2.5. Измерение тока в цепях постоянного тока
Для измерения величины постоянного тока последовательно в электрическую цепь включают амперметр магнитоэлектрической системы.
Конструктивно этот прибор выполнен так, что измерительная катушка имеет малое сечение к рассчитана на небольшой ток (5-30 мА). Однако на практике необходимо измерять значительно большие токи, достигающие иногда десятка тысяч ампер. Поэтому возникает необходимость расширения предела измерения амперметра. Для этой цели применяют шунты. Шунт изготовляется из специального сплава (манганина), благодаря чему его сопротивление отличается высокой стабильностью.
Возможность
расширения предела измерения объясняется
тем, что шунт имеет малое сопротивление,
во много раз меньше сопротивления
амперметра, и включается параллельно
ему: рис. 59. При этом измеряемый ток 
распределяется
между шунтом и амперметром обратно
пропорционально их сопротивлениям,
т.е.:
. (5.16)
где: 
– ток амперметра;
- ток шунта;
– сопротивление амперметра;
– сопротивление шунта.
Поскольку 
,
то только весьма небольшая часть
измеряемого тока проходит по амперметру,
а по шунту проходит практически весь
ток. Это можно установить из формулы
(5.16):
.
(5.17)
Из рис. 59 видно,
что измеряемый ток 
определяется суммой:
.
(5.18)
Подставим выражение (5.17) в формулу (5.18), получим:
, (5.19)
где: 
- коэффициент
шунтирования,
показывающий во сколько раз измеряемый
ток больше тока в катушке амперметра.
Коэффициент шунтирования используется для определения нового предела измерения и новой цены деления амперметра с шунтом:
,
(5.20)
,
(5.21)
Измеряемый ток в цепи:
,
(5.22)
В амперметрах с пределом измерения до 100 А шунт встраивается в корпус прибора и является конструктивной частью прибора. Шкала прибора в этом случае градуируется непосредственно в единицах измеряемого тока.
Шунты на ток свыше 100 А выполняются в виде отдельного вспомогательного устройства и на шкале прибора указывается: «С шунтом». Отдельный шунт может быть либо индивидуальным, либо калиброванным. На индивидуальных шунтах делается надпись «К прибору №».
Калиброванные шунты изготовляются независимо от прибора, с которым они будут использоваться. На их корпусе указывается номинальный ток, т.е. то предельное значение тока, которое может измеряться при помощи данного шунта. Кроме этого, указывается номинальное напряжение шунта, т.е. падение напряжения на шунте при номинальном токе. Согласно ГОСТу номинальное напряжение для всех шунтов равно 75 мВ.
На практике при наличии калиброванного шунта ток можно измерить любым милливольтметром, определяя последним падение напряжения на шунте и затем подсчитывая значение измеряемого тока по формуле:
,
(5.23)
где: 
– номинальный ток шунта;
- показания милливольтметра;
– номинальное напряжение шунта.
Калиброванные шунты в зависимости от их точности подразделяются на классы: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0.
2.6. Измерение напряжения в цепях постоянного тока.
Для измерения напряжения на каком-либо участке электрической цепи применяются вольтметры. Они присоединяются параллельно тому участку цепи, на котором необходимо измерить напряжение. В цепях постоянного тока применяются вольтметры магнитоэлектрической системы. Погрешность при измерении напряжения будет тем меньше, чем больше внутреннее сопротивление вольтметра. Это определяет также и минимальные потери в приборе.
Если измеряемое
напряжение окажется больше предела
измерения вольтметра 
,
то для расширения предела измерения
используется добавочное сопротивление
,
включаемое последовательно с вольтметром
(см. рис. 60). При этом добавочное
сопротивление должно быть таким, чтобы
при любом новом пределе измерения ток
через вольтметр 
остался прежним, т.е.:
, (5.24)
где: 
– предел измерения вольтметра,
– сопротивление вольтметра,
- новый предел измерения вольтметра с
добавочным сопротивлением 
.
Из рис. 60 определяется
величина 
:
. (5.25)
Перепишем формулу (5.25) с учетом выражения (5.24), получим:
,
(5.26)
где: 
- коэффициент
добавочного сопротивления
вольтметра.
Величину измеряемого напряжения определяют, пользуясь новой ценой деления.
, (5.27)
где: 
- новая цена деления вольтметра;
- показания вольтметра в делениях шкалы;
- полное число делений шкалы вольтметра.
Иногда добавочное сопротивление секционируется, чем достигается несколько пределов измерения вольтметра. Как и шунты, добавочное сопротивление должно обладать высокой стабильностью, поэтому изготавливаются из манганина и константана и помещаются либо внутри вольтметра (приборы с пределом измерения до 300 В), либо снаружи на корпусе вольтметра (приборы с пределом измерения свыше 300 В). У таких приборов шкала градуируется с учетом добавочного сопротивления, согласно (5.26). Кроме этого применяются калиброванные отдельные добавочные сопротивления, имеющие вполне определенные значения сопротивления. Они могут применяться с любым вольтметром, предел измерения которого необходимо расширить.
По условиям безопасности рассмотренный способ расширения предела измерения вольтметров применяется в электричестве при напряжении только 600 В как на постоянном, так и на переменном токе.