как узнать внутреннее сопротивление амперметра
Как определить внутреннее сопротивление стрелочного прибора
Для расчета элементов схемы при конструировании измерительных приборов необходимо знать характеристики самого стрелочного прибора. Сопротивление рамки магнитоэлектрического микроамперметра может быть измерено простым и безопасным способом.
Для этого следует собрать цепь, состоящую из прибора РА, сопротивление рамки Rbh которого нужно определить, переменного добавочного резистора Rдоб, батареи питания GB, шунтирующего резистора Rш и выключателя SA (рис. 1).
Рис. 1. Измерение внутреннего сопротивления прибора.
Сопротивление добавочного резистора Rдоб подбирают при отключенном Rш таким образом, чтобы стрелка прибора отклонилась на всю шкалу. Затем параллельно рамке прибора подключают шунтирующий резистор переменного сопротивления Rш, значение которого выбирают с таким расчетом, чтобы стрелка прибора отклонилась на половину шкалы.
При данном условии ток в рамке будет равен току, протекающему через Rш, то есть Rвн = Rш. Затем шунтирующий резистор можно отключить и измерить его величину с помощью омметра.
Подобным способом можно определить внутреннее сопротивление измерительного генератора, а также выходного каскада усилителя НЧ. К выходу ненагруженного устройства нужно подключить ламповый вольтметр, показания которого записывают при отсутствии нагрузки на выходе.
Затем к выходу генератора (усилителя) подключают сопротивление такой величины, чтобы показания вольтметра уменьшились вдвое. Внутреннее сопротивление генератора на данной частоте будет точно равно величине сопротивления подключенного резистора.
Измерение внутреннего сопротивления амперметра
ТЕМА: Измерение внутреннего сопротивления амперметра
Все электроизмерительные приборы обладают собственным (внутренним) сопротивлением. Поэтому при включении их в цепь изменяются такие характеристики цепи, как сила тока, напряжение и сопротивление.
ЦЕЛЬ: Определить внутренне сопротивление амперметра; сравнить сопротивление амперметра с сопротивлением участка цепи, на котором измеряется сила тока.
ОБОРУДОВАНИЕ: Источник электрического тока, два амперметра, электрическая лампочка, ключ, резистор с известным малым сопротивлением 
(шунт), соединительные провода.
Лабораторную работу можно проделать в интерактивном конструкторе Yenka
· Соберите электрическую цепь, состоящую из источника электрического тока, лампочки, ключа и двух последовательно включенных амперметров. К одному из амперметров подключите параллельно резистор с малым сопротивлением (шунт). Подключение шунта уменьшает силу тока в участке цепи, параллельно которому он подключен.
· На параллельно соединенных элементах напряжение одинаково, то есть
· Из этих двух формул получите выражение для внутреннего сопротивления амперметра 
· По полученной формуле вычислите внутреннее сопротивление амперметра.
· Сравните сопротивление электролампочки с сопротивлением амперметра.
Как узнать внутреннее сопротивление амперметра
Для контроля величины тока применяется прибор называемый амперметром. Из практики могу сказать, что не всегда под рукой оказывается прибор с нужным диапазоном измерения. Как правило, диапазон либо мал, либо велик. Здесь мы разберем, как изменить рабочий диапазон амперметра. Амперметры на большие токи от 20 ампер и выше имеют в своём составе внешний шунтирующий резистор. Он подключается параллельно амперметру. На рисунке 1 приведена схема включения амперметра с шунтирующем резистором.
В качестве примера в экспериментах будет использован амперметр M367 со шкалой до 150 ампер, соответственно при таком токе амперметр используется с внешним шунтирующим сопротивлением.
Если убрать шунтирующий резистор, то амперметр станет миллиамперметром с максимальным током отклонения стрелки 30 мА (далее будет пояснение, откуда это значение взялось). Таким образом, используя разные шунтирующие сопротивления можно сделать амперметр практически с любым диапазоном измерения.
Рассмотрим подробнее имеющийся измерительный прибор. Из его маркировок можно узнать следующее. Маркировка в верхнем правом углу (цифра 1 на изображении). Модель измерительной головки М367. Сделан на краснодарском заводе измерительных приборов (это можно определить по ромбику с буковками ЗИП). Год выпуска 1973. Серийный номер 165266.
Маркировка в нижнем левом углу (цифра 2 на изображении). Слева на право. Прибор предназначен для измерения постоянного тока. Магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой. Напряжение между корпусом и мангнитоэлектрической системой не должно превышать 2 КВ. Рабочее положение шкалы прибора вертикальное. Класс точности прибора в процентах 1,5. ГОСТ8711-60. Измерительная головка рассчитана на измерения силы тока до 150 ампер с использованием внешнего шунтирующего сопротивления рассчитанного на падение на нём напряжения номиналом в 75 милливольт.
Итак, это максимум что удалось узнать из маркировки амперметра. Теперь перейдём к расчетам. Сопротивление шунта определяется по формуле:
Если все данные для расчёта имеются, то можно приступать к самому расчёту. Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором ниже:
В нашем случае из формулы видно, что данных не достаточно. Нам известен только максимальный измеряемый ток с шунтом. То есть, то, что мы хотим видеть в случае максимального отклонения стрелки амперметра.
