Σύνδεση αμπερόμετρου και βολτόμετρου σε δίκτυο άμεσης και εναλλασσόμενου ρεύματος

Συνεχές ρεύμα δεν αλλάζει κατεύθυνση στο χρόνο. Ένα παράδειγμα είναι μια μπαταρία σε έναν φακό ή ένα ραδιόφωνο, μια μπαταρία σε ένα αυτοκίνητο. Πάντα γνωρίζουμε πού είναι το θετικό στίγμα της πηγής ενέργειας και πού είναι αρνητικό.

Εναλλασσόμενο ρεύμα Είναι ένα ρεύμα που αλλάζει την κατεύθυνση της κίνησης με μια ορισμένη περιοδικότητα. Τέτοια ρεύματα ρέουν στην έξοδο μας όταν συνδέουμε ένα φορτίο σε αυτό. Δεν υπάρχει θετικός και αρνητικός πόλος, αλλά μόνο φάση και μηδέν. Η τάση στο μηδέν είναι κοντά στο δυνητικό δυναμικό γείωσης. Το δυναμικό στην έξοδο φάσης αλλάζει από θετικό σε αρνητικό με συχνότητα 50 Hz, πράγμα που σημαίνει ότι το ρεύμα υπό φορτίο θα αλλάξει την κατεύθυνσή του 50 φορές ανά δευτερόλεπτο.

Κατά τη διάρκεια μίας περιόδου ταλάντωσης, το ρεύμα αυξάνεται από το μηδέν στο μέγιστο, στη συνέχεια μειώνεται και περνάει από το μηδέν, και στη συνέχεια λαμβάνει χώρα η αντίστροφη διαδικασία, αλλά με διαφορετικό σήμα.

Η λήψη και η μετάδοση AC είναι πολύ πιο εύκολη από την άμεση: λιγότερη απώλεια ενέργειας. Με τη βοήθεια των μετασχηματιστών μπορούμε εύκολα να αλλάξουμε την τάση εναλλασσόμενου ρεύματος.

Κατά τη μετάδοση μιας μεγάλης τάσης απαιτείται λιγότερη τάση για την ίδια ισχύ. Αυτό επιτρέπει ένα πιο λεπτό επιχείρημα. Στους μετασχηματιστές συγκόλλησης χρησιμοποιείται η αντίστροφη διαδικασία - μειώνουν την τάση για να αυξήσουν το ρεύμα συγκόλλησης.

Μέτρηση συνεχούς ρεύματος

Σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα μέτρηση του ρεύματος, είναι απαραίτητο να ενεργοποιήσετε το αμπερόμετρο ή το χιλιοστόμετρο σε σειρά με τον δέκτη ισχύος. Επιπλέον, για να αποκλειστεί η επίδραση της συσκευής μέτρησης στη λειτουργία του καταναλωτή, αμπερόμετρο πρέπει να έχει μια πολύ μικρή εσωτερική αντίσταση, έτσι ώστε να μπορεί πρακτικά να ληφθεί ίση με το μηδέν, έτσι ώστε η πτώση τάσης σε όλη την συσκευή να μπορεί απλώς να παραμεληθεί.

Η συμπερίληψη ενός αμπερόμετρου στο κύκλωμα είναι πάντοτε σε σειρά με το φορτίο. Εάν συνδέσετε το αμπερόμετρο παράλληλα με το φορτίο, παράλληλα με την πηγή τροφοδοσίας, τότε το αμπερόμετρο απλώς καίει ή καίει την πηγή, καθώς όλο το ρεύμα θα ρέει μέσα από τη μέτρια αντίσταση της συσκευής μέτρησης.

Shunt

Τα όρια μέτρησης των αμπερόμετρων που προορίζονται για μετρήσεις σε κυκλώματα DC είναι επεκτάσιμα συνδέοντας το αμπερόμετρο όχι απευθείας με το πηνίο μέτρησης σε σειρά με το φορτίο, αλλά συνδέοντας το πηνίο μέτρησης του αμπερόμετρου παράλληλα με το βραχυκύκλωμα.

Έτσι, μόνο ένα μικρό μέρος του μετρούμενου ρεύματος θα περνά πάντα από το πηνίο της συσκευής, το κύριο μέρος του οποίου θα ρέει μέσα από ένα βραχυκύκλωμα συνδεδεμένο σε σειρά. Δηλαδή, η συσκευή θα μετρήσει στην πραγματικότητα την πτώση τάσης στη διακλάδωση μιας γνωστής αντίστασης, και το ρεύμα θα είναι άμεσα ανάλογο αυτής της τάσης.

