Для чего нужен добавочный резистор

Для чего нужно добавочное сопротивление

Очень часто ток или напряжение в цепи намного выше, чем допустимое значение, которое может измерить измерительный прибор (вольтметр, амперметр или другой).

В таких случаях измерить такие параметры можно с добавлением в электроцепь специальных дополнительных элементов. Статья даст подробное объяснение, что такое и для чего нужно добавочное сопротивление. Также будет дано описание и предназначение шунтирующих устройств, а так же используемые формулы для расчета параметров таких элементов.

Сопротивление

Добавочные сопротивления — это измерительные преобразователи напряжения в ток, которые состоят из 1 или нескольких нагрузочных элементов. Добавочное сопротивление для вольтметра необходимо при измерении напряжений, которые превышают максимально допустимый предел измерений данного измерительного прибора. Эти элементы по своей функциональности ничем не отличается от обычных резисторов. При измерениях в высоковольтных электроцепях и дополнение, и сам прибор обязательно подключается в электроцепь последовательно.

При последовательном подключении найдём ампераж с помощью следующей формулы:

Когда необходимо в несколько раз увеличить номинальный рабочий режим прибора, то это можно будет сделать с помощью такого простого расчета:

Формула расчета самого добавочного сопротивления при этом выглядит следующим образом:

Благодаря этому выражению можно определить, что величина дополнительной нагрузки всегда будет на «n–1» больше самой измеряемой величины.

Приведенный выше расчет добавочного сопротивления позволяет значительно увеличить номинальный предел измерений, делать их как постоянного, так и переменного напряжений. Для электроцепей переменного тока используются резистивные элементы на основе бифилярных материалов. Обмотки из таких материалов применяют для того, чтобы устранить влияние реактивной составляющей.

Измерение постоянных токов производится с добавлением манганиновых резисторов. Их обмотки соответствуют основному требованию, которое заключается в том, что при увеличении нагрузки, резистор не будет нагреваться и тем самым занижать саму нагрузку.

Шунты это так же одна из разновидностей дополнительной нагрузки. Их используют в качестве преобразователей токов в напряжение. Отличительная особенность шунтов заключается в самой конструкции таких устройств. Они состоят из:

Сопротивление шунтов можно найти на основе закона Ома с помощью следующего выражения:

Шунтирующие элементы используются строго при параллельном подключении в электроцепь. Основное их предназначение — увеличение пределов измеряемых параметров. Чаще всего их используют в электроцепях постоянного тока. Для электроцепи с дополнительной нагрузкой и амперметром можно использовать следующую формулу:

Наличие в цепи сопротивлений от шунтирующих устройств так же помогает увеличить номинальные пороги измерений измерительного устройства. Найти сопротивление такого элемента можно, используя следующее выражение:

Существует так же коэффициент шунтирования, который находим по такой формуле

Рассчитанный коэффициент помогает определить наиболее подходящий предел измерений устройства с учетом имеющейся погрешности.

Такие устройства кроме того применяются в цепях переменного тока. При включении шунтов в такую цепь может возникнуть погрешность измерений, которая появляется из-за изменения частоты тока и его активной нагрузки.

Шунтирующие элементы используются для определения электротоков вплоть до 5 кА. Шунты и добавочное резистивное сопротивление для токов до 30 ампер встраивают внутрь измерительного прибора. В том случае, когда требуется определить очень высокие значения, используются внешние дополнительные устройства с функцией переключения рабочих режимов.

Заключение

Шунты и добавочные сопротивления применяются в различных измерительных приборах для определения значений электротоков и напряжений, которые заведомо выше стандартного предела определений. Благодаря этому не надо будет иметь несколько приборов для измерений разных по величине параметров электроцепей. Применение подобных дополнений в различных электроцепях не вызывает особых трудностей. При этом главное знать — как рассчитать такие элементы и порядок правильного их подключения.

Видео по теме

Источник

Добавочные резисторы

Резистор, включенный последовательно с ИМ, вращающий момент которого зависит от тока, и используемый для измерения напряжения,называется добавочным резистором. Основное его назначение — преобразование напряжения в ток.

Ток I₀ в цепи ИМ (рис. 6.1) определяется уравнением преобразования:

где Ux — измеряемое напряжение; R₀ — сопротивление ИМ; R_д—сопротивление добавочного резистора.

