Collegamento di un amperometro e un voltmetro in una rete a corrente continua e alternata

Corrente continua non cambia direzione nel tempo. Un esempio è una batteria in una torcia o una radio, una batteria in un'auto. Sappiamo sempre dove si trova lo stigma positivo della fonte di alimentazione e dove è negativo.

Corrente alternata È una corrente che cambia la direzione del movimento con una certa periodicità. Tale corrente scorre nella nostra presa quando colleghiamo un carico ad essa. Non esiste un polo positivo e negativo, ma solo fase e zero. La tensione a zero è vicina nel potenziale al potenziale di terra. Il potenziale all'uscita di fase cambia da positivo a negativo con una frequenza di 50 Hz, il che significa che la corrente sotto carico cambierà direzione 50 volte al secondo.

Durante un periodo di oscillazione, la corrente aumenta da zero al massimo, quindi diminuisce e passa attraverso zero, quindi ha luogo il processo inverso, ma con un segno diverso.

La ricezione e la trasmissione di corrente alternata è molto più semplice della diretta: meno perdite di energia Con l'aiuto dei trasformatori, possiamo facilmente modificare la tensione CA.

Quando si trasmette una grande tensione, è necessaria meno corrente per la stessa potenza. Ciò consente un argomento più sottile. Nei trasformatori di saldatura viene utilizzato il processo inverso: abbassano la tensione per aumentare la corrente di saldatura.

Misura della corrente continua

A in un circuito elettrico misurare la corrente, è necessario accendere l'amperometro o il milliammetro in serie con il ricevitore di potenza. Inoltre, al fine di escludere l'influenza del dispositivo di misurazione sul funzionamento del consumatore, amperometro deve avere una resistenza interna molto piccola, in modo che possa praticamente essere presa pari a zero, in modo che la caduta di tensione attraverso il dispositivo possa essere semplicemente trascurata.

L'inclusione di un amperometro nel circuito è sempre in serie con il carico. Se si collega l'amperometro parallelamente al carico, parallelo alla fonte di alimentazione, l'amperometro semplicemente brucia o brucia la sorgente, poiché tutta la corrente scorrerà attraverso la scarsa resistenza del dispositivo di misurazione.

derivazione

I limiti di misurazione degli amperometri progettati per le misurazioni nei circuiti CC sono espandibili collegando l'amperometro non direttamente alla bobina di misurazione in serie con il carico, ma collegando la bobina di misurazione dell'amperometro parallelamente allo shunt.

Quindi, solo una piccola parte della corrente misurata passerà sempre attraverso la bobina del dispositivo, la cui parte principale scorrerà attraverso uno shunt collegato in serie. Cioè, il dispositivo misurerà effettivamente la caduta di tensione sullo shunt di una resistenza nota e la corrente sarà direttamente proporzionale a questa tensione.

In pratica, l'amperometro funzionerà come un millivoltmetro. Tuttavia, poiché la scala del dispositivo è graduata in ampere, l'utente riceverà informazioni sull'entità della corrente misurata. Il coefficiente di bypass viene generalmente scelto come multiplo di 10.

Gli shunt progettati per correnti fino a 50 ampere sono montati direttamente negli alloggiamenti dello strumento e gli shunt per la misurazione di correnti elevate vengono resi remoti, quindi il dispositivo viene collegato allo shunt con sonde. Per gli strumenti progettati per il funzionamento continuo con uno shunt, le scale vengono immediatamente classificate in valori di corrente specifici, tenendo conto del coefficiente di shunt e l'utente non deve più calcolare nulla.

Se lo shunt è esterno, quindi nel caso di uno shunt calibrato, la corrente nominale e la tensione nominale sono indicate su di esso: 45 mV, 75 mV, 100 mV, 150 mV.Per le misurazioni attuali, viene scelto uno shunt in modo che la freccia si discosti al massimo: l'intera scala, cioè le tensioni nominali dello shunt e il dispositivo di misurazione dovrebbero essere le stesse.

