Aansluiting van een ampèremeter en een voltmeter in een direct en wisselstroomnetwerk

Gelijkstroom verandert niet van tijd in richting. Een voorbeeld is een batterij in een zaklamp of een radio, een batterij in een auto. We weten altijd waar het positieve stigma van de krachtbron is en waar het negatief is.

Wisselstroom Is een stroom die met een bepaalde periodiciteit van richting verandert. Dergelijke stroom vloeit in onze uitlaat wanneer we er een belasting op aansluiten. Er is geen positieve en negatieve pool, maar alleen fase en nul. De spanning bij nul is in potentiaal nabij aardpotentiaal. De potentiaal aan de fase-uitgang verandert van positief naar negatief met een frequentie van 50 Hz, wat betekent dat de stroom onder belasting 50 keer per seconde van richting verandert.

Gedurende een periode van oscillatie neemt de stroom toe van nul naar maximum, neemt dan af en gaat door nul, en dan vindt het omgekeerde proces plaats, maar met een ander teken.

AC ontvangen en verzenden is veel eenvoudiger dan direct: minder energieverlies en met behulp van transformatoren kunnen we eenvoudig de AC-spanning veranderen.

Bij het verzenden van een grote spanning is minder stroom vereist voor hetzelfde vermogen. Dit zorgt voor een subtieler argument. In lastransformatoren wordt het omgekeerde proces gebruikt - ze verlagen de spanning om de lasstroom te verhogen.

Gelijkstroom meting

In een elektrisch circuit meet stroom, is het noodzakelijk om de ampèremeter of milliameter in serie met de stroomontvanger in te schakelen. Om bovendien de invloed van het meetapparaat op de werking van de consument uit te sluiten, ampèremeter moet een zeer kleine interne weerstand hebben, zodat deze praktisch gelijk aan nul kan worden genomen, zodat de spanningsval over het apparaat eenvoudig kan worden verwaarloosd.

Het opnemen van een ampèremeter in het circuit is altijd in serie met de belasting. Als u de ampèremeter parallel aansluit op de belasting, parallel aan de stroombron, brandt of brandt de ampèremeter eenvoudig de bron, omdat alle stroom door de magere weerstand van het meetapparaat stroomt.

aftakking

De meetlimieten van ampèremeters die zijn ontworpen voor metingen in DC-circuits zijn uitbreidbaar door de ampèremeter niet rechtstreeks aan te sluiten op de meetspoel in serie met de belasting, maar door de meetspoel van de ampèremeter parallel aan de shunt aan te sluiten.

Door de spoel van het apparaat loopt dus altijd maar een klein deel van de gemeten stroom, waarvan het grootste deel door een in serie geschakelde shunt stroomt. Dat wil zeggen dat het apparaat de spanningsval daadwerkelijk meet bij de shunt van een bekende weerstand en de stroom zal direct evenredig zijn met deze spanning.

In de praktijk werkt de ampèremeter als een millivoltmeter. Omdat de schaal van het apparaat echter in ampères is verdeeld, ontvangt de gebruiker informatie over de grootte van de gemeten stroom. De bypass-coëfficiënt wordt meestal gekozen als een veelvoud van 10.

Shunts ontworpen voor stromen tot 50 ampère worden direct in de instrumentbehuizingen gemonteerd en shunts voor het meten van hoge stromen worden op afstand gemaakt, waarna het apparaat met sondes wordt verbonden met de shunt. Voor instrumenten die zijn ontworpen voor continu gebruik met een shunt, worden de schalen onmiddellijk ingedeeld in specifieke stroomwaarden, rekening houdend met de shuntcoëfficiënt, en hoeft de gebruiker niets meer te berekenen.

Als de shunt extern is, worden in het geval van een gekalibreerde shunt de nominale stroom en nominale spanning erop aangegeven: 45 mV, 75 mV, 100 mV, 150 mV.Voor stroommetingen wordt een dergelijke shunt zodanig gekozen dat de pijl maximaal afwijkt van de gehele schaal, dat wil zeggen dat de nominale spanningen van de shunt en het meetapparaat hetzelfde moeten zijn.

