Connexió d’un amperímetre i un voltímetre en una xarxa de corrent altern i directe

Corrent directe no canvia de direcció en el temps. Un exemple és la bateria d’una llanterna o la ràdio, la bateria d’un cotxe. Sempre sabem on és l’estigma positiu de la font d’energia i on és negatiu.

Corrent altern És una corrent que canvia la direcció del moviment amb una certa periodicitat. Aquest corrent flueix a la nostra presa quan connectem una càrrega. No hi ha un pol positiu i negatiu, sinó només fase i zero. La tensió a zero és propera al potencial de terra. El potencial a la sortida de fase canvia de positiu a negatiu amb una freqüència de 50 Hz, cosa que significa que el corrent sota càrrega canviarà la seva direcció 50 vegades per segon.

Durant un període d’oscil·lació, el corrent augmenta de zero a màxim, després disminueix i passa per zero, i després es produeix el procés invers, però amb un signe diferent.

Recepció i transmissió de CA és molt més senzilla que directa: menys pèrdua d’energia.Amb l’ajuda dels transformadors, podem canviar fàcilment la tensió de CA.

Quan es transmet un voltatge gran, es necessita menys corrent per a la mateixa potència. Això permet obtenir un argument més subtil. Als transformadors de soldadura s’utilitza el procés invers: baixen el voltatge per augmentar el corrent de soldadura.

Mesura de corrent directe

En en un circuit elèctric mesura de corrent, cal encendre l’amperímetre o el mil·límetre en sèrie amb el receptor d’energia. A més, per excloure la influència del dispositiu de mesura en el funcionament del consumidor, amperímetre ha de tenir una resistència interna molt petita, de manera que pràcticament es podia prendre igual a zero, de manera que la caiguda de tensió a l’interior del dispositiu només es podria descuidar.

La inclusió d’un amperímetre al circuit sempre és en sèrie amb la càrrega. Si connecteu l’amperímetre paral·lel a la càrrega, paral·lel a la font d’energia, aleshores l’amperímetre simplement crema o crema la font, ja que tota la corrent fluirà a través de la poca resistència del dispositiu de mesura.

Shunt

Els límits de mesurament dels amperímetres dissenyats per a mesures en circuits de corrent continu es poden ampliar connectant l’amperímetre no directament a la bobina de mesura en sèrie amb la càrrega, sinó connectant la bobina de mesura de l’amperímetre paral·lela al shunt.

De manera que a través de la bobina del dispositiu, només només passa una petita part dels corrents mesurats, la part principal dels quals flueix a través d'un shunt connectat en sèrie al circuit. És a dir, el dispositiu mesurarà realment la caiguda de tensió a l'extrem d'una resistència coneguda, i el corrent serà directament proporcional a aquesta tensió.

A la pràctica, l’amperímetre funcionarà com a mil·ligolímetre. No obstant això, atès que l'escala del dispositiu està graduada en amperis, l'usuari rebrà informació sobre la magnitud del corrent mesurat. El coeficient de bypass sol triar-se com a múltiple de 10.

Les shunts dissenyades per a corrents de fins a 50 amperes es munten directament a les carcasses de l'instrument, i les comandes per a la mesura de corrents elevats es realitzen de forma remota i el dispositiu es connecta al shunt amb sondes. Per als instruments dissenyats per a un funcionament continu amb un shunt, les escales es classifiquen immediatament en valors corrents específics tenint en compte el coeficient de shunt i l'usuari ja no necessita calcular res.

Si el shunt és extern, aleshores en el cas d'un shunt calibrat, s'hi indica el corrent nominal i la tensió nominal: 45 mV, 75 mV, 100 mV, 150 mV.Per a les mesures actuals, es tria un tal shunt de manera que la fletxa es desviï al màxim a tota l'escala, és a dir, que les tensions nominals del shunt i del dispositiu de mesura siguin iguals.

Si parlem d’un shunt individual per a un determinat dispositiu, aleshores tot és més senzill. Segons les classes de precisió, els shunts es divideixen en: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2 i 0,5: això és l'error admès en fraccions d'un percentatge.

Els shunts són de metalls amb un coeficient de resistència a baixa temperatura i amb una resistivitat significativa: constantan, níquel, manganina, de manera que quan el corrent que circula pel xunt el escalfa, això no afectaria les lectures del dispositiu. Per reduir el factor de temperatura durant les mesures, s’inclou en sèrie una resistència addicional d’un material del mateix tipus amb la bobina de l’amperímetre.

Mesurament de tensió de corrent continu

A mesura la tensió constant entre dos punts del circuit, paral·lel al circuit, entre aquests dos punts, connecteu un voltímetre. El voltímetre sempre s’encén paral·lelament al receptor o a la font. I de manera que el voltímetre connectat no afecti el funcionament del circuit, no provoqui una disminució de la tensió, no provoqui pèrdues, ha de tenir una resistència interna prou elevada perquè es pugui descuidar el corrent del voltímetre.

Resistència addicional

I per ampliar el rang de mesurament del voltímetre, una resistència addicional es connecta en sèrie amb el seu bobinat de treball de manera que només una part del voltatge mesurat cau directament sobre el bobinat de mesura del dispositiu, en proporció a la seva resistència. I amb el valor conegut de la resistència de la resistència addicional, el voltatge total mesurat que actua en aquest circuit es determina fàcilment per la tensió registrada al mateix. Així funcionen tots els voltímetres clàssics.

El coeficient resultant de l’addició d’una resistència addicional mostrarà quantes vegades la tensió mesurada és superior a la tensió atribuïda a la bobina de mesura del dispositiu. És a dir, els límits de mesura del dispositiu depenen del valor de la resistència addicional.

