Сопротивление миллиамперметра как найти

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:

где :
Rш – сопротивление шунтирующего резистора;
Rприб – внутреннее сопротивление амперметра;
Iприб – максимально измеримый ток амперметром без шунта;
Iраб – максимально измеримый ток с шунтом (требуемое значение)

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:

Расчёт: 0.075/2.52=0.02976А

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.

И ещё одно продолжение этой тематики: Как изменить предел измерения амперметра. Как переделать амперметр постоянного тока на переменный.

Владимир (Гость)

14 мая 2016 / 16:29

Все очень доступно и понятно, спасибо отличная статья. А где найти статью о тонкостях изготовления шунтирующего сопротивления?

pedgry (Гость)

24 декабря 2016 / 17:14

На самой первой схеме Амперметр и Rш необходимо поменять местами.
Потому, что правильно Амперметр подключается к Шунту, что-бы соединительные провода не вносили больших погрешностей.

vinserg

26 декабря 2016 / 22:56

pedgry, в схемотехнике допускается такое обозначение. И от перемены мест потребителей (рассматриваем участок цепи на первом рисунке) в параллельном соединении ни чего не поменяется. Закон Ома. На практике действительно амперметр подключается к шунту, т.к. он по сути является вольтметром.

pedgry (Гость)

15 марта 2017 / 14:53

vinserg писал:
И от перемены мест потребителей…
Это каких-же потребителей? На схеме показан ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ прибор без потребителей.
Сопротивление соединительных проводов внесет большие погрешности,
поскольку, сопротивление соединительных проводов больше сопротивления шунта. Проверено на собственном опыте.

vinserg

15 марта 2017 / 15:39

Надо внимательнее быть, там есть полная схема с потребителем. И есть часть той же схемы и не надо мне голову морочить, откройте учебники по физике и ТЭО. Там тоже самое. На практике я очень хорошо себе представляю, что и сколько вносит. Или очень хочется придраться? Когда статью про практику буду писать там все и опишу.

Слава (Гость)

16 марта 2017 / 11:07

Есть еще одна формула для шунта: Rш=Uш/(Iраб—Iамперм)
Uш – указан на амперметре.

vinserg

16 марта 2017 / 11:33

Но я за всё время только на одном приборе встречал Uш. И была пара новых. Uш было приведено в паспорте.

Вова (Гость)

20 апреля 2020 / 19:51

хороший калькулятор. спасибо

Slav (Гость)

19 декабря 2020 / 15:41

Может я и ошибаюсь, но в формуле определения шунта
в знаменатель достаточно написать значение напряжения полного
отклонения стрелки (оно есть на шкале прибора – 75mV).
Это же и есть Rприб х Iприб, равное Uприб.
Проще и без танцев с бубном.
А в общем полезная информация.

iury (Гость)

31 декабря 2020 / 14:39

Нужная тема и калькулятор супер!(одно не понял,откуда взялось максимальное отклонение 80(х2) исходя из каких параметров?Хотелось бы продолжения по расчету длины шунта исходя из его удельного сопротивления с таблицами распространенных металлов и сплавов.

Райхан (Гость)

27 января 2021 / 16:17

Измерения сопротивления прибора……., тяжеловато для пенсионера за 65…. Есть китайский ампервольтметр “DC 100 в 1A 10A 50A 100A мини 0,28 дюйма светодиодный цифровой вольтметр Амперметр постоянного тока Амперметр Напряжение/амперметр”. Какое сопротивление шунта можно применить для тока на 10А и 20А, напряжение в обоих случаях до 30 вольт, можно ли использовать для этого резисторы и какой мощностью? Спасибо, если ответите!

vinserg

30 января 2021 / 11:39

Так вы не написали исходные данные, а мы вряд ли дистанционно что-то подскажем. Это я так понимаю китайский прибор с али, если так, то стоит задать вопрос продавцу и уточнить Rприб и Iприб

Stone (Гость)

2 января 2022 / 21:21

У меня амперметр 20/5А для подключения через ТТ. Без ТТ максимальное измерение тока 5А. Допустим, градуировка шкалы для меня не имеет значения при измерении до 5А, но мне надо установить его без ТТ на измерение тока до 40А. Разбирать прибор не хочется, а сопротивление установленного шунта померить нечем, слишком малое сопротивление. На шкале ничего не написано, паспорта нету. Хотелось бы установить дополнительный шунт без особых заморочек.

Иван (Гость)

7 января 2023 / 10:10

Амперметр 30А М42300. Какое внутреннее сопротивление прибора и максимально измеримый ток амперметром без шунта?
Планируется подключение амперметра с шунтом для замера тока якоря электродвигателя (Iном=24А).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Сопротивление – миллиамперметр

Cтраница 1

Сопротивление миллиамперметров для таких измерений не должно превышать 0 2 – 0 5 ом, а сопротивление вольтметров должно быть не менее 1000 – 2000 ом на один вольт шкалы.
 [1]

Сопротивление миллиамперметра равно 3 ом.
 [2]

Сопротивление миллиамперметра может быть измерено е помощью милливольтметра, включенного параллельно миллиамперметру.
 [3]

Найти сопротивление миллиамперметра, показывающего ток 7 5 ма при действительном значении тока в цепи 187 5 ма, если шунт, включенный параллельно катушке прибора, имеет сопротивление 0 25 ом.
 [4]

Так как сопротивление шунта значительно меньше сопротивления миллиамперметра, то шунт надо подключать так, чтобы сопротивление проводов, соединяющих прибор с шунтом, не добавлялось к сопротивлению последнего. Это правило необходимо соблюдать еще потому, что при неправильном включении шунта, если он случайно отсоединится от миллиамперметра, через последний пойдет весь ток и выведет прибор из строя. Во избежание порчи многодиапазонного прибора при измерении в цепи с неизвестной величиной тока прибор должен быть сначала включен на самый большой предел измерения.
 [6]

В случае испытания вольтметров при номинальном отклонении его стрелки сопротивление миллиамперметра роли не играет.
 [7]

При наличии шунта под RA следует, конечно, понимать сопротивление миллиамперметра вместе с шунтом.
 [8]

Каждый участок катода монтируют на общей катодной подвеске и через одинаковое сопротивление ав, точно равное сопротивлению миллиамперметра, применяемого для измерения тока, подсоединяют к ней. При включении миллиамперметра в цепь какого-либо участка катода тфи помощи переключателя вводят равное ему сопротивление ав, и, таким образом, общее сопротивление не изменяется. Сложность этого метода заключается в необходимости строго соблюдать постоянство электрических сопротивлений цепи.
 [10]

Сопротивление вольтметра для таких измерений должно быть не менее 1 000 – 2 000 ом / в, а сопротивление миллиамперметра не более 0 2 – 2 ом.
 [11]

В четвертой позиции напряжение от сухого элемента, через регулировочный реостат 5 и ограничительное сопротивление 4, подводится к разветвленной на две ветви цепи, одна ветвь которой состоит из сопротивления 900 ом 2 и сопротивления миллиамперметра, равного 100 ом, а вторая ветвь – из кристаллического детектора, включенного автоматически в обратном направлении ( со средней величиной обратного сопротивления порядка 5000 ом), и сопротивления 100 ом 9, эквивалентного сопротивлению миллиамперметра.
 [13]

В четвертой позиции напряжение от сухого элемента, через регулировочный реостат 5 и ограничительное сопротивление 4, подводится к разветвленной на две ветви цепи, одна ветвь которой состоит из сопротивления 900 ом 2 и сопротивления миллиамперметра, равного 100 ом, а вторая ветвь – из кристаллического детектора, включенного автоматически в обратном направлении ( со средней величиной обратного сопротивления порядка 5000 ом), и сопротивления 100 ом 9, эквивалентного сопротивлению миллиамперметра.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

Рис. 108. Условные обозначения на шкалах измерительных приборов:

