Резисторы и измерительные шунты

Подписаться



!doctype>

Резисторами называют элемент в электрической цепи, который использует для работы свое электрическое сопротивление. Основными характеристиками резистора являются паразитная емкость и индуктивность, а также нелинейность вольт-амперной характеристики.

Резисторы активно используются в электронной аппаратуре, интегральных микросхемах или как дискретные компоненты.

Делятся резисторы по назначению на:


  • общего назначения
  • специального назначения

К резисторам специального назначения относятся:


  • высоковольтные
  • высокоомные
  • прецизионные
  • сверхпрецизионные
  • высокочастотные

Кроме того, деление происходит по:


  • характеру изменения сопротивления (постоянные, переменные регулировочные и построечные);
  • по способу защиты (вакуумные, изолированные, герметизированные, неизолированные);
  • по способу монтажа (печатного, навесного, для микросхем и модулей);
  • по вольт-амперной характеристике (линейные и нелинейные Последние в свою очередь делятся на варисторы, терморезисторы, фоторезисторы, магниторезисторы и тензорезисторы).

Рис.1. Обозначение резисторов

Рис. 2. Обозначение переменных, подстроечных и нелинейных резисторов

Отдельно стоит отметить добавочные резисторы. Они используются в качестве измерительных преобразователей напряжения в ток. Их применяют в схемах вместе с вольтметрами для измерения показателей тока. Использование добавочных резисторов позволяет значительно расширить пределы измерения напряжения вольтметрами, ваттметрами, счетчиками энергии, фазометрами и другими механизмами, которые параллельно подключены в электрическую цепь.

При использовании добавочного резистора вместе с прибором подключение производится последовательно. Тогда измерительный ток I будет находиться следующим образом

Iи = U/ (Rи + Rд),

где U – измеряемое напряжение, Rи - сопротивление измерительного механизма, Rд – сопротивление добавочного резистора.

Если предположить, что у вольтметра предел измерения Uном, а у измерительного механизма сопротивление будет равняться Rи, тогда за счет наличия добавочного резистора Rд можно расширить предел измерения в n раз, и при постоянстве тока сети I получаем следующее выражение:

Uном/Rи = nUном/(Rи+Rд)

Сделав преобразования, мы имеем:

Rд = Rи (n-1)

Отсюда следует, что добавочное сопротивление всегда на n-1 раз больше измерительного сопротивления.

Дополнительные резисторы применяют в цепях постоянного и переменного тока. Для их изготовления используют манганитовую проволоку, которую наматывают на пластины или каркасы из изоляционного материала. В качестве последнего могут выступать полимеры, органическое волокно, бумага и т.д.

Если добавочный резистор будет работать при переменном токе, тогда его обмотка должна быть из бифилярного материала, чтобы можно было получить безреактивное сопротивление.

Достоинствами применения дополнительных резисторов являются расширение пределов измерения вольтметрами и уменьшение температурной погрешности, которая возникает в ходе работ.



Рис.3. Добавочный резистор



Добавочные резисторы используются в переносных приборах и делаются секционными с несколькими пределами измерения. Кроме того, они делятся на внутренние и наружные.

Наружные, в свою очередь, делают отдельными блоками. Они бывают индивидуальные и калиброванные. Калиброванный подходит для использования с любым прибором, номинальный ток которого соответствует номинальному току резистора. Индивидуальный подходит только для того прибора, под который была произведена его градуировка.



Рис.4. Калиброванный резистор

Калиброванные резисторы имеют свои классы точности, которые выполнены на номинальные токи от 0,5 до 30 мА. Максимальное напряжение, при котором можно использовать добавочные резисторы, - 30 кВт.

Еще одной разновидностью резисторов являются измерительные шунты, которые представляют собой самый простой измерительный преобразователь тока в напряжение.

В действительности шунт – это резистор с четырьмя зажимами. Два входных, на которые подводиться ток I, носят название токовых. Два выходных, на которых производят съем напряжения U, называют потенциальными. Именно к ним чаще всего присоединяется измерительный механизм прибора, с помощью которого производят замеры.

Характеризуют измерительный шунт номинальное значение входного тока и номинальное значение выходного напряжения. Из их соотношения можно найти номинальное сопротивление элемента:

Rш = Uном / Iном

Основное применение шунта – расширение пределов измерения тока с помощью измерительных приборов. При этом больше тока пропускают через элемент, а меньшая часть уходит на измерительный прибор. Из-за того что шунты обладают маленьким сопротивлением, их чаще всего используют в электрических цепях с постоянным током и в комплекте с магнитоэлектрическими измерительными приборами.

Рис. 5. Производственный шунт

Если предположить, что в схеме находится измерительный механизм, подключенный паралельно, то зависимость тока проходящего через него с измеряемым током будет выглядеть так

Iи = I (Rш/(Rш+Rи)),



где Rи – сопротивление измерительного механизма, Rш – сопротивление шунта.

Если перед нами стоит задача снизить измерительный ток в несколько n раз, тогда сопротивление шунта будет равно

Rш = Rи/ (n-1),



где n = I/Iи и называется коэффициентом шунтирования.

Когда через шунт будет проходить небольшой ток, то его встраивают в корпус прибора. Такие элементы называют внутренними. Для магнитоэлектронных приборов, которые в процессе эксплуатации переносят, используемые шунты делают с несколькими пределами измерения.

Если ток будет большим, то шунты закрепляются снаружи на приборе. Такие элементы рассчитывают на падение напряжения и определенные токи.

Если шунт с прибором подключен в цепь с переменным током, то в ходе работы возникает дополнительная погрешность, которая зависит от изменения частоты и сопротивлением шунта и измерительного механизма.

Пример использование шунта для измерения

+
1
-
7 Июля 2014, 17:25