Als we het hebben over een individuele shunt voor een bepaald apparaat, dan is alles natuurlijk eenvoudiger. Volgens nauwkeurigheidsklassen zijn shunts onderverdeeld in: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2 en 0,5 - dit is de toelaatbare fout in fracties van een procent.

Shunts zijn gemaakt van metalen met een lage temperatuurcoëfficiënt en met een aanzienlijke weerstand: constantan, nikkel, manganine, zodat wanneer de stroom die door de shunt stroomt deze verwarmt, dit geen invloed heeft op de meetwaarden van het apparaat. Om de temperatuurfactor tijdens metingen te verlagen, is een extra weerstand van hetzelfde materiaal in serie opgenomen met de spoel van de ampèremeter.

DC-spanningsmeting

dat meet constante spanning tussen twee punten van het circuit, parallel aan het circuit, tussen deze twee punten, sluit u een voltmeter aan. De voltmeter wordt altijd parallel aan de ontvanger of bron ingeschakeld. En zodat de aangesloten voltmeter de werking van het circuit niet beïnvloedt, geen afname van de spanning veroorzaakt, geen verliezen veroorzaakt, moet deze een voldoende hoge interne weerstand hebben zodat de stroom door de voltmeter kan worden verwaarloosd.

Extra weerstand

En om het meetbereik van de voltmeter te vergroten, is een extra weerstand in serie verbonden met de werkwikkeling, zodat slechts een deel van de gemeten spanning rechtstreeks op de meetwikkeling van het apparaat valt, in verhouding tot zijn weerstand. En met de bekende waarde van de weerstand van de extra weerstand, wordt de totale gemeten spanning die in dit circuit werkt gemakkelijk bepaald door de spanning die erop wordt geregistreerd. Dit is hoe alle klassieke voltmeters werken.

De coëfficiënt die resulteert uit de toevoeging van een extra weerstand laat zien hoe vaak de gemeten spanning groter is dan de spanning die kan worden toegeschreven aan de meetspoel van het apparaat. Dat wil zeggen dat de meetlimieten van het apparaat afhankelijk zijn van de waarde van de extra weerstand.

Een extra weerstand is ingebouwd in het apparaat. Om de invloed van de omgevingstemperatuur op de metingen te verminderen, is een extra weerstand gemaakt van een materiaal met een lage temperatuurcoëfficiënt. Omdat de weerstand van de extra weerstand vele malen groter is dan de weerstand van het apparaat, is de weerstand van het meetmechanisme van het apparaat daardoor niet afhankelijk van de temperatuur. De nauwkeurigheidsklassen van de extra weerstanden worden op dezelfde manier uitgedrukt als de nauwkeurigheidsklassen van shunts - in procentfracties wordt de foutwaarde aangegeven.

Om het meetbereik van voltmeters verder uit te breiden, worden spanningsdelers gebruikt. Dit wordt gedaan zodat bij het meten van de spanning op het apparaat overeenkomt met de nominale waarde van het apparaat, dat wil zeggen dat het de limiet op zijn schaal niet overschrijdt. De delende factor van de spanningsdeler is de verhouding tussen de ingangsspanning van de deler en de uitgang, de gemeten spanning. De delingscoëfficiënt is gelijk aan 10, 100, 500 of meer, afhankelijk van de mogelijkheden van de gebruikte voltmeter. De verdeler introduceert geen grote fout als de weerstand van de voltmeter ook hoog is en de interne weerstand van de bron klein is.

AC meting

Om de AC-parameters met het instrument nauwkeurig te meten, is een meettransformator vereist. De meettransformator die wordt gebruikt voor meetdoeleinden biedt ook personeel veiligheid omdat de transformator galvanische isolatie van het hoogspanningscircuit bereikt. Over het algemeen verbieden veiligheidsmaatregelen het aansluiten van elektrische apparaten zonder dergelijke transformatoren.

Het gebruik van meettransformatoren stelt u in staat om de meetlimieten van apparaten uit te breiden, dat wil zeggen dat het mogelijk wordt om grote spanningen en stromen te meten met behulp van laagspannings- en laagstroomapparaten. Er zijn dus twee soorten transformatoren: spanningstransformatoren en stroomtransformatoren.

