Подключение амперметра через трансформатор тока схема

Главная
Измерительные приборы

Если при измерении электрического тока Вы используете амперметр с пределом 1, 5 или даже 10А, а нагрузка будет составлять значение больше этой предельной величины амперметра, то Вам может помочь измерительный трансформатор тока с необходимым коэффициентом.
Напомню, что амперметр включается в электрическую цепь последовательно. А как же будет подключаться амперметр при использовании трансформатора тока?

В общем случае на тт будут два измерительных вывода для подключения амперметра. Подключение же первичного тока к тт происходит последовательно, но имеет особенности в зависимости от типа аппарата, о чем и поговорим ниже.

Классификация электроизмерительных приборов.

Электроизмерительные приборы классифицируют по следующим признакам:

1) роду измеряемой величины (амперметры, вольтметры, омметры, ваттметры и т.д.);
2) принципу действия (магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, тепловые, электронные и т.д.);
3) роду тока (приборы постоянного, переменного, постоянного и переменного тока);
4) степени точности (классы: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0).

На шкале или на лицевой панели прибора указываются назначение, род тока, положение шкалы (горизонтальное, вертикальное, под углом), пробивное напряжение изоляции, класс точности, условия эксплуатации, год выпуска, заводской номер.

Схемы включения амперметра и вольтметра.

На рисунках 4.3 и 4.4 приведены схемы включения вольтметра и амперметра через измерительные трансформаторы напряжения (ТН) и тока (ТТ) соответственно.

Рис. 4.3. Измерительный трансформатор напряжения.

Схема включения вольтметра:

?/,, U2_

первичное и вторичное напряжения ТН;
Wv W2
— первичная и вторичная обмотки ТН;
V
— вольтметр

Рис. 4.4.
Измерительный трансформатор тока. Схема включения амперметра:
/р /2 — первичный и вторичный токи ТТ; Wv W2

— первичная и вторичная обмотки ТТ;
А
— амперметр

Для измерения тока в электрических цепях служат амперметры, миллиамперметры и микроамперметры различных систем. Их включают в цепь последовательно, и через них проходит весь ток, протекающий в цепи (рис. 4.4). Важно, чтобы при различных электрических измерениях амперметр как можно меньше влиял на электрический режим цепи, в которую он включен. Поэтому амперметр должен иметь малое собственное сопротивление по сравнению с сопротивлением цепи.

Присоединять амперметр к источнику тока (питания) без нагрузки нельзя, так как по его обмотке в этом случае пройдет большой ток, и она может перегореть. По той же причине нельзя включать амперметр параллельно нагрузке.

Каждый амперметр рассчитан на определенный максимальный ток, при превышении которого амперметр может перегореть. Если амперметром нужно измерить ток, превышающий допустимый для данного амперметра, то параллельно амперметру присоединяют шунт, т.е. расширяют пределы измерения амперметра.

Шунт представляет собой относительно малое, но точно известное сопротивление. Схема включения амперметра с шунтом показана на рис. 4.5, а.

Шунт должен иметь четыре зажима для устранения влияния на сопротивление шунта переходных сопротивлений контактов. Шунты изготовляют из манганина — сплава, у которого температурный коэффициент сопротивления практически равен нулю.

Рис. 4.5.
Схема включения амперметра:
а —

с шунтом;
6
— через трансформатор тока; для схемы
а: 1 —
шунт;
2
— нагрузка;

для схемы б: 1

— измерительный трансформатор тока;
2
— нагрузка

Рис. 4.6. Схема соединения трех амперметров через два трансформатора тока:

Л j и Л2 — начало и конец первичной обмотки трансформатора тока; И, и И2 — начало и конец вторичной обмотки трансформатора тока; Л

— амперметры;
iA, iB, ic —
токи в фазах

Рис. 4.7.
Схема включения вольтметра:
R

— сопротивление цепи;
V—
вольтметр

На рисунке 4.6 приведена схема соединения трех амперметров через два трансформатора тока.

Как видно из схемы, через первый амперметр проходит ток iA,

через второй —
iB,
следовательно, ток в третьем амперметре, равный сумме двух линейных токов
iA
и
iB,
равен третьему линейному току:
ic= iA
+
iB.
Для измерения напряжения на участке цепи применяют вольтметры. Вольтметр включают параллельно тем точкам цепи (М, N),

напряжение между которыми надо измерить (рис. 4.7).