Στην πράξη, η αμπερόμετρο θα λειτουργεί ως χιλιολιτόλιτρο. Παρόλα αυτά, επειδή η κλίμακα της συσκευής βαθμολογείται σε αμπέρ, ο χρήστης θα λάβει πληροφορίες σχετικά με το μέγεθος του μετρημένου ρεύματος. Ο συντελεστής παράκαμψης επιλέγεται συνήθως ως πολλαπλασιασμός των 10.

Οι βραχίονες που έχουν σχεδιαστεί για ρεύματα έως και 50 αμπέρ τοποθετούνται απευθείας στα περιβλήματα των οργάνων και οι απομακρύνσεις για τη μέτρηση υψηλών ρευμάτων γίνονται απομακρυσμένες και στη συνέχεια η συσκευή συνδέεται με την ανίχνευση με αισθητήρες. Για τα όργανα που σχεδιάζονται για συνεχή λειτουργία με παράκαμψη, οι κλίμακες βαθμολογούνται αμέσως σε συγκεκριμένες τρέχουσες τιμές, λαμβανομένου υπόψη του συντελεστή βραχυκύκλωσης, και ο χρήστης δεν χρειάζεται πλέον να υπολογίσει τίποτα.

Εάν η έξοδος είναι εξωτερική, τότε στην περίπτωση μιας βαθμονομημένης διακλάδωσης, το ονομαστικό ρεύμα και η ονομαστική τάση υποδεικνύονται σε αυτήν: 45 mV, 75 mV, 100 mV, 150 mV.Για τις τρέχουσες μετρήσεις, μια τέτοια διακλάδωση επιλέγεται έτσι ώστε το βέλος να αποκλίνει το μέγιστο σε ολόκληρη την κλίμακα, δηλαδή οι ονομαστικές τάσεις της διακλάδωσης και η συσκευή μέτρησης πρέπει να είναι ίδιες.

Αν μιλάμε για μια μεμονωμένη διακλάδωση για μια συγκεκριμένη συσκευή, τότε όλα, φυσικά, είναι απλούστερα. Σύμφωνα με τις κλάσεις ακρίβειας, οι απολήξεις χωρίζονται σε: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2 και 0,5 - αυτό είναι το επιτρεπτό σφάλμα σε κλάσματα ενός ποσοστού.

Οι φλοιοί είναι κατασκευασμένοι από μέταλλα με συντελεστή αντίστασης χαμηλής θερμοκρασίας και με σημαντική αντίσταση: σταθερά, νικέλιο, μαγγανίνη, έτσι ώστε όταν το ρεύμα που διέρχεται από τη διακλάδωση να το θερμαίνει, αυτό δεν θα επηρέαζε τις μετρήσεις της συσκευής. Για να μειωθεί ο συντελεστής θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια των μετρήσεων, μια επιπλέον αντίσταση από ένα υλικό του ίδιου είδους περιλαμβάνεται σε σειρά με το πηνίο του αμπερόμετρου.

Μέτρηση τάσης DC

Για να μετρήστε σταθερή τάση μεταξύ δύο σημείων του κυκλώματος, παράλληλα με το κύκλωμα, μεταξύ αυτών των δύο σημείων, συνδέστε ένα βολτόμετρο. Το βολτόμετρο είναι πάντοτε ενεργοποιημένο παράλληλα με τον δέκτη ή την πηγή. Και έτσι ώστε το συνδεδεμένο βολτόμετρο να μην επηρεάζει τη λειτουργία του κυκλώματος, να μην προκαλεί μείωση της τάσης, να μην προκαλεί απώλειες, πρέπει να έχει μια επαρκώς υψηλή εσωτερική αντίσταση ώστε να μπορεί να παραμεληθεί το ρεύμα μέσω του βολτόμετρου.

Πρόσθετη αντίσταση

Και για να επεκταθεί η περιοχή μέτρησης του βολτόμετρου, ένας επιπρόσθετος αντιστάτης συνδέεται εν σειρά με την περιέλιξη εργασίας του, έτσι ώστε μόνο ένα μέρος της μετρούμενης τάσης να πέφτει απευθείας στην περιέλιξη μέτρησης της συσκευής, ανάλογα με την αντίσταση της. Και με την γνωστή τιμή της αντίστασης της πρόσθετης αντίστασης, η συνολική μετρούμενη τάση που ενεργεί σε αυτό το κύκλωμα προσδιορίζεται εύκολα από την τάση που καταγράφεται σ 'αυτήν. Έτσι λειτουργούν όλα τα κλασικά βολτόμετρα.

Ο συντελεστής που προκύπτει από την προσθήκη πρόσθετης αντιστάσεως θα δείξει πόσες φορές η μετρούμενη τάση είναι μεγαλύτερη από την τάση που αποδίδεται στο πηνίο μέτρησης της συσκευής. Δηλαδή, τα όρια μέτρησης της συσκευής εξαρτώνται από την τιμή της πρόσθετης αντιστάσεως.

