Расширение пределов измерения

Для расширения пределов измерения находят применение шунты, добавочные сопротивления и емкости, резистивные и емкостные делители напряжения, измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Расширение пределов измерения амперметров достигается включением шунта параллельно прибору. , где .

    Шунты применяются только в цепях постоянного тока с приборами МЭ системы.

    Для расширения пределов измерения вольтметра последовательно с сопротивлением рамки включается добавочное сопротивление :

, где .

     Добавочные резисторы можно использовать в цепях постоянного и переменного тока с приборами (mA и V) МЭ, ЭМ, ЭД, ФД систем и с приборами ЭС в цепях постоянного тока.

    С приборами ЭС системы обычно используют добавочные емкости, поскольку сам ЭС вольтметр является емкостью:

 , где .

     Для расширения пределов измерения по напряжению используются делители напряжения.

Уравнением делителя напряжения является уравнение, связывающее  и :

.

Обычно все резисторы, кроме , обозначают через . .

.

Напряжение  на выходе делителя является идеальным, чтобы его измерить к выходу делителя подключается вольтметр. Так как  вольтметр обладает собственным сопротивлением, то:

, отсюда

.

Напряжение . Т.е. возникает погрешность измерения, связанная с собственным сопротивлением вольтметра, которую можно вычислить по формуле:

      , .

С приборами ЭС системы употребляются емкостные делители напряжения.

,

и если емкость ЭС вольтметра , то

     .

     .

В цепях постоянного тока для расширения пределов измерения электростатического вольтметра применяется делитель напряжения, выполненный из проволочных или непроволочных сопротивлений:

                                        ,

откуда , где U - измеряемое напряжение, U_e - напряжение на зажимах вольтметра, .

В этой схеме сопротивление изоляции прибора должно быть значительно больше сопротивления r_1.

Измерительные трансформаторы тока применяются при измерении больших токов. У трансформаторов тока номинальный первичный ток больше номинального вторичного, поэтому в них число витков w₁<w₂.

                                     ,

где I₁ и I₂ - первичный и вторичный токи;

w₁ и w₂ - число витков в первичной и вторичной обмотках;

k₁ - действительный коэффициент трансформации трансформатора тока.

Определив по амперметру I₂, можно найти ток I₁ :

                                       .

На практике обычно пользуются номинальным коэффициентом трансформации:

                                         .

Тогда приближенное значение измеряемого тока равно:

                                      .

Относительная погрешность трансформатора тока, происходящая из-за неравенства действительного и номинального коэффициентов трансформации, может быть определена из следующего выражения:

                    .

Измерительные трансформаторы напряжения применяются при измерении больших напряжений. Первичное номинальное напряжение в трансформаторах напряжения всегда больше вторичного номинального напряжения, поэтому в них w₁>w₂:

                                     ,

где U₁ и U₂ - первичное и вторичное напряжения;

w₁ и w₂ - число витков в первичной и вторичной обмотках;

k_U - действительный коэффициент трансформации трансформатора напряжения;

Измеряемое напряжение равно:

U₁ = k_U ·U₂.

На практике обычно пользуются номинальным коэффициентом трансформации:

где k_Uн - номинальный коэффициент трансформации трансформатора напряжения;

U_1н, U_2н - номинальные значения первичного и вторичного напряжений, указанные на щитке трансформатора.

Приближенное значение измеряемого напряжения:

                                     .

Относительная погрешность трансформатора напряжения равна: