Změna rozsahu ampérmetru

Střední odborná škola Otrokovice

www.zlinskedumy.cz

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Miloš ZatloukalDostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR.

Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

Charakteristika DUM 1

Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice

Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /2

Autor Ing. Miloš Zatloukal

Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-El-EM/3-EL-1/13 Název DUM Změna rozsahu ampérmetru

Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání

Kód oboru RVP 26-51-H/01

Obor vzdělávání Elektrikář

Vyučovací předmět Elektrická měření

Druh učebního materiálu Výukový materiál

Cílová skupiny Žák, 17 – 18 let

Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce učitelem, případně jako materiál pro samostudium, nutno doplnit výkladem; náplň: způsoby realizace změny rozsahu ampérmetru při měření stejnosměrného a střídavého proudu

Vybavení, pomůcky Dataprojektor

Klíčová slova Měřicí přístroj, měření proudu, stejnosměrný, střídavý, ampérmetr, rozsah měření, bočník, měřicí transformátor proudu, klešťový.

Datum 14. 01. 2013

Náplň výuky

- určení vnitřního odporu ampérmetru

- změna rozsahu ampérmetru

- bočník

- přepínání částí proudové cívky

- změna počtu závitů měřicí cívky

- Měřicí transformátor proudu (MTP)

- klešťový ampérmetr

Změna rozsahu ampérmetru

Zapojení ampérmetru do měřicího obvodu

Obr. 1: Schéma zapojení ampérmetru do měřicího obvodu

Je zapojen sériově se zátěží Rz a měří tedy proud touto zátěží protékající.

Z hlediska napěťových a proudových poměrů v měřeném obvodu musí mít malý vnitřní odpor (odpor měřicích cívek) – takový, aby bránil průchodu proudu co nejméně a tedy byl na něm co nejmenší úbytek napětí.

Hodnota vnitřního odporu ampérmetru má vliv vlastní spotřebu přístroje a tedy na přesnost měření.

Jak zjistíme vnitřní odpor ampérmetru Rm? Pokud není uveden na přístroji nebo v dokumentaci k němu, bude nutné ho změřit.

Jak ?- přivedeme do něj proud pro jeho maximální výchylku (Imax) - a voltmetrem (digitálním nebo milivoltmetrem) změříme úbytek napětí

mezi svorkami Um

- pak odpor vypočítáme podle Ohmova zákona.

Změna rozsahu ampérmetru

- jde o jeho zvětšení (tj. na přístroji s menším rozsahem chceme změřit větší proud)

Jak?- stejnosměrný proud – bočníkem (paralelně připojeným rezistorem)

- střídavý proud – změna rozsahu se provádí- přepínáním sekcí měřicí cívky- změnou počtu závitů měřicí cívky- užitím měřicího transformátoru proudu (MTP)

(jeho aplikací je i klešťový ampérmetr)

Výpočet bočníku pro magnetoelektrický měřicí systém

- při použití bočníku jde o to, aby se měřený proud (vyšší než je základní rozsah ampérmetru) rozložil na dvě části – proud Im (malý) a zbytek proudu tekl bočníkem (I - Im )- jde také o měření úbytku napětí na bočníku milivoltmetrem

Obr. 2: Schéma pro výpočet bočníku

Výpočet bočníku pro magnetoelektrický měřicí systém

Příklad

Pomocí magnetoelektrického voltmetru se základním rozsahem 100 µA je potřeba změřit proud 1 A. Vnitřní odpor měřidla je 1 kΩ. Navrhněte potřebný bočník.

Řešení: 100 µA = 0,0001 A 1 kΩ = 1000 Ω

Obr. 3: bočník 30 A

- pro feromagnetické a elektrodynamické ampérmetry- měřicí cívky rozděleny na části- dle potřeby se části vinutí propojí sériově, paralelně nebo sério-paralelně- změna poměru – rozsahu 1:2 nebo 1:2:4

Změna rozsahu střídavého ampérmetru – přepínání částí proudové cívky

Změna rozsahu střídavého ampérmetru – změna počtu závitů měřicí cívky

- pro feromagnetické ampérmetry- měřicí cívka má vyvedeny odbočky- nejmenšímu počtu závitů odpovídá největší rozsah- pro každý rozsah (odbočku) musí být samostatná stupnice

- používá se pro změnu rozsahu (zvětšení i zmenšení) střídavého ampérmetru

- primární vinutí se zapojuje do série se zátěží, kterou teče měřený proud- na jeho sekundární svorky se připojují měřicí přístroje sériově (ampérmetr, proudová cívka wattmetru)

- Primární vinutí – vstupní svorky se značí velkými písmeny K, L- Sekundární vinutí – výstupní svorky se značí malými písmeny k, l (malé eL)

- aby byl MTN co nejlepším převodníkem střídavého napětí a tedy měření co nejpřesnější:

- sekundární částí musí co nejméně zatížena- MTP tedy musí pracovat v blízkosti stavu nakrátko

Měřicí transformátor proudu – MTP

Měřicí transformátor proudu – MTP – schéma pro jeho připojení

Obr. 4: Schéma pro zapojení MTP do měřicího obvodu

- celková spotřeba měřicích přístrojů na sekundární straně nesmí překročit dovolené zatížení

(MTP se vyrábějí v řadě 2,5 – 5 – 10 – 15 – 30 – 60 – 120 VA)

- třída přesnosti měřicího transformátoru proudu( 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1 – 3 % ) – při jmenovitém napětí a zatížení