Se stiamo parlando di uno shunt individuale per un particolare dispositivo, allora tutto, ovviamente, è più semplice. Secondo le classi di precisione, gli shunt sono divisi in: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2 e 0,5 - questo è l'errore consentito in frazioni di una percentuale.

Gli shunt sono fatti di metalli con un coefficiente di resistenza a bassa temperatura e con resistività significativa: costantana, nichel, manganina, in modo che quando la corrente che scorre attraverso lo shunt lo riscalda, ciò non influirebbe sulle letture del dispositivo. Per ridurre il fattore di temperatura durante le misurazioni, un resistore aggiuntivo da un materiale dello stesso tipo è incluso in serie con la bobina dell'amperometro.

Misurazione della tensione DC

che misurare la tensione costante tra due punti del circuito, parallelo al circuito, tra questi due punti, collegare un voltmetro. Il voltmetro è sempre acceso parallelamente al ricevitore o alla sorgente. E in modo che il voltmetro collegato non influenzi il funzionamento del circuito, non causi una diminuzione della tensione, non causi perdite, deve avere una resistenza interna sufficientemente elevata in modo che la corrente attraverso il voltmetro possa essere trascurata.

Resistenza aggiuntiva

E per espandere la gamma di misurazione del voltmetro, un resistore aggiuntivo è collegato in serie con il suo avvolgimento di lavoro in modo che solo una parte della tensione misurata ricada direttamente sull'avvolgimento di misurazione del dispositivo, in proporzione alla sua resistenza. E con il valore noto della resistenza del resistore aggiuntivo, la tensione totale misurata che agisce in questo circuito è facilmente determinata dalla tensione registrata su di esso. Ecco come funzionano tutti i voltmetri classici.

Il coefficiente risultante dall'aggiunta di un resistore aggiuntivo mostrerà quante volte la tensione misurata è maggiore della tensione per bobina di misurazione del dispositivo. Cioè, i limiti di misurazione del dispositivo dipendono dal valore del resistore aggiuntivo.

Un resistore aggiuntivo è integrato nel dispositivo. Per ridurre l'influenza della temperatura ambiente sulle misurazioni, un resistore aggiuntivo è realizzato in un materiale con un coefficiente di resistenza a bassa temperatura. Poiché la resistenza del resistore aggiuntivo è molte volte maggiore della resistenza del dispositivo, di conseguenza la resistenza del meccanismo di misurazione del dispositivo non dipende dalla temperatura. Le classi di precisione dei resistori aggiuntivi sono espresse allo stesso modo delle classi di precisione degli shunt: in frazioni percentuali viene indicato il valore di errore.

Per espandere ulteriormente la gamma di misurazione dei voltmetri, vengono utilizzati i divisori di tensione. Questo viene fatto in modo che quando si misura la tensione sul dispositivo corrisponda al valore nominale del dispositivo, cioè non superi il limite sulla sua scala. Il fattore di divisione del divisore di tensione è il rapporto tra la tensione di ingresso del divisore e l'uscita, la tensione misurata. Il coefficiente di divisione è preso uguale a 10, 100, 500 o più, a seconda delle capacità del voltmetro utilizzato. Il divisore non introduce un grosso errore se anche la resistenza del voltmetro è alta e la resistenza interna della sorgente è piccola.

Misurazione AC

Per misurare accuratamente i parametri AC con lo strumento, è necessario un trasformatore di misurazione. Il trasformatore di misura utilizzato a fini di misurazione fornisce anche sicurezza al personale, poiché il trasformatore ottiene l'isolamento galvanico dal circuito ad alta tensione. In generale, le precauzioni di sicurezza vietano il collegamento di apparecchi elettrici senza tali trasformatori.

L'uso di trasformatori di misurazione consente di espandere i limiti di misurazione dei dispositivi, ovvero diventa possibile misurare grandi tensioni e correnti utilizzando dispositivi a bassa e bassa corrente. Quindi, i trasformatori di misurazione sono di due tipi: trasformatori di tensione e trasformatori di corrente.

