Conexão de um amperímetro e um voltímetro em uma rede de corrente contínua e alternada

Corrente contínua não muda de direção no tempo. Um exemplo é uma bateria em uma lanterna ou rádio, uma bateria em um carro. Sempre sabemos onde está o estigma positivo da fonte de energia e onde é negativo.

Corrente alternada É uma corrente que muda a direção do movimento com uma certa periodicidade. Essa corrente flui em nossa tomada quando conectamos uma carga a ela. Não há pólo positivo e negativo, mas apenas fase e zero. A tensão no zero é próxima do potencial ao potencial de aterramento. O potencial na saída da fase muda de positivo para negativo com uma frequência de 50 Hz, o que significa que a corrente sob carga mudará de direção 50 vezes por segundo.

Durante um período de oscilação, a corrente aumenta de zero para o máximo, depois diminui e passa pelo zero, e então o processo inverso ocorre, mas com um sinal diferente.

Receber e transmitir CA é muito mais fácil do que direto: menos perda de energia.Com a ajuda de transformadores, podemos alterar facilmente a tensão CA.

Ao transmitir uma voltagem grande, menos corrente é necessária para a mesma energia. Isso permite um argumento mais sutil. Nos transformadores de soldagem, o processo inverso é usado - eles abaixam a tensão para aumentar a corrente de soldagem.

Medição de corrente direta

Para em um circuito elétrico medir corrente, é necessário ligar o amperímetro ou miliamperímetro em série com o receptor de energia. Além disso, a fim de excluir a influência do dispositivo de medição no funcionamento do consumidor, amperímetro deve ter uma resistência interna muito pequena, para que possa ser praticamente igual a zero, para que a queda de tensão no dispositivo possa ser simplesmente negligenciada.

A inclusão de um amperímetro no circuito está sempre em série com a carga. Se você conectar o amperímetro paralelo à carga, paralelo à fonte de energia, o amperímetro simplesmente queima ou queima a fonte, já que toda a corrente flui através da escassa resistência do dispositivo de medição.

Shunt

Os limites de medição dos amperímetros projetados para medições em circuitos CC são expansíveis conectando o amperímetro não diretamente à bobina de medição em série com a carga, mas conectando a bobina de medição do amperímetro paralela à derivação.

Assim, apenas uma pequena parte da corrente medida sempre passa pela bobina do dispositivo, cuja parte principal flui através de uma derivação conectada em série. Ou seja, o dispositivo realmente mede a queda de tensão no shunt de uma resistência conhecida e a corrente será diretamente proporcional a essa tensão.

Na prática, o amperímetro funcionará como um milivolt. No entanto, como a escala do dispositivo é graduada em amperes, o usuário receberá informações sobre a magnitude da corrente medida. O coeficiente de derivação geralmente é escolhido para ser um múltiplo de 10.

Os shunts projetados para correntes de até 50 amperes são montados diretamente nos alojamentos dos instrumentos, e os shunts para medir altas correntes são feitos remotamente e, em seguida, o dispositivo é conectado ao shunt com sondas. Para instrumentos projetados para operação contínua com shunt, as escalas são imediatamente classificadas em valores atuais específicos, levando em consideração o coeficiente de shunt, e o usuário não precisa mais calcular nada.

Se o shunt for externo, no caso de um shunt calibrado, a corrente nominal e a tensão nominal serão indicadas: 45 mV, 75 mV, 100 mV, 150 mV.Para medições de corrente, uma derivação é escolhida de modo que a seta se desvie ao máximo - toda a escala, ou seja, as tensões nominais da derivação e o dispositivo de medição devem ser os mesmos.

Se estamos falando de uma derivação individual para um dispositivo específico, então tudo, é claro, é mais simples. De acordo com as classes de precisão, os desvios são divididos em: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2 e 0,5 - esse é o erro permitido nas frações de um percentual.

Os shunts são feitos de metais com baixo coeficiente de resistência à temperatura e com significativa resistividade: constantan, níquel, manganina, de modo que quando a corrente que flui através do shunt o aquece, isso não afeta as leituras do dispositivo. Para reduzir o fator de temperatura durante as medições, um resistor adicional de um material do mesmo tipo é incluído em série com a bobina do amperímetro.

Medição de tensão DC

Para medir tensão constante entre dois pontos do circuito, paralelo ao circuito, entre esses dois pontos, conecte um voltímetro. O voltímetro está sempre ligado paralelamente ao receptor ou à fonte. E para que o voltímetro conectado não afete a operação do circuito, não diminua a tensão, não cause perdas, ele deve ter uma resistência interna suficientemente alta para que a corrente através do voltímetro possa ser negligenciada.

Resistor adicional

E, para expandir a faixa de medição do voltímetro, um resistor adicional é conectado em série com o seu enrolamento de trabalho, de modo que apenas parte da tensão medida caia diretamente no enrolamento de medição do dispositivo, proporcionalmente à sua resistência. E com um valor conhecido da resistência do resistor adicional, a tensão total medida que atua neste circuito é facilmente determinada pela tensão nele fixada. É assim que todos os voltímetros clássicos funcionam.

O coeficiente resultante da adição de um resistor adicional mostrará quantas vezes a tensão medida é maior que a tensão por bobina de medição do dispositivo. Ou seja, os limites de medição do dispositivo dependem do valor do resistor adicional.