- úhlová chyba (chyba fáze) – jde o velikost úhlu mezi fázorem primárního proudu I1 a fázorem skutečného sekundárního proudu I21 – úhlová chyba se vyjadřuje v úhlových minutách a projeví se při připojení wattmetru

- jmenovité sekundární napětí je 5 A- převod MTP je tvaru zlomku – primární proud / sekundární proud(např. 100/5 nebo 2/5 - Pokud by došlo k rozpojení sekundárního obvodu, mohlo by se v sekundárním vinutí indukovat vysoké napětí, které by mohlo poškodit izolaci vinutí nebo způsobit úraz obsluhy – rozpojení je nutno zabránit!! – MTP je vybaven tzv. spojovačem nakrátko, kterým při manipulaci s měřicími přístroji v sekundárním okruhu spojíme sekundární svorky nakrátko.

Provozní MTP- měřicí transformátory proudu provozní se montují do rozvodného zařízení- vyrábějí se v těchto provedeních

- podpěrné- tyčové- násuvné- prstencové

Obr. 6: Třífázový měřicí transformátor proudu ASRD 205.37

Obr. 5: Jednofázový měřicí transformátor proudu

Klešťové ampérmetry

- měřicí transformátory proudu ve formě klešťového provedení- primární vinutí je rozevíratelné jako čelisti kleští- v sekundárním obvodu má přístroj magnetoelektrický ampérmetr s usměrňovačem- změna rozsahu se provádí přepínáním odboček na sekundárním vinutí- přístroj měří obvykle i napětí- přesnost kolem 2,5 %- chyba fáze – asi od 60’ do 200’- měří proudy až do stovek ampérů- moderní klešťové ampérmetry se vyrábějí jako digitální s číslicovým displejem

Ukázka klešťových ampérmetrů

Obr. 7: klešťový ampérmetr 200 A – LT Lutron ACA DL 6054

Ukázka klešťových multimetrů

Obr. 8: Klešťový multimetr analogový – Metra PK 210

Obr. 9: Klešťový multimetr digitální – Metra PK 310

Obr. 10: Klešťový multimetr digitální – Fluke 360

1. Vnitřní odpor ampérmetru s rozsahem 1 A je

Kontrolní otázky:

2. Změna rozsahu pomocí změny odporu měřicí cívky se týká ampérmetrů:

3. Pro měřicí transformátor proudu zjednodušeně platí:

a) Malý (0,1 až 0,001 Ω)b) Střední (100 až 1000 Ω)c) Velký (104 až 106 Ω)

a) Magnetoelektrických b) Feromagnetickýchc) Elektrostatických

a) Pracuje nakrátko a nesmí se rozpojitb) Pracuje naprázdno a smí se zkratovatc) Pracuje naprázdno a nesmí se zkratovat

1. Vnitřní odpor ampérmetru s rozsahem 1 A je

Kontrolní otázky – správné odpovědi:

2. Změna rozsahu pomocí změny odporu měřicí cívky se týká ampérmetrů:

3. Pro měřicí transformátor proudu zjednodušeně platí:

a) Malý (0,1 až 0,001 Ω)b) Střední (100 až 1000 Ω)c) Velký (104 až 106 Ω)

a) Magnetoelektrických b) Feromagnetickýchc) Elektrostatických

a) Pracuje nakrátko a nesmí se rozpojitb) Pracuje naprázdno a smí se zkratovatc) Pracuje naprázdno a nesmí se zkratovat

Seznam obrázků:

Obr. 1: vlastní, schéma zapojení ampérmetru do obvoduObr. 2: vlastní, schéma pro výpočet bočníkuObr. 3: vlastní, foto, bočník 30 AObr. 4: vlastní, schéma pro zapojení MTP do měřicího obvoduObr. 5: vlastní, foto, jednofázový měřicí transformátor proudu (MTP)Obr. 6 : třífázový měřicí transformátor proudu ASRD 205.37Obr. 7: vlastní, foto, klešťový ampérmetr digitální 200 A – LT Lutron ACA DL 6054 Obr. 8: vlastní, foto, klešťový multimetr analogový – Metra PK 210Obr. 9: vlastní, foto, klešťový multimetr digitální – Metra PK 310Obr. 10: klešťový multimetr digitální – Fluke 360

Seznam použité literatury:

[1] Vitejček, E.: Elektrické měření, SNTL, Praha, 1974

[2] Fiala, M., Vrožina, M., Hercik, J.: Elektrotechnická měření I, SNTL, Praha, 1986

Děkuji za pozornost

Měřicí transformátory proudu provozní se montují do rozvodného zařízení

Vyrábějí se v těchto provedeních• podpěrné• tyčové• násuvné• prstencové

Provozní MTP

Obr. x: Třífázový měřicí transformátor proudu ASRD 205.37

Klešťové ampérmetry

• měřicí transformátory proudu ve formě klešťového provedení

• primární vinutí je rozevíratelné jako čelisti kleští• v sekundárním obvodu má přístroj

magnetoelektrický ampérmetr s usměrňovačem• změna rozsahu se provádí přepínáním odboček

na sekundárním vinutí• přístroj měří obvykle i napětí• přesnost kolem 2,5 %• chyba fáze – asi od 60 do 200’• měří proudy až do stovek ampérů• moderní klešťové ampérmetry se vyrábějí jako

digitální s číslicovým displejem

Obr. y: Klešťový multimetr Fluke 360