Μια πρόσθετη αντίσταση είναι ενσωματωμένη στη συσκευή. Για να μειωθεί η επίδραση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος στις μετρήσεις, ένας επιπρόσθετος αντιστάτης κατασκευάζεται από ένα υλικό με συντελεστή αντίστασης χαμηλής θερμοκρασίας. Δεδομένου ότι η αντίσταση της πρόσθετης αντιστάσεως είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από την αντίσταση της συσκευής, η αντίσταση του μηχανισμού μέτρησης της συσκευής ως αποτέλεσμα δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Οι κλάσεις ακριβείας των πρόσθετων αντιστάσεων εκφράζονται παρομοίως με τις κλάσεις ακριβείας των διακένων - σε ποσοστά κλάσματα αναφέρεται η τιμή σφάλματος.

Για την περαιτέρω επέκταση της περιοχής μετρήσεων των βολτόμετρων χρησιμοποιούνται διαιρέτες τάσης. Αυτό γίνεται έτσι ώστε όταν η μέτρηση της τάσης στη συσκευή αντιστοιχεί στην ονομαστική τιμή της συσκευής, δηλαδή δεν θα υπερβαίνει το όριο της κλίμακας της. Ο συντελεστής διαίρεσης του διαχωριστή τάσης είναι ο λόγος της τάσης εισόδου του διαχωριστή προς την έξοδο, η μετρούμενη τάση. Ο συντελεστής διαίρεσης λαμβάνεται ίσος με 10, 100, 500 ή περισσότερο, ανάλογα με τις δυνατότητες του χρησιμοποιούμενου βολτόμετρου. Ο διαχωριστής δεν εισάγει ένα μεγάλο σφάλμα αν η αντίσταση του βολτόμετρου είναι επίσης υψηλή και η εσωτερική αντίσταση της πηγής είναι μικρή.

Μέτρηση AC

Για να μετρήσετε με ακρίβεια τις παραμέτρους AC με το όργανο, απαιτείται ένας μετασχηματιστής μέτρησης. Ο μετασχηματιστής μέτρησης που χρησιμοποιείται για σκοπούς μέτρησης παρέχει επίσης προσωπικό με ασφάλεια, αφού ο μετασχηματιστής επιτυγχάνει γαλβανική απομόνωση από το κύκλωμα υψηλής τάσης. Σε γενικές γραμμές, οι προφυλάξεις ασφαλείας απαγορεύουν τη σύνδεση ηλεκτρικών συσκευών χωρίς τέτοιους μετασχηματιστές.

Η χρήση των μετασχηματιστών μέτρησης σας επιτρέπει να επεκτείνετε τα όρια μέτρησης των συσκευών, δηλαδή είναι δυνατή η μέτρηση μεγάλων τάσεων και ρευμάτων χρησιμοποιώντας συσκευές χαμηλής και χαμηλής τάσης. Έτσι, οι μετασχηματιστές μέτρησης είναι δύο τύπων: μετασχηματιστές τάσης και μετασχηματιστές ρεύματος.

Μετασχηματιστής τάσης

Ένας μετασχηματιστής τάσης χρησιμοποιείται για τη μέτρηση εναλλασσόμενης τάσης. Πρόκειται για έναν μετασχηματιστή με δύο βύσματα, του οποίου η πρωτεύουσα περιέλιξη συνδέεται σε δύο σημεία του κυκλώματος, μεταξύ των οποίων πρέπει να μετρήσετε την τάση και το δευτερεύον - απευθείας στο βολτόμετρο. Οι μετασχηματιστές μέτρησης στα διαγράμματα απεικονίζονται ως συνήθηι μετασχηματιστές.

Ένας μετασχηματιστής χωρίς φορτισμένη δευτερεύουσα περιέλιξη λειτουργεί σε αδράνεια και όταν συνδέεται ένα βολτόμετρο με υψηλή αντίσταση ο μετασχηματιστής παραμένει ουσιαστικά σε αυτόν τον τρόπο και επομένως η μετρούμενη τάση μπορεί να θεωρηθεί αναλογική προς την τάση που εφαρμόζεται στην πρωτογενή περιέλιξη λαμβάνοντας υπόψη το συντελεστή μετασχηματισμού ίσο με τον λόγο του αριθμού στροφών στις δευτερεύουσες και πρωτεύουσες περιελίξεις του.

Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να μετρηθεί μια υψηλή τάση, ενώ μια μικρή τάση ασφαλείας εφαρμόζεται στη συσκευή. Παραμένει να πολλαπλασιάζεται η μετρούμενη τάση με το συντελεστή μετασχηματισμού του μετασχηματιστή μέτρησης τάσης.

