Вимірювання сили струму

§ 73. Вимірювання сили струму. Розширення меж вимірювання амперметра

Для вимірювання сили струму в електричних ланцюгах служать амперметри, міліамперметри і мікроамперметра різних систем. Їх включають в ланцюг послідовно, і через прилад проходить весь струм, що протікає в ланцюзі.

При різних електричних вимірах вельми важливо, щоб вимірювальний прилад якомога менше змінював електричний режим ланцюга, в яку його включають. З цієї причини амперметр повинен володіти незначною опором у порівнянні з опором ланцюга. Нехай в електричний ланцюг включений джерело електричної енергії, напруга якого U = 10 в. Опір споживача r п = 20 ом. У цьому ланцюзі, відповідно до закону Ома, ток

Припустимо, що обмотка миллиамперметра, яким слід виміряти струм, має опір r a = 30 ом. Тоді при включенні приладу в ланцюг в ній встановиться струм

Таким чином, якщо включити в ланцюг прилад з великим опором, то порушиться її електричний режим і сила струму буде виміряна з помилкою на 0,3 а.

Цей приклад підтверджує, що бажано вимірювати силу струму в ланцюзі таким приладом, у якого власне опір найменше. Приєднувати амперметр до полюсів джерела струму без навантаження не можна. Це пояснюється тим, що по обмотці амперметра, що має малий опір, в даному випадку пройде великий струм і вона може перегоріти. З тієї ж причини не можна включати амперметр паралельно навантаженні. За обмотці і окремих елементах приладів деяких систем з метою уникнення можливості їх псування не можна пропустити скільки-небудь значний струм. Зокрема, це відноситься до спіральним пружинам і рухомий котушці магнітоелектричного приладу.

Якщо такий вимірювальний прилад потрібно пристосувати для вимірювання значної сили струму - розширити межі вимірювання амперметра, то він забезпечується шунтом.

Шунт - це відносно невелика, але точно відоме опір (r ш), яке приєднується паралельно вимірювального механізму. Схема включення амперметра з шунтом показана на рис. 87. При такому включенні шунта з n частин струму, що протікає в ланцюзі, через прилад проходить лише одна його частина, а через шунт - інші n - 1 частин. Це відбувається тому, що опір шунта менше опору амперметра в n - 1 раз. Число n показує, у скільки разів потрібно збільшити межу вимірювання амперметра. Таким чином, шунт служить для розширення меж вимірювання приладу.

Нехай амперметр дозволяє вимірювати силу струму I a = 5 а. а в даному випадку необхідно цим приладом виміряти силу струму I = 30 а. Значить, потрібно збільшити межу вимірювання приладу вСопротівленіе шунта, який треба приєднати паралельно амперметрі, щоб забезпечити таке розширення меж вимірювання, можна визначити за формулою

Якщо опір амперметра r a = 0,15 ом. то опір шунта

Після приєднання шунта до приладу кожний розподіл шкали приладу буде відповідати величині, в n разів більшою, ніж вказана на ній. У нашому випадку, якщо стрілка приладу з шунтом встановиться на розподілі 5. це означає, що в ланцюзі протікає струм I = 5 · n = 5 · 6 = 30 а.

Шунт повинен мати чотири затиску, це необхідно для усунення впливу на опір шунта перехідних опорів контактів. Шунти виготовляють з манганина - сплаву, у якого температурний коефіцієнт опору практично дорівнює нулю.