Категория: Измерительные устройства

Допустим у Вас есть стрелочный микроампетрметр на 100 мкА. С его помощью можно измерить слабый ток до 100 мкА. А как быть если нужно измерить 1 Ампер? Думаете нужен амперметр? Совсем не обязательно. Эта задача решается очень просто - параллельно микроамперметру нужно включить дополнительный резистор малого сопротивления - шунт (Run - рисунок 1). Теперь ток разветвляется и проходит по двум ветвям - через шунт и через микроамперметр. Чем меньше сопротивление шунта, тем большая часть силы тока проходит через него, а меньшая через микроамперметр.

Получается так, что переключая шунты можно микроамперметр привратить в миллиамперметр, амперметр.

Сопротивление шунта выбирают из условия, чтобы ток, протекающий через микроамперметр не превышал предельного значения 1н - равного максималь-ному значению шкалы микроамперметра. Если известно сопротивление катушки микроамперметра (обычно указывется в нижнем углу шкалы) - Rnp и максимальный ток 1н (максимальное значение шкалы) можно рассчитать сопротивление шунта, необходимое для измерения максимального тока / по такой формуле:

Rш = (Rпр x lн) / (l - lн)

Предположим есть микроамперметр с 1н=200 мкА (0,0002A), Rnp - 720 ом, а требуется предел измерения 3 мА (0.003А), тогда сопротивление шунта равно:

Rш = (720 х 0,0002) / (0,003 - 0,0002) = 51,4 ом

В универсальных прибора с большим количеством переключаемых пределов применяются универсальные шунты, представляющие собой цепочку из последовательно включенных резисторов, подключенную параллельно микроамперметру. Например, универсальный шунт на три предела измерения 3, 30 и 300 мА состоит из трех резисторов (рисунок 2). При этом полное сопротивление универсального шунта соответствует наименьшему пределу измерения - 3 мА.

Если требуется большее количство пределов, то и количество резисторов увеличивается:

Rmy = Rш1+Rш2+....+ RшN

Полное сопротивление универсального шунта определяется по формуле:

Rшу = Rпр / ( l1 / lн - 1) = 720 / (0,003 / 0,0002 - 1) = 51,4 Ом

Где l1 - наименьший предел измерения 3 мА (0,003 А).

Обозначим другие пределы как l2 -предел 30 мА , l3 - предел 300 мА. Тогда сопротивления шунта Rш2 и Rш3 будет такими:

Rш3 = lн (Rпр + Rшу) / l3 = 0,0002 (720+51,4)/0,3 = 0,5

Rш2 = (lн (Rпр + Rшу) / l2) - Rш3 = (0,0002 (720+54,4) / 0,03) - 0,5 - 4,6 Ом.

Теперь определим Rш1:

Rш1 = Rшу - Rш2 - Rш3 = 51,4 - 4,6 - 0,5 = 46,3 Ом

Таким же образом можно рассчитать универсальный шунт и для других пределов измерения, причем их количество на один универсальный шунт не ограничено (соответственно увеличивается количество резисторов Rш -составляющих шунта).

Теперь попытаемся измерить напряжение. Для этого прибор нужно превратить в вольтметр и подключить его параллельно участку электрической цепи, напряжение на котром нужно измерить. Сопротивление вольтметра должно быть достаточно велико, чтобы через него протекал минимальный ток и он не оказывал существенного шунтирующего действия на измеряемую цепь.

Однако сопротивление нашего миллиамперметра даже на минимальном пределе (3 мА) слишком мало. Оно определяется общим сопротивлением двух парраллельно включенных цепей - измерительной катушки микроамперметра (720 ом) и полного сопротивления шунта (51,4 ом) :

R = (Rпp х Rшу) / (Rпp + Rшу) = (720 x 51,4)/(720+ 51,4) = 48 ом.

Если например, таким прибором попробовать измерить напряжение "плоской батарейки", то ток, протекающий через прибор, в данном случае получится более чем в 30 раз превосходящий допустимый предел измерения - 3 мА. И прибор может выйти из строя.

Чтобы этого не произошло последовательно с миллиамперметром нужно включить добавочный резистор, с таким сопротивлением, при котором при напряжении в измеряемой цепи, в данном случае (для "плоской батарейки") 4,5В ток через прибор не превышал 3 мА.