Из маркировки прибора удалось узнать падение напряжения на шунтирующем сопротивлении. И это уже что-то. Из этого параметра ясно, что при подаче на прибор напряжения номиналом 0,075 вольт (75мВ) стрелка отклониться до крайнего значения на шкале 150 ампер. Таким образом, получается, что максимальное отклонение стрелки прибора достигается подачей напряжения 75 мВ. Вроде как данных для расчета по-прежнему не хватает. Необходимо узнать сопротивление прибора и ток, при котором стрелка откланяется до максимального значения без шунтирующего резистора. Далее предлагаю несколько способов для определения нужных параметров и решения задачи.
Способ первый. При помощи блока питания выясняем максимальное отклонение стрелки по току и напряжению без шунта. В нашем случае напряжение уже известно. Его замерять не будем. Измеряем ток и отклонение стрелки. Так как блока питания под рукой не оказалось, то пришлось воспользоваться очень разряженой батарейкой типа АА. Ток, который батарейка могла ещё отдать, составил 12 мА (по показаниям мультиметра). При этом токе стрелка прибора отклонилась до значения на циферблате 60А. Далее определяем цену деления и рассчитываем полное (максимальное) отклонение стрелки. Поскольку шкала циферблата амперметра размечена равномерно, то не составит труда узнать (рассчитать) ток максимального отклонения стрелки.
Цена деления прибора рассчитывается по формуле:
где:
х1 – меньшее значение,
х2 – большее значение,
n – количество промежутков (отрезков) между значениями
Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором ниже:
Расчёт показал, что цена деления прибора штатной шкалы составляет 5 ампер. При токе 12 мА стрелка отклонялась до показания 60А. Таким образом, цена одного деления без шунта составляет 1 мА. Всего делений 30, соответственно максимальное отклонение стрелки до значения 150А без шунта составляет 30 мА.
Далее при помощи закона Ома находим сопротивление прибора. 0,075/0,03=2,5 Ом
Расчёт:
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(10-0,03)=0,00752 Ом для шкалы 10А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(5-0,03)=0,01509 Ом для шкалы 5А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(3-0,03)=0,02525 Ом для шкалы 3А мах
Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором расчёта сопротивления шунтирующего сопротивления выше.
Второй вариант. При помощи прецизионного мультиметра замеряем сопротивление амперметра и далее при помощи закона Ома (зная напряжение максимального отклонения стрелки) находим ток максимального отклонения стрелки. Измерения выполнялись прецизионными мультиметрами Mastech MS8218 и Uni-t UT71E. При измерении сопротивления амперметра значение составило 2,50-2,52 Ом прибором UT71E и 2,52-2,53 прибором MS8218.
Формула для расчёта тока отклонения стрелки до максимального значения:
Для упрощения вычислений максимального тока отклонения стрелки амперметра можно воспользоваться калькулятором ниже:
Далее, как и в первом варианте выполняем расчёт сопротивления шунтирующего резистора (калькулятор выше). Для расчёта было принято среднее показание измеренного сопротивления амперметра двумя мультиметрами Rприб = 2,52Ом
Расчёт:
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(10-0,02976)=0,00752 Ом для шкалы 10А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(5-0,02976)=0,01508 Ом для шкалы 5А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(3-0,02976)=0,02524 Ом для шкалы 3А мах
Если сравнить расчёты двух методик между собой, то получились совпадение данных до четвёртого знака после запятой, а в некоторых случаях даже до пяти знаков.
О тонкостях изготовления шунтирующего сопротивления расскажу в следующей статье: Как сделать шунт (шунтирующий резистор) для амперметра. Самый простой метод подбора.
Полезный сайт
Амперметр – прибор, с помощью которого измеряют силу электрического тока (постоянного или переменного). Как известно, сила электрического тока измеряется в амперах. На электрических схемах обозначается кружком, внутри которого пишется «А», что значит ампер, то есть Ампер – единица измерения тока.
Таким образом, амперметр измеряет силу электрического тока в амперах.
Применение амперметра
Как подключить амперметр правильно?
Амперметр подключается в разрыв цепи, последовательно. 
Схема подключения амперметра через шунт
Расчет шунта для амперметра
Шунт необходим в тех случаях, когда необходимо измерить ток больше максимального измеряемого тока амперметра. В этом случае производится расчет сопротивления шунта, по формуле.
Внутреннее сопротивление амперметра
Внутреннее сопротивление амперметра должно на порядок меньше сопротивления измеряемой цепи. Если внутреннее сопротивление амперметра неизвестно, то его можно измерить. Подключаем к источнику питания амперметр и нагрузочное сопротивление последовательно, а параллельно амперметру ставим еще чувствительный вольтметр. Разделив показания чувствительного вольтметра, на показания амперметра получим величину внутреннего сопротивления амперметра.
Подключение:
Теперь вы знаете, как подключить амперметр, надеемся, что вы сможете использовать предложенные инструкции на практике.
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.