Al dispositiu s'incorpora una resistència addicional. Per reduir la influència de la temperatura ambient sobre les mesures, es fa una resistència addicional d'un material amb un coeficient de resistència de temperatura baixa. Com que la resistència del resistor addicional és moltes vegades més gran que la resistència del dispositiu, la resistència del mecanisme de mesura del dispositiu en conseqüència no depèn de la temperatura. Les classes de precisió de les resistències addicionals s’expressen de la mateixa manera que les classes de precisió dels shunts; en fraccions de percentatge s’indica el valor d’error.

Per ampliar encara més el rang de mesurament dels voltímetres, s’utilitzen divisors de tensió. Això es fa de manera que quan es mesura la tensió del dispositiu es correspon amb el valor nominal del dispositiu, és a dir, no sobrepassaria el límit de la seva escala. El factor de divisió del divisor de tensió és la relació entre la tensió d'entrada del divisor amb la sortida, la tensió mesurada. El coeficient de divisió es pren igual a 10, 100, 500 o més, depenent de les capacitats del voltímetre utilitzat. El divisor no introdueix un gran error si la resistència del voltímetre també és alta i la resistència interna de la font és petita.

Mesura de CA

Per mesurar amb precisió els paràmetres de CA amb l’instrument, cal un transformador de mesura. El transformador de mesura utilitzat amb finalitats de mesura també proporciona seguretat al personal perquè el transformador aconsegueix un aïllament galvànic del circuit d’alta tensió. En general, les precaucions de seguretat prohibeixen la connexió d’aparells elèctrics sense aquests transformadors.

L’ús de transformadors de mesura permet ampliar els límits de mesurament dels dispositius, és a dir, és possible mesurar grans tensions i corrents mitjançant dispositius de baixa tensió i baixa tensió. Així doncs, els transformadors de mesura són de dos tipus: transformadors de tensió i transformadors de corrent.

Transformador de tensió

S'utilitza un transformador de tensió per mesurar la tensió alterna. Es tracta d’un transformador abatible amb dos enrotllaments, el bobinament primari del qual està connectat a dos punts del circuit, entre els quals cal mesurar la tensió i el secundari directament al voltímetre. Els transformadors de mesura als esquemes es mostren com a transformadors ordinaris.

Un transformador sense bobinatge secundari carregat funciona en mode inactiu, i quan es connecta un voltímetre, la resistència del qual és alta, el transformador es manté pràcticament en aquest mode i, per tant, la tensió mesurada es pot considerar proporcional a la tensió aplicada al bobinat primari, tenint en compte el coeficient de transformació igual al percentatge del nombre de voltes. en els seus bobinats secundaris i primaris.

D’aquesta manera, es pot mesurar una alta tensió, mentre que s’aplica un petit voltatge segur al dispositiu. Queda multiplicar el voltatge mesurat pel coeficient de transformació del transformador de mesura de tensió.

Aquells voltímetres que van ser dissenyats originalment per funcionar amb transformadors de tensió tenen una escala de graduació tenint en compte el coeficient de transformació, aleshores a l'escala sense càlculs addicionals podeu veure immediatament el valor de la tensió canviada.

Per augmentar la seguretat quan es treballa amb el dispositiu, en cas de danys a l’aïllament del transformador de mesura, es posen a terra un dels terminals de l’enrotllament secundari del transformador i el seu bastidor.

Mesura de Transformadors de Corrent

Els transformadors de mesura s'utilitzen per connectar amperímetres a circuits de corrent alterna. Es tracta de transformadors de doble escalat. El bobinat primari es connecta en sèrie al circuit mesurat i el secundari a l’amperímetre. La resistència en el circuit de l’amperímetre és petita i resulta que el transformador de corrent funciona gairebé en mode de curtcircuit, mentre que es pot suposar que els corrents dels bobinats primari i secundari es relacionen entre ells com el nombre de voltes en els bobinats secundari i primari.

Seleccionant una proporció de voltes adequada, es poden mesurar corrents significatius, mentre que els corrents prou petits sempre circularan pel dispositiu. Queda per multiplicar el corrent mesurat al bobinat secundari pel coeficient de transformació. Els amperímetres dissenyats per a un funcionament continu junt amb els transformadors de corrent tenen una graduació d’escales tenint en compte el coeficient de transformació, i el valor del corrent mesurat es pot llegir fàcilment fora de l’escala del dispositiu sense càlculs. Per tal d’incrementar la seguretat del personal, es posen a terra un dels terminals del bobinat secundari del transformador de corrent de mesura i el seu bastidor.

En moltes aplicacions, són convenients transformadors de corrent de buit, en els quals el circuit magnètic i el bobinat secundari estan aïllats i situats a l'interior de la caixa, per la finestra de la qual passa un bus de coure amb un corrent mesurat.

La bobinada secundària d’aquest transformador no es deixa mai oberta, perquè un fort augment del flux magnètic en el circuit magnètic no només pot provocar la seva destrucció, sinó també induir EMF al bobinat secundari, que és perillós per al personal. Per tal de dur a terme una mesura segura, el bobinatge secundari es contempla amb una resistència de qualificació coneguda, la tensió a la qual serà proporcional al corrent mesurat.

Els transformadors de mesurament són característics de dos tipus d'errors: el coeficient angular i el de transformació. El primer s’associa a una desviació de l’angle de fase dels enrotllaments primaris i secundaris de 180 °, la qual cosa comporta lectures inexactes dels wattmetres.Pel que fa a l’error associat al coeficient de transformació, aquesta desviació mostra la classe de precisió: 0,2, 0,5, 1, etc., com a percentatge del valor nominal.