Um resistor adicional está embutido no dispositivo. Para reduzir a influência da temperatura ambiente nas medições, é feito um resistor adicional de um material com um baixo coeficiente de resistência da temperatura. Como a resistência do resistor adicional é muitas vezes maior que a resistência do dispositivo, a resistência do mecanismo de medição do dispositivo, como resultado, não depende da temperatura. As classes de precisão dos resistores adicionais são expressas de maneira semelhante às classes de precisão dos shunts - em frações percentuais, o valor do erro é indicado.

Para expandir ainda mais a faixa de medição dos voltímetros, são utilizados divisores de voltagem. Isso é feito para que ao medir a tensão no dispositivo corresponda ao valor nominal do dispositivo, ou seja, não exceda o limite em sua escala. O fator de divisão do divisor de tensão é a razão entre a tensão de entrada do divisor e a saída, a tensão medida. O coeficiente de divisão é obtido igual a 10, 100, 500 ou mais, dependendo das capacidades do voltímetro usado. O divisor não apresenta um erro grande se a resistência do voltímetro também for alta e a resistência interna da fonte for pequena.

Medição CA

Para medir com precisão os parâmetros CA com o instrumento, é necessário um transformador de medição. O transformador de medição usado para fins de medição também fornece segurança ao pessoal, uma vez que o transformador obtém isolamento galvânico do circuito de alta tensão. Em geral, as precauções de segurança proíbem a conexão de aparelhos elétricos sem esses transformadores.

O uso de transformadores de medição permite expandir os limites de medição de dispositivos, ou seja, torna-se possível medir grandes tensões e correntes usando dispositivos de baixa e baixa corrente. Portanto, os transformadores de medição são de dois tipos: transformadores de tensão e transformadores de corrente.

Transformador de tensão

Um transformador de tensão é usado para medir a tensão alternada. Este é um transformador abaixador com dois enrolamentos, cujo enrolamento primário é conectado a dois pontos do circuito, entre os quais é necessário medir a tensão, e o secundário - diretamente ao voltímetro. Os transformadores de medição nos diagramas são representados como transformadores comuns.

Um transformador sem um enrolamento secundário carregado opera no modo inativo e, quando um voltímetro é conectado, cuja resistência é alta, o transformador permanece praticamente nesse modo e, portanto, a tensão medida pode ser considerada proporcional à tensão aplicada ao enrolamento primário, levando em consideração o coeficiente de transformação igual à razão do número de voltas nos enrolamentos secundário e primário.

Dessa forma, uma alta tensão pode ser medida, enquanto uma pequena tensão segura é aplicada ao dispositivo. Resta multiplicar a tensão medida pelo coeficiente de transformação do transformador de medição de tensão.

Os voltímetros que foram originalmente projetados para trabalhar com transformadores de tensão têm uma escala de graduação levando em consideração o coeficiente de transformação; depois, na escala sem cálculos adicionais, você pode ver imediatamente o valor da tensão alterada.

Para aumentar a segurança ao trabalhar com o dispositivo, em caso de dano ao isolamento do transformador de medição, um dos terminais do enrolamento secundário do transformador e sua estrutura é aterrado primeiro.

Transformadores de corrente de medição

Transformadores de corrente de medição são usados ​​para conectar amperímetros a circuitos CA. Estes são transformadores de passo de enrolamento duplo. O enrolamento primário é conectado em série ao circuito medido e o secundário ao amperímetro. A resistência no circuito do amperímetro é pequena e verifica-se que o transformador de corrente opera quase no modo de curto-circuito, enquanto se pode assumir que as correntes nos enrolamentos primário e secundário se relacionam entre si como o número de voltas nos enrolamentos secundário e primário.

Ao escolher uma proporção apropriada de voltas, correntes significativas podem ser medidas, enquanto correntes suficientemente pequenas sempre fluem pelo dispositivo. Resta multiplicar a corrente medida no enrolamento secundário pelo coeficiente de transformação. Os amperímetros projetados para operação contínua em conjunto com os transformadores de corrente têm uma graduação de escalas, levando em consideração o coeficiente de transformação, e o valor da corrente medida pode ser facilmente lido na escala do dispositivo sem cálculos. Para aumentar a segurança do pessoal, um dos terminais do enrolamento secundário do transformador de corrente de medição e sua estrutura são aterrados primeiro.

Em muitas aplicações, os transformadores de corrente da bucha são convenientes, nos quais o circuito magnético e o enrolamento secundário são isolados e localizados dentro da bucha, através da janela pela qual passa um barramento de cobre com uma corrente medida.

O enrolamento secundário de um transformador nunca é deixado aberto, porque um forte aumento no fluxo magnético no circuito magnético pode não apenas levar à sua destruição, mas também induzir EMF no enrolamento secundário, o que é perigoso para o pessoal. Para realizar uma medição segura, o enrolamento secundário é desviado com um resistor de classificação conhecida, cuja tensão será proporcional à corrente medida.

Dois tipos de erros são característicos da medição de transformadores: angular e coeficiente de transformação. O primeiro está associado a um desvio do ângulo de fase dos enrolamentos primário e secundário de 180 °, o que leva a leituras imprecisas dos watts.Quanto ao erro associado ao coeficiente de transformação, esse desvio mostra a classe de precisão: 0,2, 0,5, 1, etc., como uma porcentagem do valor nominal.