Если вольтметр имеет номинальный предел измерения U_н и сопро-тивление R_B и нужно расширить предел до U’_H > U _H, то (так как ток I₀ должен сохранить свое значение) справедливо равенство:

Отсюда сопротивление резистора

где n = U’_H / U _H и обычно называется множителем шкалы.

Добавочные резисторы изготовляются обычно из изолированной манганиновой проволоки, намотанной на каркас из изоляционного материала Перспективным является применение литого микропровода в стеклянной изоляции, что позволяет иметь малые габариты резистора при больших значениях сопротивления.

Добавочные резисторы выполняются как внутренними, располо-женными в корпусе прибора, так и наружными. В первом случае прибор градуируется вместе с добавочным резистором. В переносных приборах добавочные резисторы изготовляются секционными на несколько пределов измерения (рис. 6.2). Наружные добавочные резисторы могут быть индивидуальными, т. е. включаемыми только с определенными приборами, и взаимозаменяемыми, т. е. с фиксированными значениями сопротивления. Последние допускают применение их с любыми приборами, имеющими одинаковые номинальные токи.

Параметры (классы точности, номинальные токи) взаимозаменяе-мых добавочных резисторов регламентируются ГОСТ 8623—69.

Добавочные резисторы осуществляют также коррекцию темпера-турной погрешности прибора. Так, применительно к рис. 6.1 относительная температурная погрешность цепи прибора при Ux — const:

где αим—температурный коэффициент цепи ИМ при предположении,что температурный коэффициент резистора равен нулю.

Используются и более сложные цепи коррекции, в частности, с полупроводниковым терморезистором R_T (рис. 6.3). Резисторы R1 и R₂ из манганина служат для линеаризации температурной характеристики R_т. В данном случае добавочное сопротивление R_д, состоящее из двух параллельных ветвей, будет иметь отрицательный ТКС,и, следовательно, ТКС всей цепи (R₀ + R_д) будет близок к нулю при условии, что ТКС ИМ положительный.

Добавочные резисторы применяются со всеми ИМ за исключением электростатического, вращающий момент которого зависит от напря-жения, и индукционного, имеющего очень большое индуктивное со-противление.

При использовании резистора в приборах переменного тока нужно учитывать, что ИМ обладает индуктивностью L₀. Полагая, что добавочный резистор практически безреактивный и его сопротивление равно R_д частотная погрешность при Uх = const:

где —значения тока соответственно в цепи постоянного тока и переменного. При этом имеется в виду, что отношение значительно меньше единицы.Для уменьшения частотной погрешности при малых R_д или для расширения частотного диапа зона применяют цепь (рис. 6.4), причем необходимо соблюдение равенства Так как индуктивность ИМ возрастает с увеличением отклонения его подвижной части, то полная коррекция достигается только для одного отклонения.

Источник

Все про резисторы

Свойства в теории и практике

Основное свойство этой радиодетали – это сопротивление. Измеряется в омах (Ом).

Разберем для начала понятие активного сопротивления. Оно так называется потому, что есть у всех материалов (даже у сверхпроводников, пусть и 0,00001 Ом). И именно оно является основным у резисторов.

Что говорит теория

В теории у резистора есть постоянное сопротивление, которое на зависит от внешних условий (температуры, давления, напряжения и т.п.).

График зависимости тока от напряжения прямолинеен.

В идеальных и математических условиях у резистора только активное сопротивление. По типам бывают нелинейные и линейные резисторы.

Что на самом деле

На самом у всех резисторов непрямолинейная зависимость тока от напряжения. То есть, его сопротивление тоже зависит от внешних условий, конкретно от температуры.

Конечно, эта зависимость не такая, как у полупроводников, но она есть. И самое главное, у этой радиодетали есть емкость и индуктивность. Помимо активного сопротивления, есть еще и реактивное.

Реактивное сопротивление отличается от активного тем, что оно по разному пропускает электрический ток на разных частотах.

Например, для постоянного тока сопротивление 200 Ом, а если есть высокие значения индуктивности, то на частотах выше 2 кГц, сопротивление будет уже 250 Ом.

Именно поэтому резисторы делаются из разных материалов. Они бывают керамическими, углеродными, проволочными и у них разные допуски и погрешности. SMD деталь обладает меньшей емкостью и индуктивностью, чем DIP.

Еще существует специальные типы резисторов с более выраженной нелинейной вольт-амперной характеристикой. Если у обычных резисторов вольт-амперный график чуть-чуть не линейный, то у такого типа деталей он лавинообразный.

У них сопротивление резко зависит от внешних условий, не так. как у обычных:

Кроме того, еще одна особенность активного сопротивления – выделение тепла, когда проходит электрический ток. Когда протекает электрический ток замкнутой цепи, электроны ударяются об атомы. И поэтому выделяется тепло. Тепло измеряется в мощности. Она рассчитывается исходя из напряжения и тока.

Одна из популярных функций резисторов это снижение напряжения и ограничения тока. Например, если через резистор проходит ток 0,25 А и на нем есть падение напряжения 1 В, то мощность, которая будет на нем рассеиваться это 0,25 Вт.

И из-за этого и существуют резисторы с разной рассеиваемой мощностью. Нельзя ставить резистор 0,125 Вт на место 1 Вт. Он начнет греться, трескаться, чернеть. А потом и сгорит. Потому, что не рассчитан на такую мощность.

Обозначения на схемах

На схемах в Европе и СНГ обознается прямоугольником и латинской букой R. Согласно ГОСТу, на отечественных схемах не указывается номинал сопротивления, а только номер детали (R). Однако, если под изображением детали указано число, например 120, оно по умолчанию читается как 120 Ом.

Основное обозначение
0,125 Вт
0,25 Вт
0,5 Вт
1 Вт
2 Вт
5 Вт
Переменный
Подстроечный

Типы включения и примеры использования

Основные типы включения это последовательные и параллельные соединения.

Последовательно сопротивление рассчитывается просто. Достаточно все сложить.

При последовательном соединении напряжение распределяется по резисторам согласно их сопротивлениям.

Это второе правило Кирхгофа. Например, напряжение 12 В, а пара резисторов по 1 кОм.

Соответственно, на каждом из них по 6 В. Это простой пример делителя напряжения. Здесь пара деталей делит напряжение, и благодаря этому можно получить необходимое напряжение.

Однако, если вы хотите использовать делитель напряжения для питания цепи, то должны помнить, что нужно согласовать сопротивления. В этой схеме сопротивление 1 кОм. Если вы подключите к ней нагрузку меньше этого сопротивления, то она не получит напряжения на свои выводы в полном объеме. Поэтому, все схемы с делителями напряжения должны быть рассчитаны и согласованы друг с другом.

Здесь R1 и R2 образуют делитель напряжения, они выполняют роль делителя напряжения. Между этими двумя резисторами и базой транзистором протекает ток, который открывает транзистор.

Это необходимо для того, чтобы он работал без искажений.

Параллельное включение

При параллельном соединении радиодеталей, общее сопротивление цепи снижается. Если два резистора по 1 кОм соединены параллельно, то общее будет равно меньше 0,5 кОм, т.е. сопротивление цепи (эквивалентное) равно половине самого наименьшего.

В таком соединении наблюдается первое правило Кирхгофа. В точку соединения направляется ток в 1 А, а в узле он расходится на два направления по 0,5 А.

Формулы расчета

Для двух резисторов:

Для более:

Для тока параллельное соединение — это как вторая дорога или обходной путь. Еще такой тип соединения называют шунтированием. В качестве примера можно привести амперметр. Чтобы увеличить его шкалу показаний, достаточно подключить параллельно резистору еще один шунтирующий.

Его сопротивление рассчитывается по формуле:

Эквивалентное соединение

В схеме усилителя к эмиттеру транзистора VT1 подключена пара из резистора R3 и конденсатора C2.

В этом случае VT1 и R3 подключены последовательно друг к другу. Зачем это надо? Когда усилитель работает, транзистор начинает нагреваться и его сопротивление снижается. R3, как и в случае со светодиодом, не позволяет транзистору перегреваться. Он балансирует общее сопротивление, чтобы транзистор не вносил искажения в сигнал. Это называется режим термостабилизации.

А конденсатор C2 подключен к R3 параллельно. И это нужно для того, чтобы при нормальном режиме работы усилителя, переменный сигнал прошел без потерь. Так работает параллельный фильтр.

Фильтры и резисторы

С помощью резисторов и конденсаторов можно делать фильтры. Так называются RC фильтры.

Эта пара может разделять сигнал на постоянные и переменные составляющие.

В качестве примера рассмотрим ФНЧ и ФВЧ.