_{а — магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой; б — прибор для измерения постоянного тока; в — рабочее положение прибора горизонтальное; г — рабочее положение прибора вертикальное; д — между корпусом и магнитоэлектрической системой прибора напряжения не должно превышать 2 кВ; е — класс точности прибора, проценты}

Так, например, прибор М24, внешней вид которого показан на рис. 107 (вверху) является микроамперметром (обозначение μА) и рассчитан для измерения постоянных токов не более чем до 100 мкА, т. е. до 0,1 мА. Сопротивление его рамки, судя по надписи на шкале, 720 Ом. Именно такой микроамперметр я и буду рекомендовать для твоего комбинированного измерительного прибора. Если такой микроамперметр использовался ранее как миллиамперметр, то на его шкале может быть надпись mА, как амперметр — буква А, как вольтметр — буква V.

Еще раз подчеркиваю: независимо от внешнего вида и названия механизмы и принцип работы магнитоэлектрических приборов совершенно одинаковы и отличаются они один от другого в основном только токами, при которых их стрелки отклоняются на всю шкалу.

Если магнитоэлектрический прибор используют для измерения сравнительно больших токов, например в амперметре, параллельно рамке присоединяют резистор, называемый шунтом (рис. 109, а). Сопротивление шунта R_ш подбирают таким, чтобы через него шел основной ток, а через измерительный прибор РА — только часть измеряемого тока. Если из такого прибора удалить шунт, то предельный ток, который можно будет им измерять, уменьшится. В том случае, когда магнитоэлектрический прибор используют в вольтметре, последовательно с его катушкой включают добавочный резистор R_д (рис. 109, б). Этот резистор ограничивает ток, проходящий через прибор, повышая общее сопротивление прибора.

Рис. 109. Подключение шунта и добавочного резистора к электроизмерительному прибору РА

Шунты и добавочные резисторы могут находиться как внутри корпусов приборов (внутренние), так и снаружи (внешние). Чтобы амперметр, миллиамперметр или вольтметр превратить в микроамперметр, иногда достаточно изъять из него шунт или дополнительный резистор. Именно такой, бывший в употреблении прибор магнитоэлектрической системы может оказаться в твоем распоряжении. И если его основные параметры I_и и R_и неизвестны, то измерить их придется самому. Для этого потребуются: гальванический элемент 332 или 343, образцовый (т. е. как бы эталонный) миллиамперметр на ток 1–2 мА, переменный резистор сопротивлением 5-10 кОм и постоянный резистор, сопротивление которого надо рассчитать. Постоянный резистор (назовем его добавочным) нужен для ограничения тока в измерительной цепи, в которую будешь включать неизвестный прибор. Если такого резистора не будет, а ток в измерительной цепи окажется значительно больше тока I_и проверяемого прибора, то его стрелка, резко отклонившись за пределы шкалы, может погнуться. Если ток очень велик, то может даже сгореть обмотка рамки.

Сопротивление добавочного резистора рассчитай, пользуясь законом Ома. Вначале, для страховки, полагай, что I_и проверяемого прибора не превышает 50 мкА. Тогда при напряжении источника питания 1,5 В (один элемент) сопротивление этого резистора должно быть около 30 кОм (R = U/I_и = 1,5 В/0,05 мА — 30 кОм).

Проверяемый измерительный прибор РА_п, образцовый миллиамперметр (РА_o), переменный регулировочный резистор R_р и добавочный резистор R_д соедини последовательно, как показано на рис. 110.

Рис. 110. Схема измерения параметров I_и  и R_и стрелочного прибора

Проверь, нет ли ошибок в полярности соединения зажимов приборов. Движок резистора R_p поставь в положение наибольшего сопротивления (по схеме — в крайнее нижнее) и только после этого включай в цепь элемент G — стрелки обоих приборов должны отклониться на какой-то угол. Теперь постепенно уменьшай введенное в цепь сопротивление переменного резистора. При этом стрелки приборов будут все более удаляться от нулевых отметок их шкал. Заменяя добавочный резистор R_д резисторами меньшего номинала и изменяя сопротивление переменного резистора, добейся в цепи такого тока, при котором стрелка проверяемого прибора установится точно против конечной отметки шкалы. Значение этого тока, отсчитанное по шкале образцового миллиамперметра, и будет параметром R_и, т. е. током полного отклонения стрелки неизвестного прибора. Запомни его значение.

