6. Лабораторная работа n 6 расширение пределов измерения вольтметров
6.1. Цель работы.
6.1.1. Изучить методы расширения пределов измерения вольтметров;
6.1.2. Изучить методы расчета сопротивления добавочных резисторов.
6.2. Основные теоретические положения.
Резистор, включенный последовательно с измерительным механизмом (ИМ), вращающий момент которого зависит от тока, и используемый для измерения напряжения, называется добавочным резистором. Его основное назначение - преобразовать напряжение в ток.
Ток Iо в цепи ИМ (Рис. 6.1.) определяется уравнением преобразования:
Uх
Iо = --------- ,
Rим + Rд
где Uх - измеряемое напряжение;
Rим - сопротивление ИМ;
Rд - сопротивление добавочного резистора.
Рис. 6.1.
Добавочные резисторы служат также для расширения пределов измерения по напряжению уже готовых вольтметров и других приборов, например ваттметров, фазометров, имеющих параллельные цепи, включаемые под напряжение.
Если вольтметр имеет номинальный предел измерения Uн и сопротивление Rим и нужно расширить предел до U’н Uн, то справедливо равенство:
Uн U’н
---- = ---------.
Rим Rим + Rд
Отсюда сопротивление резистора:
Rд = Rим (n - 1),
где n = U’н/Uн - и обычно называется множителем шкалы.
Добавочные резисторы изготовляются обычно из манганиновой проволоки, намотанной на каркас из изоляционного материала.
У вольтметров с верхним пределом измерения до 300В добавочные резисторы встраивают внутри корпуса прибора. При устройстве вольтметров с пределом измерения свыше 300В добавочные резисторы из-за их размеров и по условиям охлаждения устанавливают вне корпуса прибора.
В зависимости от точности подгонки добавочные резисторы подразделяются на классы: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0.
6.3. Проведение опыта.
6.3.1. Соберите схему согласно рис. 6.2.
Рис. 6.2.
6.3.2. В данной работе в качестве поверяемого вольтметра используется миллиамперметр ИП с Uн=100мВ и добавочным резистором Rд = R12 (при этом его максимальное отклонение соответствует 100 В), контрольным является V2; а для случая ИП с добавочным резистором R11 - максимальное отклонение соответствует 50 В.
6.3.3. Включите стенд тумблером «СЕТЬ», затем тумблер включения питания ЛАТРа Т1 (S7) и наконец тумблер питания цепей постоянного тока (S6). Изменяйте переключателем ЛАТРа величину напряжения (V2) до получения измеряемого напряжения на приборе ИП.
6.3.4. Сделайте необходимое для расчетов количество замеров.
Таблица 6.1.
|
Опытные данные |
Расчетные значения |
|||||
N
|
Rп,Ом
|
Iп,mA |
Uп,mВ |
Uизм, мА |
Rд, Ом |
UN |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
Для всех опытов определить значение множителя:
n = РV2/PVип; и найти его среднее значение.
Рассчитать добавочное сопротивление для вольтметра ИП с полным отклонением 5мА на предел измерения 100В:
Rим
Rш = ------.
nСР - 1
где:
Rим – измерить мультиметром при несобранной схеме и отключенном стенде;
nСР – среднее значение множителя.
Снять произвольное значение показаний прибора (с добавочным сопротивлением R12, если стрелка прибора установлена на отметке N делений шкалы прибора). Вначале определяем цену деления прибора:
СU = Uизм/Nнаиб.шкалы
,где Nнаиб.шкалы – верхний предел шкалы прибора. Затем определяем ток при N делениях шкалы прибора:
UN = N* СU
6.3.5. По окончании работы верните все аппараты в исходное положение и отключите стенд.
6.4. Вопросы для самопроверки.
6.4.1. Какие вспомогательные элементы применяются для изменения пределов измерения магнитоэлектрических вольтметров?
6.4.2. Какого порядка должно быть сопротивление добавочного резистора к измерительному механизму с Rо = 1 Ом и падением напряжения на рамке
Uо = 10 мВ, для получения вольтметра с Uн = 10 В?
6.4.3. До какого значения напряжения будет расширен предел измерения вольтметра с сопротивлением рамки Rо = 1 Ом и падением напряжения на ней
Uо = 10 мВ при включении добавочного резистора Rд = 100000 Ом?