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую – через ИМ.
Ток Iи, протекающий через ИМ, связан с измерительным током Iн зависимостью:
где rи – сопротивление измерительного механизма.
Пусть необходимо измерить ток Iн в n раз больший тока измерительного механизма Iи, т. е.
n =IнIи .
Так как соединение параллельное, то можно записать Iн=Iш+Iи, но у нас Iн=Iи·n , тогда IN·n =Iш +Iи
.
Учитывая, что Iи =Urп и Iш= Urш получим:
.
Сократив на U, получим:
rш =rиn-1;
где n- коэффициент шунтирования.
2. Постоянная измерительного механизма по току определяется по формуле:
СI =Iиαн =550= 0,1 мАдел.
Величина сопротивления шунта определяется по формуле:
rш =rиn-1;
где
n =IнIи=10,005=200 и rи =UиIи =455=9 Ом;
соответственно:
rш =9200-1= 0,045 Ом.
Постоянная амперметра по току С'I при измерении этим прибором тока Iн=1,0 А равна:
СI =Iиαн =150= 0,02 Адел.
3. Мощность, потребляемая амперметром при номинальном значении тока Iн=1,0 А равна:
P = Iи2 rи = 0,00529 = 0,225 [мВт].
4. Схема включения измерительного прибора с добавочным сопротивлением в случае масштабирования по напряжению
Рис.2.2.
Добавочные резисторы являются измерительными преобразователями напряжения в ток, а на значение тока непосредственно реагируют измерительные механизмы стрелочных вольтметров