Trasformatore di tensione

Un trasformatore di tensione viene utilizzato per misurare la tensione alternata. Questo è un trasformatore step-down con due avvolgimenti, il cui avvolgimento primario è collegato a due punti del circuito, tra i quali è necessario misurare la tensione, e il secondario - direttamente al voltmetro. I trasformatori di misura negli schemi sono rappresentati come normali trasformatori.

Un trasformatore senza un avvolgimento secondario caricato funziona in modalità inattiva e quando è collegato un voltmetro, la cui resistenza è elevata, il trasformatore rimane praticamente in questa modalità, quindi la tensione misurata può essere considerata proporzionale alla tensione applicata all'avvolgimento primario, tenendo conto del coefficiente di trasformazione pari al rapporto del numero di giri nei suoi avvolgimenti secondari e primari.

In questo modo è possibile misurare un'alta tensione, mentre al dispositivo viene applicata una piccola tensione di sicurezza. Resta da moltiplicare la tensione misurata per il coefficiente di trasformazione del trasformatore di misurazione della tensione.

Quei voltmetri originariamente progettati per funzionare con trasformatori di tensione hanno una graduazione della scala che tiene conto del coefficiente di trasformazione, quindi il valore della tensione modificata è immediatamente visibile sulla scala senza calcoli aggiuntivi.

Al fine di aumentare la sicurezza quando si lavora con il dispositivo, in caso di danni all'isolamento del trasformatore di misura, uno dei terminali dell'avvolgimento secondario del trasformatore e il suo telaio vengono prima messi a terra.

Trasformatori di corrente di misurazione

I trasformatori di corrente di misurazione vengono utilizzati per collegare gli amperometri ai circuiti CA. Questi sono trasformatori step-up a doppio avvolgimento. L'avvolgimento primario è collegato in serie al circuito misurato e il secondario all'amperometro. La resistenza nel circuito dell'amperometro è piccola e si scopre che il trasformatore di corrente funziona quasi nella modalità di cortocircuito, mentre si può presumere che le correnti negli avvolgimenti primario e secondario siano correlate tra loro come il numero di giri negli avvolgimenti secondario e primario.

Selezionando un adeguato rapporto di giri, è possibile misurare correnti significative, mentre correnti sufficientemente piccole scorreranno sempre attraverso il dispositivo. Resta da moltiplicare la corrente misurata nell'avvolgimento secondario per il coefficiente di trasformazione. Gli amperometri progettati per il funzionamento continuo insieme ai trasformatori di corrente hanno una graduazione di scale che tengono conto del coefficiente di trasformazione e il valore della corrente misurata può essere facilmente letto dalla scala del dispositivo senza calcoli. Al fine di aumentare la sicurezza del personale, uno dei terminali dell'avvolgimento secondario del trasformatore di corrente di misurazione e il suo telaio vengono prima messi a terra.

In molte applicazioni, i trasformatori di corrente delle boccole sono convenienti, in cui il circuito magnetico e l'avvolgimento secondario sono isolati e situati all'interno della boccola, attraverso la finestra di cui passa un bus di rame con una corrente misurata.

L'avvolgimento secondario di un tale trasformatore non viene mai lasciato aperto, perché un forte aumento del flusso magnetico nel circuito magnetico non può solo portare alla sua distruzione, ma anche indurre EMF sull'avvolgimento secondario, che è pericoloso per il personale. Al fine di eseguire una misura sicura, l'avvolgimento secondario viene deviato con un resistore di potenza nota, la cui tensione sarà proporzionale alla corrente misurata.

Due tipi di errori sono caratteristici della misurazione dei trasformatori: angolare e coefficiente di trasformazione. Il primo è associato a una deviazione dell'angolo di fase degli avvolgimenti primario e secondario da 180 °, che porta a letture imprecise dei wattmetri.Per quanto riguarda l'errore associato al coefficiente di trasformazione, questa deviazione mostra la classe di precisione: 0,2, 0,5, 1, ecc., In percentuale del valore nominale.