Измерение токов

Для измерения тока, текущего в электрической цепи, измерительный прибор РА включают последовательно (рис. 4), т. е. в разрыв цепи, чтобы через прибор шел весь измеряемый ток. При этом надо помнить, что измеряемый ток не должен превышать тока полного отклонения стрелки измерительного прибора 1„, иначе стрелка будет «зашкаливать», измерения станут невозможными и даже опасными — измерительный механизм прибора может выйти из строя.

Для измерения тока, превышающего ток 1„ прибора, параллельно ему включают резистор Ru, (рис. 5). В этом случае измеряемый ток идет не только через измерительный прибор РА, например микроамперметр, но и через резистор Rm, называемый в данном случае шунтом, причем доля тока, протекающего через него, тем больше, чем меньше его сопротивление по сравнению с сопротивлением рамки прибора R„. В результате ток через измерительный прибор уменьшается и стрелка прибора отклоняется на меньший угол.

Сопротивление шунта Rra, зависящее от выбранного предела измерения и параметров измерительного прибора, рассчитывают по формуле

где Iп — выбранный предел измерения. Электрические величины, подставляемые в формулу, должны быть выражены в вольтах (В), амперах (А) и омах (Ом).

Предположим, имеется микроамперметр М24 с такими (округленными для упрощения расчета) параметрами: 1„ = 100 мкА (0,0001 А), Я„=1000 Ом. Каково должно быть сопротивление шунта, чтобы таким прибором можно было измерять токи до 100 мА (0,1 А)?  

  

Чтобы с помощью одного и того же микроамперметра можно было измерять токи, различающиеся в сотни и тысячи раз, к нему надо подключать

шунты разных сопротивлений (точнее, прибор к различным шунтам, так как первым в цепь должен включаться шунт, а к нему уже подключаться измерительный прибор, а не наоборот). Получится многопредельный измеритель тока.

Для превращения микроамперметра в многопредельный измеритель тока чаще используют не отдельные шунты, а один общий ступенчатый шунт с отводами. Такой шунт называют универсальным.

Возможная схема трехпредельного измерителя тока с универсальным шунтом изображена на рис. 6.

Универсальный шунт Rm образован резисторами Rial — Rub, соединенными между собой последовательно. Переход с одного предела измерений на другой осуществляется переключателем SA. Его положение «1„,» соответствует первому, наименьшему пределу измерений, «1П2»— второму, «1пз»— третьему, наибольшему пределу измерений. Прибор включают в цепь измеряемого тока с помощью щупов, подключаемых к зажимам «1х».

Резисторы, составляющие универсальный шунт, можно рассчитать так, чтобы второй предел измерений был в 10 раз больше первого предела, третий — в 10 раз больше второго и т. д. В этом случае отсчет измеряемых токов ведут по одной, общей для всех пределов шкале. Изменяется только цена ее делений в соответствии с установленным пределом измерений.

Допустим, в измерителе тока, выполненном по схеме, показанной на рис. б, применен микроамперметр с теми же параметрами (1И = 100 мкА, RH = 1 ООО Ом), что и в предыдущем примере. Прибор должен быть рассчитан на измерение токов: на первом пределе («Ini»)—ДО 1 мА, на втором («1П2»)—до 10 мА, на третьем («1„з»)—до 100 мА.

Сначала рассчитывают общее сопротивление шунта, соответствующее первому пределу измерений. Делают это по вышеприведенной формуле. Для нашего примера полное сопротивление универсального шунта

Для упрощения расчета общее сопротивление шунта можно округлить до 110 Ом. После этого рассчитывают сопротивление резисторов, составляющих шунт, начиная с резистора наибольшего предела измерений:

В таком же порядке можно рассчитать шунт на другие пределы измерений, а также на любое их число и для приборов с другими значениями параметров 1„ и R„. Сопротивление универсального шунта, как бы точно он ни был рас

считан, при калибровке прибора обязательно приходится подгонять под выбранные пределы измерений.

Принципиально так же работают и измерители переменного тока, выполненные на базе приборов магнитоэлектрической системы, только в них переменный ток предварительно выпрямляется.

Радиолюбителю, особенно начинающему, очень редко приходится сталкиваться с необходимостью измерения переменного тока, поэтому этот вид измерений и не предусмотрен в приборах описываемой лаборатории.