Změna rozsahu ampérmetru Střední odborná škola Otrokovice Změna rozsahu ampérmetru Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Miloš Zatloukal Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

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

Změna rozsahu ampérmetru 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

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. Obr. 1: Schéma zapojení ampérmetru do měřicího obvodu

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

Změna rozsahu střídavého ampérmetru – přepínání částí proudové cívky - 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 – 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

Měřicí transformátor proudu – MTP - 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 – 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.

- vyrábějí se v těchto provedeních - podpěrné - tyčové - násuvné Provozní MTP - měřicí transformátory proudu provozní se montují do rozvodného zařízení - vyrábějí se v těchto provedeních - podpěrné - tyčové - násuvné - prstencové Obr. 5: Jednofázový měřicí transformátor proudu Obr. 6: 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

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

Kontrolní otázky: Vnitřní odpor ampérmetru s rozsahem 1 A je Malý (0,1 až 0,001 Ω) Střední (100 až 1000 Ω) Velký (104 až 106 Ω) Změna rozsahu pomocí změny odporu měřicí cívky se týká ampérmetrů: Magnetoelektrických Feromagnetických Elektrostatických Pro měřicí transformátor proudu zjednodušeně platí: Pracuje nakrátko a nesmí se rozpojit Pracuje naprázdno a smí se zkratovat Pracuje naprázdno a nesmí se zkratovat

Kontrolní otázky – správné odpovědi: Vnitřní odpor ampérmetru s rozsahem 1 A je Malý (0,1 až 0,001 Ω) Střední (100 až 1000 Ω) Velký (104 až 106 Ω) Změna rozsahu pomocí změny odporu měřicí cívky se týká ampérmetrů: Magnetoelektrických Feromagnetických Elektrostatických Pro měřicí transformátor proudu zjednodušeně platí: Pracuje nakrátko a nesmí se rozpojit Pracuje naprázdno a smí se zkratovat Pracuje naprázdno a nesmí se zkratovat

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

Vyrábějí se v těchto provedeních podpěrné tyčové násuvné prstencové Provozní MTP Měřicí transformátory proudu provozní se montují do rozvodného zařízení Vyrábějí se v těchto provedeních podpěrné tyčové násuvné prstencové Obr. x: Třífázový měřicí transformátor proudu ASRD 205.37

měřicí transformátory proudu ve formě klešťového provedení 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