Spanningstransformator

Een spanningstransformator wordt gebruikt om wisselspanning te meten. Dit is een step-down transformator met twee wikkelingen, waarvan de primaire wikkeling is verbonden met twee punten van het circuit, waartussen de spanning moet worden gemeten en de secundaire - rechtstreeks naar de voltmeter. Meettransformatoren in de diagrammen worden weergegeven als gewone transformatoren.

Een transformator zonder een geladen secundaire wikkeling werkt in de inactieve modus en wanneer een voltmeter is aangesloten, waarvan de weerstand hoog is, blijft de transformator praktisch in deze modus en daarom kan de gemeten spanning worden beschouwd als evenredig met de spanning die wordt toegepast op de primaire wikkeling, rekening houdend met de transformatiecoëfficiënt gelijk aan de verhouding van het aantal windingen in zijn secundaire en primaire wikkelingen.

Op deze manier kan een hoge spanning worden gemeten, terwijl een kleine veilige spanning op het apparaat wordt toegepast. Het blijft om de gemeten spanning te vermenigvuldigen met de transformatiecoëfficiënt van de spanningsmeettransformator.

Die voltmeters die oorspronkelijk werden ontworpen om met spanningstransformatoren te werken, hebben een schaalverdeling waarbij rekening wordt gehouden met de transformatiecoëfficiënt, waarna de waarde van de gewijzigde spanning onmiddellijk op de schaal zichtbaar is zonder aanvullende berekeningen.

Om de veiligheid tijdens het werken met het apparaat te vergroten, in geval van schade aan de isolatie van de meettransformator, worden eerst een van de klemmen van de secundaire wikkeling van de transformator en zijn frame geaard.

Stroomtransformatoren meten

Meetstroomtransformatoren worden gebruikt om ampères op AC-circuits aan te sluiten. Dit zijn step-up transformatoren met dubbele wikkeling. De primaire wikkeling is in serie verbonden met het gemeten circuit en de secundaire met de ampèremeter. De weerstand in het ampèremetercircuit is klein en het blijkt dat de stroomtransformator bijna in de kortsluitmodus werkt, terwijl kan worden aangenomen dat de stromen in de primaire en secundaire wikkelingen op elkaar betrekking hebben als het aantal windingen in de secundaire en primaire wikkelingen.

Door een geschikte omloopverhouding te selecteren, kunnen significante stromen worden gemeten, terwijl stromen die voldoende klein zijn altijd door het apparaat zullen stromen. Het blijft om de in de secundaire wikkeling gemeten stroom te vermenigvuldigen met de transformatiecoëfficiënt. Die ampèremeters die zijn ontworpen voor continu gebruik samen met stroomtransformatoren hebben een schaalverdeling die rekening houdt met de transformatiecoëfficiënt, en de waarde van de gemeten stroom kan gemakkelijk van de schaal van het apparaat worden afgelezen zonder berekeningen. Om de veiligheid van het personeel te vergroten, worden eerst een van de klemmen van de secundaire wikkeling van de meetstroomtransformator en het frame ervan geaard.

In veel toepassingen zijn busmeetstroomtransformatoren handig, waarbij het magnetische circuit en de secundaire wikkeling worden geïsoleerd en zich binnen de bus bevinden, door het venster waarvan een koperen bus met een gemeten stroom passeert.

De secundaire wikkeling van een dergelijke transformator wordt nooit opengelaten, omdat een sterke toename van de magnetische flux in het magnetische circuit niet alleen kan leiden tot de vernietiging ervan, maar ook EMV kan induceren die gevaarlijk is voor personeel op de secundaire wikkeling. Om een ​​veilige meting uit te voeren, wordt de secundaire wikkeling geshunt met een weerstand van bekende waarde, waarbij de spanning evenredig zal zijn met de gemeten stroom.

Twee soorten fouten zijn kenmerkend voor meettransformatoren: hoek- en transformatiecoëfficiënt. De eerste hangt samen met een afwijking van de fasehoek van de primaire en secundaire wikkelingen van 180 °, wat leidt tot onnauwkeurige metingen van de wattmeters.Wat betreft de fout in verband met de transformatiecoëfficiënt, deze afwijking toont de nauwkeurigheidsklasse: 0,2, 0,5, 1, enz., Als een percentage van de nominale waarde.