Вольтметр не должен изменять напряжение на измеряемом участке цепи, по этой причине ток, проходящий через вольтметр, должен быть много меньше, чем ток на измеряемом участке.

Для того чтобы вольтметр не вносил заметных искажений в измеряемое напряжение, его сопротивление должно быть большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряется напряжение. Любой вольтметр рассчитан на определенное предельное напряжение, но с помощью подключения последовательно с вольтметром добавочного сопротивления /?доб можно измерять большие напряжения (рис. 4.8, б).

Схемы включения амперметров через трансформаторы тока

В схемах измерения тока как при непосредственном включении приборов, так и при включении их через измерительные трансформаторы тока применяют только амперметры.

Схемы включения амперметров через трансформаторы тока показаны на рис. 1.

Трансформатор тока обеспечивает погрешность измерения, соответствующую его классу точности только при измерении тока в определенном диапазоне, причем сопротивление нагрузки во вторичной обмотке не должно превышать заданного значения. Так, класс точности трансформаторов тока типа ТС-0,5 при сопротивлении нагрузки 1,6 Ом будет 1,0. При увеличении сопротивления нагрузки до 3 Ом класс точности снижается до 3,0, а при включении во вторичную обмотку нагрузки сопротивлением 5 Ом становится равным 10,0.

Сопротивления при составлении реальной схемы могут быть оценены приблизительно следующим образом.

Сопротивление соединительных проводов Rc = ρ l/S ,

где ρ — удельное сопротивление материала провода (для проводов из меди ρ =0,0175 мкОм х м, для проводов из алюминия ρ = 0,028 мкОм х м); l — длина соединительных проводов, м; S — площадь сечения проводов, мм 2 .

Суммарное сопротивление контактных соединений Rк может быть принято равным 0,05 – 0,1 Ом.

Сопротивление прибора Z может быть найдено в справочнике, указано в паспорте прибора или на его шкале.

Рис. 1. Схемы включения амперметров через трансформатор тока: а — простая, б — с промежуточным трансформатором, в — для измерений токов, превышающих номинальный ток трансформатора, г — с промежуточным трансформатором, по с несколькими амперметрами, д – с выключателем амперметра, с — в трехфазной цепи тремя амперметрами, ж — то же с одним амперметром с переключателем.

Наиболее простая и распространенная схема измерения тока с трансформатором в цепи приведена на рис. 1, а.

Ток, измеренный с помощью этой схемы I = (I т n1 х I п х n)/(I т n 2 х N) = ktn х n х D п,

где I т n1 и I т n 2 — номинальные первичный и вторичный токи трансформатора тока; ktn = It1/It2 — коэффициент трансформации; D п = Iп/N – постоянная прибора; D = Dп х k х т n — постоянная измерительной схемы, n – показания прибора в делениях шкалы, N – число делений, нанесенных на шкале прибора, I п – ток полного отклонения стрелки.

Класс точности трансформатора выбирают но классу точности измерительного прибора в соответствии с табл. 1.

Пример. Пусть амперметр РА имеет шкалу с N =150 делениями и предел измерений I п = 2,5А. В измерительной схеме на рис. 1, а он включен через трансформатор тока с номинальными первичным и вторичным токами I т n1 = 600 А и I т n 2 – 5 А соответственно. При измерении тока стрелка измерительного прибора остановилась против деления n = 104.

Подключение амперметра через трансформатор тока

Расширение пределов измерения амперметра возможно, если использовать дополнительно устройство, называемое трансформатор тока. Работает оно по принципу обычного трансформатора, но первичная обмотка содержит всего несколько витков. При прохождении по ней измеряемого тока его величина во вторичной обмотке будет меньше в несколько раз.

Но такие трансформаторы имеют соответствующие габариты и применяются только в промышленных сетях. В малогабаритных же устройствах их использование нецелесообразно.

Подключение амперметра через шунт

Если прибор включается в измерительную цепь напрямую, без трансформатора тока, его называют амперметром прямого включения.