Теперь измерь сопротивление рамки. Сначала, как и при измерении параметра R_и, переменным резистором R_p установи стрелку проверяемого прибора на конечную отметку шкалы и запиши показание образцового миллиамперметра. После этого подключи параллельно проверяемому прибору переменный резистор сопротивления 1,5–3 кОм (на рис. 110 он показан штриховыми линиями и обозначен R_ш. Подбери такое его сопротивление, чтобы ток через проверяемый прибор РА_п уменьшился вдвое. При этом общее сопротивление цепи уменьшится, а ток в ней увеличится. Резистором ^R_p установи в цепи (по миллиамперметру) начальный ток и точнее подбери сопротивление резистора R_ш, добиваясь установки стрелки микроамперметра точно против отметки половины шкалы. Параметр R_и твоего микроамперметра будет равен сопротивлению введенной части резистора R_ш.

Измерить это сопротивление можно омметром.

Теперь поговорим о том, как магнитоэлектрический прибор приспособить для измерения разных значений токов, напряжений, сопротивлений.

МИЛЛИАМПЕРМЕТР

На практике тебе придется измерять постоянные токи в основном от нескольких долей миллиамперметра до 100 мА. Например, коллекторные токи транзисторов каскадов усиления радиочастоты и каскадов предварительного усиления звуковой частоты могут составлять примерно от 0,5 до 3–5 мА, а токи усилителей мощности достигать 60–80 мА. Значит, чтобы измерять сравнительно небольшие токи, нужен прибор на ток I_и не более 1 мА. А расширить пределы измеряемых токов можно путем применения шунта (см. рис. 109, а).

Сопротивление шунта можно рассчитать по такой формуле:

R_ш = I_иR_и(I_{и max} — I_и),

где I_{и max} — требуемое наибольшее значение измеряемого тока, мА. Если, например, I_и = 1 мА, R_и = 100 Ом, а необходимый ток I_{и max} = 100 мА, то R_ш должно быть: R_ш = I_иR_и(I_{и max} — I_и) = 1·100/(100 — 1) ~= 1 Ом.

Таким миллиамперметром можно измерять токи: без шунта — до 1 мА, с шунтом — до 100 мА. При измерении наибольшего тока (до 100 мА) через прибор будет течь ток, не превышающий 1 мА, т. е. его сотая часть, а 99 мА — через шунт. Лучше, однако, иметь еще один предел измерений — до 10 мА. Это для того, чтобы более точно, чем по шкале 100 мА, можно было отсчитывать токи в несколько миллиампер, например коллекторные токи транзисторов выходных каскадов простых усилителей. В этом случае измеритель токов можно построить по схеме, показанной на рис. 111, а. Здесь используется универсальный шунт, составленный из трех проволочных резисторов R1-R3, позволяющий увеличить пределы измерений миллиамперметра в 10 и 100 раз. И если ток I_и = 1 мА, то, применив к нему такой шунт, суммарное сопротивление которого должно быть значительно больше R_и, прибором можно будет измерять постоянные токи трех пределов: 0–1 мА, 0-10 мА и 0-100 мА. Зажим «—Общ.» — общий для всех пределов измерений. Чтобы узнать измеряемый ток, надо ток, зафиксированный стрелкой прибора, умножить на численное значение коэффициента возле соответствующего зажима. А поскольку ток I_и прибора известен, то возле зажимов вместо множителей «х1», «х10», «х100» можно написать предельно измеряемые токи. Для нашего примера это могут быть надписи: «1 мА», «10 мА», «100 мА». Более подробно о расчете универсального шунта я расскажу еще в этой беседе.