Измерение постоянного тока и напряжения

Измерения постоянного тока и напряжения производятся в основном с помощью магнитоэлектрических амперметров и вольтметров с пределами измерений 0,1 мкА...6 кА и 0,3 мВ... 1,5 кВ. Возможно применение также аналоговых электромагнитных, электродинамических, ферродинамических, электростатических, цифровых приборов, потенциометров (компенсаторов) постоянного тока. Для определения малых количеств электричества быстропротекающих импульсов тока используются баллистические гальванометры, для больших количеств электричества — кулонометры.

Выбор измерителя обусловлен мощностью объекта измерения и необходимой точностью. При включении прибора в измерительную цепь он изменяет ее параметры. Для уменьшения величины методической погрешности при измерении напряжения сопротивление используемого вольтметра должно быть как можно большим, а при измерении тока сопротивление амперметра как можно меньшим, тогда и потребление мощности от объекта измерения будет малым.

Измерительный механизм магнитоэлектрических амперметров и вольтметров принципиально не различаются, а в зависимости от назначения прибора меняется его измерительная цепь. В амперметрах измерительный механизм непосредственно или с помощью шунта включается в цепь последовательно с нагрузкой. В вольтметрах последовательно с измерительным механизмом включается добавочный резистор, и прибор подключается к тем точкам схемы, между которыми необходимо измерить напряжение. Характер измерительной цепи также определяется допустимой температурной погрешностью и пределом измерения прибора. Для компенсации температурной погрешности необходимо применять специальные схемы температурной компенсации.

Измерение малых токов и напряжений.Прямое измерение этих физических величин выполняют с помощью гальванометров ма­гнитоэлектрической системы (от 0,1 нА и от 1 нВ), цифровых пикоамперметров (от 1 нА), микровольтметров (от 10 мкВ), нановольтметров (от 10 нВ), компенсаторов (от 1 мкВ).

Косвенное измерение выполняется с помощью компенсаторов (до 10 нА); по величине заряда конденсатора (до 1 нА); с использованием электрометра (до 10 нА).

Измерение небольшого количества электричества.Для этих целей применяется баллистический гальванометр (БГ). Он является разновидностью магнитоэлектрического гальванометра и предназначен для измерения небольших количеств электричества в кратковременных импульсах тока. Их отличие от обычных магнитоэлектрических гальванометров заключается в искусственно увеличенном моменте инерции подвижной части за счет увеличения ее веса и, следовательно, значительно большем периоде собствен­ных колебаний, равном 15...30 с.

Измерения больших количеств электричества.Для измерения количества электричества, протекающего за большой промежуток времени (несколько часов), применяют кулонметры. Длительность измеряемых импульсов — 0,05... 0,2 с; амплитуда — 2... 200 мА; форма импульсов — прямоугольная. Прибор имеет магнитоэлектрический ИМ, особенностью которого является отсутствие противодействующего момента. Подвод тока к обмотке рамки осуществляется с помощью безмоментных спиралей. Обмотка рамки выполнена из медного провода, намотанного на толстый алюминиевый каркас, в котором при движении рамки индуцируется ток, создающий тормозной момент. Под действием вращающего и тормозного моментов рамка поворачивается с постоянной, пропорциональной току скоростью в течение всего времени, пока длится импульс тока.

Измерение ЭДС.Для этих целей используют компенсатор постоянного тока. Существуют электромеханические, гальванометрические и электрометрические компенсаторы, которые отличаются чувствительностью и величиной входного сопротивления.

Для измерения ЭДС источников с большим внутренним сопротивлением или напряжений в высокоомных цепях целесообразно использовать дифференциальный метод измерения (входное сопротивление магнитоэлектрических или электронных вольтметров может быть недостаточным).

Измерение больших постоянных токов.Для токов более 10 кА использование шунтов уже не целесообразно. Наиболее простым способом измерения в этом случае является параллельное включение шунтов и использование магнитных преобразователей. Для более точных измерений (порядка 0,01 %) больших токов используются преобразователи из меди в виде стержня с определенным диаметром, имеющим приспособление для включения в разрыв шины с током.

Измерение высоких напряжений.Измерение напряжений до 1,5 кВ осуществляется магнитоэлектрическими вольтметрами с добавочными резисторами. При более высоких напряжениях (до 300 кВ) целесообразно включать электростатические вольтметры или обычные вольтметры через измерительные трансформаторы напряжения.