Αυτά τα βολτόμετρα που σχεδιάστηκαν αρχικά για να λειτουργούν με μετασχηματιστές τάσης έχουν κλίμακα βαθμολόγησης λαμβάνοντας υπόψη το συντελεστή μετασχηματισμού, στη συνέχεια στην κλίμακα χωρίς πρόσθετους υπολογισμούς μπορείτε αμέσως να δείτε την τιμή της αλλαγμένης τάσης.

Προκειμένου να αυξηθεί η ασφάλεια κατά την εργασία με τη συσκευή, σε περίπτωση βλάβης στη μόνωση του μετασχηματιστή μέτρησης, ένας από τους ακροδέκτες της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή και του πλαισίου του είναι πρώτα γειωμένος.

Μέτρηση μετασχηματιστών ρεύματος

Οι μετρητές μετασχηματιστών ρεύματος χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση των μετρητών με τα κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος. Αυτοί είναι μετασχηματιστές βαθμιαίας διπλής περιέλιξης. Το πρωτεύον τύλιγμα συνδέεται σε σειρά με το μετρημένο κύκλωμα και το δευτερεύον με το αμπερόμετρο. Η αντίσταση στο κύκλωμα αμπερόμετρου είναι μικρή και αποδεικνύεται ότι ο μετασχηματιστής ρεύματος λειτουργεί σχεδόν στη λειτουργία βραχυκυκλώματος ενώ μπορεί να θεωρηθεί ότι τα ρεύματα των πρωτογενών και δευτερευόντων περιελίξεων σχετίζονται μεταξύ τους ως ο αριθμός των στροφών στις δευτερεύουσες και πρωτεύουσες περιελίξεις.

Επιλέγοντας μια κατάλληλη αναλογία στροφών, μπορούν να μετρηθούν σημαντικά ρεύματα, ενώ ρεύματα που είναι αρκετά μικρά θα ρέουν πάντα μέσω της συσκευής. Παραμένει να πολλαπλασιάζεται το ρεύμα που μετράται στη δευτερεύουσα περιέλιξη με το συντελεστή μετασχηματισμού. Αυτά τα αμπερόμετρα που έχουν σχεδιαστεί για συνεχή λειτουργία μαζί με τους μετασχηματιστές ρεύματος έχουν διαβαθμίσεις κλίμακας λαμβάνοντας υπόψη το συντελεστή μετασχηματισμού και η τιμή του μετρημένου ρεύματος μπορεί εύκολα να διαβαστεί από την κλίμακα της συσκευής χωρίς υπολογισμούς. Προκειμένου να αυξηθεί η ασφάλεια του προσωπικού, ένας από τους ακροδέκτες της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή ρεύματος μέτρησης και του πλαισίου του είναι πρώτα γειωμένος.

Σε πολλές εφαρμογές, οι μετασχηματιστές ρεύματος δακτυλίων είναι βολικοί, όπου το μαγνητικό κύκλωμα και το δευτερεύον τύλιγμα είναι απομονωμένα και βρίσκονται μέσα στο κουζινάκι, μέσω του παραθύρου του οποίου διέρχεται ένας χάλκινος δίαυλος με μετρημένο ρεύμα.

Η δευτερεύουσα περιέλιξη ενός τέτοιου μετασχηματιστή δεν αφήνεται ποτέ ανοικτή, επειδή μια ισχυρή αύξηση της μαγνητικής ροής στο μαγνητικό κύκλωμα δεν μπορεί μόνο να οδηγήσει στην καταστροφή του, αλλά επίσης να προκαλέσει EMF στο δευτερεύον τύλιγμα, το οποίο είναι επικίνδυνο για το προσωπικό. Προκειμένου να γίνει μια ασφαλή μέτρηση, το δευτερεύον τύλιγμα αποφεύγεται με έναν αντιστάτη γνωστού βαθμού, η τάση του οποίου θα είναι ανάλογη με το μετρούμενο ρεύμα.

Δύο τύποι σφαλμάτων είναι χαρακτηριστικοί της μέτρησης μετασχηματιστών: γωνιακός και συντελεστής μετασχηματισμού. Η πρώτη σχετίζεται με απόκλιση της γωνίας φάσης των πρωτογενών και δευτερογενών τυλίξεων από 180 °, πράγμα που οδηγεί σε ανακριβείς μετρήσεις των βαρμετρικών μετρητών.Όσον αφορά το σφάλμα που σχετίζεται με το συντελεστή μετασχηματισμού, αυτή η απόκλιση δείχνει την κλάση ακριβείας: 0,2, 0,5, 1 κ.λπ., ως ποσοστό της ονομαστικής τιμής.