В схеме фильтра низких частот конденсатор C1 забирает на себя высокочастотные токи. Его сопротивление для них намного меньше, чем у нагрузки. Он шунтирует нагрузку. Таким образом, можно получить низкую частоту, отделив от нее все высокие составляющие.
В фильтре высоких частот наоборот. Высокие частоты свободно проходят через C1, и если в сигнале есть низкочастотные, то они пойдут через R1.

Такие фильтры бывают разные по конструкции. П образные, Г образные и т.п. Конкуренцию резистору может составить катушка индуктивности или дроссель. У них меньше активное сопротивление, но реактивное больше. Благодаря этому снижаются потери от активного сопротивления.

Источник

Для чего нужно добавочное сопротивление

Шунт – простейший преобразователь тока в напряжение. Используется для расширения пределов измерения измерительных приборов по току, прежде всего магнитоэлектрической системы и цифровых..

Шунт характеризуется номинальным значением входного тока шунта I_ном и номинальным значением падения напряжения на шунте U_ном. Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта

Ток через измерительный механизм равен:

где I – измеряемый ток, R_п – сопротивление измерительного механизма прибора (амперметра).

Введем коэффициент шунтирования, равный отношению величины полного тока к величине тока, протекающего через измерительный прибор n = I/I_пр. Тогда для получения величины тока через измерительный механизм в n раз меньше величины тока в основной цепи, сопротивление шунта должно выбираться из условия R_ш = R_п/(n-1),.

Измерительные шунты используются для измерений токов вплоть до 1000-5000А. Шунты для измерения токов до 30 А обычно встраиваются в измерительный прибор (внутренние шунты). Шунты на большие токи выполняются в виде отдельных устройств (внешние шунты).

Для шунтов предусмотрен следующий ряд номинальных напряжений – 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ

Измерительные шунты изготавливаются из манганина (сплав меди марганца и цинка, отличающийся высокой термостабильностью и очень малой термоЭДС) по следующим классам точности – 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5

Для переносных и щитовых приборов изготавливают многопредельные шунты, которые переключаются в ручном или автоматическом режимах..

Область применения шунтов ограничивается в основном постоянными токами (на переменном токе возникает дополнительная погрешность из-за различной частотной зависимости сопротивлений шунта и прибора) и использование совместно только с магнитоэлектрическими и цифровыми приборами. Существенное большее энергопотребление приборов других систем делает применение шунтов в этих случаях технически сложным и энергозатратным.

Добавочные сопротивленияявляются простейшими измерительными преобразователями напряжения в ток. А поскольку электроизмерительные приборы всех систем, за исключением электростатической, реагируют именно на величину тока, то добавочные сопротивления служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров всех систем, а также других приборов, подключаемых к источнику напряжения – ваттметров, фазометров, счетчиков энергии.

Добавочное сопротивление включается последовательно с прибором и ток I в измерительной цепи прибора (рис. ) равен:

где U – измеряемое напряжение, R_П и R_Д – собственное сопротивление прибора и добавочное сопротивление. Поскольку через добавочное сопротивление и прибор протекает одни и тот же ток, падение напряжения на измерительном приборе будет равно:

Если прибор (вольтметр) имеет предел измерения U_ном то при помощи добавочного сопротивления можно расширить пределы его измерения в n раз если величина добавочного сопротивления удовлетворяет условию:

Добавочные сопротивления, как и шунты, обычно изготавливаются из манганина и используются при напряжениях до 30 кВ. В переносных и щитовых приборах используются многопредельные добавочные сопротивления.

Поскольку величина добавочных сопротивлений должна быть достаточно высокой и, соответственно, длина провода большой, они выполняются в виде катушки намоткой тонкого провода. Намотка добавочных сопротивлений, предназначенных для работы на переменном токе, для минимизации реактивного сопротивления выполняется бифилярной

Применение добавочных сопротивлений способствует также уменьшению температурной погрешности электроизмерительных приборов. Действительно, пусть коэффициенты b_П и b_Д есть температурные коэффициенты сопротивления соответственно измерительного прибора и добавочного сопротивления. Тогда из схемы рис. следует, что общий температурный коэффициента всего вольтметра будет равен:

Температурный коэффициент добавочного сопротивления обычно близок к ну

лю, b_Д »0, следовательно можно считать, что:

Отсюда следует, что поскольку R_П

Дата добавления: 2015-03-31 ; Просмотров: 10418 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

В одной из статей электрическое сопротивление, мы познакомились с новой величиной электрическое сопротивление или сопротивление проводника. