15.3.1. Амперметри.
Основою амперметрів і вольтметрів є вимірювальний механізм. В мікро- і міліамперметрах, призначених для вимірювання струмів (не перевершуючих 50 мА), вимірювальний ланцюг складається з рамки і пружин, через які підводиться струм до рамки (опір ланцюга вимірювального механізму Rи = Rp + 2Rпруж).
Значення струму повного відхилення обмежено впливом його теплової дії на пружні властивості спіральних протидіючих пружин.
Якщо струм I, що вимірюється, перевершує по значенню струм повного відхилення Iи рухомої частини, то паралельно ланцюгу вимірювального механізму підключається шунт (резистор), через який пропускається струм Iш = I – Iи (рис. 15.6).
Значення опору шунта Rш визначається з умови
IиRи = IшRш = IRиRш/(Rи + Rш) = const. (15.12)
Якщо шунт розглядати як дільник струму з коефіцієнтом розподілу n = I / Iи, той його опір
Rш = Rи / (п - 1). (15.13)
Значення опору шунта обирається. Звичайно в межах 10-2 – 10-4 Ом.
Рис. 15.6. Схема мікроамперметра з шунтом
Для виключення впливу на результат вимірювання опору сполучних дротів і контактів, сумарних з опором шунта, останні виконуються чотирьохзатискними: два затиски (струмкових) використовуються для включення шунта в ланцюг струму, що вимірюється, і два інші затиски (потенційних) - для підключення до вимірювального механізму.
Шунти звичайно виготовляють з манганіну, у якого дуже малий температурний коефіцієнт опору. Велике розповсюдження отримали багатомежеві східчасті шунти, що включаються по кільцевій схемі (рис. 15.7).
Рис. 15.7. Схема двохмежевого амперметра.
В двохмежевому амперметрі, якщо прийняти I1 I2, опір шунта для меж I1 і I2 відповідно рівні:
;
,
де п1 = I1 / Iи; п2 = I2 / Iи - коефіцієнти шунтування.
При сумісному рішенні цих рівнянь можна визначити опори шунтів:
.
Розрахунок для багатомежевого східчастого шунта аналогічний. Шунти внутрішні, вмонтовані в корпус приладу, і зовнішні. Зовнішні шунти підрозділяють на індивідуальні і взаємозамінні (що калібруються). Індивідуальні шунти застосовують до конкретних вимірювальних механізмів. Взаємозамінні шунти виготовляють на номінальні струми і падіння напруги: (60, 75) мВ, але допускають значення 100, 150, 300 мВ; застосовують ці шунти до вимірювальних механізмів, розрахованих на такі ж падіння напруги. Внутрішні шунти виготовляють на струми приблизно до 50 А, зовнішні - на струми до 103 А. Зовнішні шунти звичайно приєднуються до механізму двома провідниками із загальним опором, що калібруються (0,035 Ом). Класи точності шунтів - 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 - показують допустиме відхилення опору шунта від номінального значення, виражене у відсотках. Застосування шунтів дозволяє розширити межі вимірювання амперметрів, але приводить до збільшення потужності споживання, зниженню точності вимірювання і чутливості. Для пониження температурної похибки, викликаної зміною опору обмотки рамки і пружин рухомої частини вимірювального механізму при протіканні струму, послідовно з рамкою включається додатковий опір з манганіну.