Вимірювальні перетворювачі
|
В електротехніці використовують наступні перетворювачі: шунти й додаткові опори; вимірювальні трансформатори струму й напруги; перетворювачі роду струму. |
Вимірювальні перетворювачі являють собою численну групу засобів вимірювань, призначених для перетворення вимірюваної фізичної величини Х у зручну для реєстрації величину (як правило, напругу або струм) Y (рис.7.8).
Шунти - це резистори, включені послідовно до кола вимірюваного струму й паралельно з вимірювальним механізмом.
Затискачі шунта, до яких підводять струм, називають струмовими затискачами. На схемах позначаються (*). Затискачі, до яких приєднують вимірювальний механізм, називають потенційними, на рис. 7.9 позначені (V). Шунти характеризуються номінальними значеннями вхідного струму й вихідної напруги. Відношення номінальної напруги до номінального струму визначається номінальним опором шунтів.
Номінальний струм у колі визначають як
|
R |
|
R |
|
Ш |
|
пр |
|
+1 |
|
Тпр = Т |
|
Т = Т |
|
Т пр 'р |
|
(7.12) |
|
пр |
|
Rnp + Rm |
|
V Rm |
|
R |
|
пр |
|
+1 - коефіцієнт, що називається шунтувальним множником. Він |
|
де р |
|
R |
|
m |
показує у скільки разів вимірюваний струм у колі більший за струм приладу, або у скільки разів розширюється межа вимірювання струму:
Р = . (7.13)
Т
пр
|
R = Rnp Rm =---- 7 Р -1 |
З (7.12) можна одержати співвідношення для визначення опору шунта
(7.14)
Шунти бувають: внутрішні й зовнішні; одно - й багатомежеві (рис.7.10). За точністю їх ділять на класи: 0,02; 0,05; 0,16; 0,2; 0,5; 1.
Застосовують шунти, як правило, в колах постійного струму. На змінному струмі розподіл струму в паралельних гілках залежить від індуктивності та частоти, що вносить додаткову похибку у вимірювання.
Додаткові опори застосовують для розширення меж вимірювання напруги. Їх включають послідовно з вимірювальним механізмом (рис.7.11).
Відповідно до рис.7.11 можемо записати
|
U = Uпр + UД = Тпр (Rnp + RД ) (7.15) З (7.15) можемо визначити значення додаткового опору
Рис.7.10 - Схема багатомежевого шунта |
|
U -1 ■ R R = U пр пр = Rnp (I - 1), |
|
|
|
1Д |
|
де р = U/UnP - коефіцієнт розподілу за напругою. |
|
Рис.7.11 - Схема включення додаткового опору |
|
It |
|
номінальні струми: 0,5; 1; 3; 5; 7; 15 А і на 30 мА.
Рис.7.12 - Схема багатомежевого додаткового резистора |
Вимірювальні трансформатори струму й напруги використовують як перетворювачі великих змінних струмів і напруг у відносно малі струми й напруги (див. розділ 9.6), припустимі для вимірювання приладами з невеликими стандартними номінальними значеннями (наприклад, 5 А, 100 В).
За схемою включення у вимірювальне коло (рис.7.13) і за умовами роботи трансформатори струму й напруги відрізняються один від одного. У трансформаторів струму первинну обмотку включають у вимірювальне коло послідовно. Первинну обмотку трансформатора напруги включають у вимірювальне коло паралельно. До вторинної обмотки приєднують прилади: амперметр або вольтметр відповідно.
За показаннями приладів, включених у вторинні обмотки, можна встановити значення вимірюваних величин. Для цього необхідно їхні показання помножити на номінальні коефіцієнти трансформації (вказані в паспортах трансформаторів): для трансформатора струму
|
1H |
|
2 H |
ІН
для трансформатора напруги
|
Рис.7.13 - Схеми включення трансформаторів струму і напруги |
Дійсні коефіцієнти трансформації ки і к залежать від значень опорів вторинного кола, напруги й струму в первинному колі. Через це виникають похибки за коефіцієнтом трансформації:
|
ки — к UH |
U кТ кТ
|
(7.19) |
U • 100%, Sj — ^—- • 100%
ки кт
Вимірювані струм Т1 і напругу U1 визначають за формулами
Т1 — KJ 2, U1 — кини 2 .
(7.20)
Автотрансформатори використовують для перетворення в колах змінного струму однієї змінної напруги на іншу (див. також розділ 9.5). Вони мають одну обмотку, намотану на осердя. Звичайно витки w1 розраховують на напругу 220 В. Частину витків у цій обмотці відділяють за допомогою повзунка, ці витки є витками вторинної обмотки w2. При русі повзунка напруга u2 змінюється від нуля до напруги мережі u1 (рис.7.14).
|
Рис.7.14 - Схема автотрансформатора |