Без шунта можно использовать приборы, рассчитанные на небольшую силу тока, порядка миллиампер. За счет шунтирования измерительной обмотки сопротивлением, большим, чем ее собственное, мы можем изменить предел измерения. Схема включения сложностью не отличается: через шунт проходит измеряемый ток, а параллельно ему подключается амперметр.

В дело здесь вступает первый закон Кирхгофа. Измеряемый ток делится на два: один протекает через рамку, второй – через шунт.

Соотноситься между собой они будут так:

К блоку питания

Блоки питания, выполняют важную роль, выравнивают показания сети до нужного состояния. При неправильной работе они могут сильно навредить дорогому оборудованию, вызывая перегрев. Для того чтобы избежать проблем при их работе, а особенно в тех случаях, когда блок питания изготавливается вручную, желательно использовать недорогой амперметр, вольтметр.

Из Китая можно заказать самые разные модели, но для стандартных устройств, работающих от домашней сети подойдут такие, которые измеряют ток от нуля до 20 А, а напряжение до 220 В. Почти все они малогабаритные и могут быть установлены в небольшие корпуса блоков питания.

Большинство устройств может быть отрегулировано при помощи встроенных резисторов. К тому же, они обладают высокой точностью, практически 99%. На табло выведены шесть позиций по три на напряжение и силу тока. Питаться они могут как от отдельного, так и от встроенного источника.

Для подключения вольтметра нужно разобраться с проводами, таких насчитывается пять:

Три тонких. Черный минус, красный плюс, желтый для измерения разницы.
Два толстых. Красный плюс, черный минус.

Первые три шнура чаще всего объединены для удобства. Подключение может осуществляться через специальный гнездовой разъем, или при помощи спайки.

Необходимо решить от какого источника питания будет работать прибор, отдельного или встроенного.
Черные провода соединяются и припаиваются на минус БП. Таким образом, создается общий минус.
Таким же образом нужно соединить тонкий красный и желтый контакты. Они подключаются к питающему контакту.
Оставшийся красный контакт будет соединяться с электрической нагрузкой.

При неправильном подключении табло прибора будет показывать нулевые значения. Для того чтобы измерения были максимально приближены к действительным, нужно правильно соблюдать полярность питающих контактов. Только подключение толстого красного провода к нагрузке даст приемлемый результат.

Расчет сопротивления шунта

Отсюда следует, что, зная ток полного отклонения измерительной системы (Iпр) и внутреннее сопротивление рамки (Rпр), можно вычислить требуемое сопротивление шунта (Rш). И тем самым изменить предел измерения амперметра.

Но, перед тем как переделать миллиамперметр в амперметр, нужно решить две непростых задачи: узнать ток полного отклонения измерительной системы и ее сопротивление. Можно найти эти данные, зная тип миллиамперметра, который переделывается. Если это невозможно, придется провести ряд измерений. Сопротивление можно измерить мультиметром. А вот для второго параметра потребуется подать на прибор ток от постороннего источника, измеряя его величину с помощью цифрового амперметра.

Но такой расчет шунта для амперметра не будет точным. Невозможно с помощью подручных средств обеспечить требуемую точность измерений. Система измерения с шунтом имеет большую чувствительность к погрешности при определении исходных данных. Поэтому на практике проводится точная подгонка сопротивления шунта и калибровка амперметра.

Контроль тока заряда аккумуляторной батареи автомобиля

При использовании зарядного устройства существует необходимость замерять силу тока амперметром. Это позволяет контролировать процесс накопления энергии аккумулятором и избегать перезаряда с недозарядом. В результате срок службы АКБ значительно увеличивается.

После включения цепи амперметр покажет ток заряда. Точность измерений и прочие характеристики амперметра не столь важны для контроля передачи энергии. Погрешность измерения тоже не столь важна, так как следить необходимо за уменьшением показаний стрелки амперметра. Прибор, показывающий через несколько часов одно и тоже значение, говорит об полном заряде аккумулятора.

При работе множества аппаратуры возникает необходимость контроля силы тока. Стрелки амперметров или цифры на экране дискретного прибора показывают пользователю эту физическую величину. Производимые измерения необходимы как для поддержания рабочего состояния так и для сигнализации об возникновении аварийной ситуации.