Измерения постоянных напряжений и токов, страница 2

Рис. 4 Схема однопредельного магнитоэлектрического вольтметра

Значение сопротивления для измерения напряжения определяется по формуле

, где I – ток полного отклонения стрелки прибора, - сопротивление механизма. Если имеется вольтметр, имеющий верхний предел измерения U1, то можно изменить этот предел, включив другой добавочный резистор , значение которого рассчитывается по формуле

, где RB – внутренне сопротивление вольтметра, n –коэффициент расширения предела измерения вольтметра,

, где U2 – новый верхний предел измерения напряжения. Внутреннее сопротивление магнитоэлектрического вольтметра определяется в основном сопротивлением добавочного резистора и колеблется в пределах от единиц до пятидесяти килоом на вольт. Так, например, вольтметр с верхним пределом измерения 10 В может иметь внутреннее сопротивление 500 кОм, что является очень хорошим показателем для электромеханических приборов. Схема многопредельного магнитоэлектрического вольтметра приведена на рис.5.

Рис.5 Схема многопредельного магнитоэлектрического вольтметра

У высокоточных приборов добавочные резисторы изготовляются из манганиновой изолированной проволоки, которая наматывается на каркасы в виде катушек или пластин. У менее точных приборов применяются непроволочные резисторы. Применяются внутренние, встроенные в корпус вольтметра (чаще всего), и наружные добавочные резисторы. Уравнение магнитоэлектрического измерительного механизма имеет вид

, где - чувствительность прибора по напряжению, - угол поворота подвижной части прибора. Из этого уравнения следует, что шкала прибора линейна. Достоинствами магнитоэлектрических вольтметров являются: высокая точность, высокая чувствительность, малое собственное потребление из измерительной цепи, линейная шкала, нечувствительность к внешним магнитным полям.

3.2. Электромеханические приборы других систем

Измерять постоянные напряжения можно также приборами электромагнитной, электродинамической и электростатической систем. Вольтметры этих систем выпускаются в виде переносных и в виде щитовых приборов. Вольтметры электромагнитной и электродинамической систем выпускаются для измерений в диапазоне от десятых долей вольта до сотен вольт. Переносные приборы этих систем имеют в основном высокий класс точности: 0,1; 0,2; 0,5, а щитовые низкий 1,0; 1,5; 2,5. Эти приборы имеют низкую чувствительность по сравнению с магнитоэлектрическими приборами и довольно большое потребление энергии из измеряемой цепи (до 10 Вт). Поэтому такие вольтметры применяют для измерения напряжения в основном в сильноточных цепях (в цепях питания). Электростатические вольтметры могут измерять напряжения от единиц до сотен тысяч вольт. Они выпускаются в виде переносных и щитовых приборов классов точности: 0,5; 1,0; 1,5. Большим достоинством электростатических вольтметров является то, что они имеют очень большое входное сопротивление 10 10…10 12 Ом (это, фактически, сопротивление изоляции). Но несмотря на это преимущество, на практике электростатические вольтметры используются редко, в основном для измерения очень больших напряжений, ведь непосредственно на прибор можно подавать десятки и сотни тысяч вольт, что совершенно недопустимо для других типов вольтметров.

4. ЦИФРОВЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ ТОКОВ

Структурная схема цифрового амперметра выглядит следующим образом (рис.6):

Рис. 6 Структурная схема цифрового амперметра

Первым блоком является преобразователь тока в напряжение, который представляет собой, в многопредельном амперметре, набор шунтов – низкоомных высокоточных резисторов, напряжение на которых пропорционально значению измеряемого тока . Схема такого однопредельного преобразователя приведена на рис.7.

Рис.7 Схема преобразователя тока в напряжение