Измерение тока производится приборами, которые называются амперметрами (миллиамперметрами, микроамперметрами). В цепях постоянного тока преимущественно применяются магнитоэлектрические приборы, имеющие равномерную шкалу. Чтобы измерить ток, величина которого не превышает предела измерения данного прибора, амперметр включают последовательно в исследуемую цепь (ветвь.) (на рис. 11, а амперметр А1). Для замера постоянных токов, больших предела измерения прибора, используют шунты (па рис. 11, а амперметр А2). Шунт — это устройство с четырьмя зажимами, обладающее небольшим сопротивлением и включаемое параллельно амперметру. Шунтовой множитель (КА) выбирается по предполагаемому значению измеряемого тока и пределу измерения прибора: КА= 1 + Rпр/Rш, где Rпр, Rш — соответственно сопротивления прибора и шунта.
Для определения измеряемого тока необходимо показание прибора Iпр умножить на коэффициент КА, т. е. I=KAIпр.
Для измерения токов, до 50—100 А часто применяют шунт, встроенный в корпусе прибора, и градуируют прибор вместе с шунтом. На большие токи шунты выполняют в виде самостоятельных (отдельных) изделий. Отдельный шунт может быть калиброванным или индивидуальным.
Рис. 11. Схема прямого включения амперметра и через шунт (a)и схема измерительного трансформатора тока (б)
Калиброванные шунты изготовляют на номинальные напряжения 35, 45, 75, 100, 150,300 мВ, соответствующие номинальным значениям измеряемого тока. Потенциальные зажимы шунта соединяют с прибором калиброванными проводами Значение измеренного тока вычисляют по формуле
где Iн — номинальный ток шунта; U—показания милливольтметра; UH — номинальное падение напряжения шунта.
Индивидуальный шунт предназначается для работы только о данным прибором, который и градуируется вместе с этим шунтом. На индивидуальном шунте делается пометка "К прибору №..."
В цепях постоянного тока применяются также измерительные трансформаторы постоянного тока, ограничивающие амплитуду переменного тока i (рис. 11,б). Показания амперметра А, включаемого в выпрямительный мост, пропорциональны измеряемому току IХ. Трансформаторы постоянного тока обеспечивают также изоляцию вторичных обмоток от первичных, что важно при измерении в сетях высокого напряжения.
Для расширения пределов измерения в цепях переменного тока применяют измерительные трансформаторы тока (ТТ). Первичная обмотка ТТ имеет небольшое число витков и включается последовательно в измерительную цепь. Вторичная обмотка содержит большое число витков и рассчитывается на номинальный ток 5 А (или 1 А); включается на амперметр, токовую обмотку ваттметра. Для уменьшения погрешности ТТ стремятся к возможно меньшему сопротивлению вторичной цепи, т. е. наиболее желательным является режим работы, близкий к короткому замыканию.
При работе трансформатора тока вторичная обмотка замкнута, се МДС, согласно правилу Ленца, направлена против МДС первичной обмотки. Разница МДС создает магнитный поток в сердечнике, который и обеспечивает нормальную работу ТТ. При разрыве вторичной обмотки вся МДС первичной обмотки пойдет на создание магнитного потока, поскольку вторичная МДС в этом случае равна нулю. В результате в сердечнике возникнет магнитный поток, значительно больший номинального. Так как вторичная обмотка имеет большое число витков, на ее зажимах появится высокое напряжение, опасное для жизни; при этом возможен пробой изоляции вторичной обмотки на корпус. Большой поток вызывает большие потери в стали, что может привести к сильному перегреву магнитопровода. Поэтому, чтобы исключить возможность размыкания вторичной цепи, все соединения в ней надо производить с особой тщательностью (места соединений лучше пропаивать).
Рис. 12. Возможные схемы подключения вольтметра
Коэффициент трансформации равен отношению тока первичной обмотки I1 к току вторичной I2. Ток первичной обмотки вычисляется по формуле I1= KТТI2. В зависимости от значения погрешности ТТ делят на классы точности, соответствующие проценту погрешности. Классы точности обеспечиваются при условии, что нагрузка во вторичной цепи не превышает номинальной мощности трансформатора.
У переносных трансформаторов тока типа УТТ первичной обмоткой служит провод измерительной цепи, которым при необходимости выполняют несколько витков. Прибор подсоединяют ко вторичным выводам, обозначенным буквами И1 и И2.
Вторичную обмотку изолируют от первичной и по условиям безопасности заземляют. При наличии нескольких вторичных обмоток неиспользуемые закорачиваются.
Для измерения напряжения служит прибор, называемый вольтметром (милливольтметром, микровольтметром или киловольтметром).
Чтобы измерить напряжение между двумя точками, к ним подключают вольтметр. Таким образом, вольтметр оказывается подсоединенным параллельна измеряемому объекту (сопротивлению) (рис. 12, а).
Для расширения пределов измерения вольтметров в сторону увеличения измеряемого напряжения применяют добавочные сопротивления Rд (рис. 12, а). Номинальные токи добавочных сопротивлений стандартизованы (3; 5; 7,5 мА), чтобы можно было применять стандартные приборы и обеспечивать их взаимозаменяемость. Отношение измеряемого напряжения к напряжению на измерительном элементе вольтметра называется множителем добавочного сопротивления по напряжению U и выбирается из условий измерения: Ки= и/иu. Добавочное сопротивление Rд=rU(KU— 1), где rv — сопротивление вольтметра.
Для расширения пределов измерения напряжения на переменном токе применяют также измерительные трансформаторы напряжения (ΤΗ). ΤН представляет собой трансформатор, работающий в режиме холостого хода, так как нагрузка во вторичной цени имеет большое сопротивление в нормальном режиме. Мощность ТН не превышает 500 В·А; вторичное линейное напряжение 100 В, фазное — 100/√3 В. Первичное (искомое) напряжение U1=KHU2, где Кн — коэффициент трансформации трансформатора напряжения (дастся в паспорте). Выводы первичной обмотки ТН обозначаются А — X (начало — конец) и вторичной (а — х). Последние служат для подключения вольтметра рис. (12, б).
По условиям техники безопасности один конец вторичной обмотки ТН и его стальной кожух должны быть заземлены.
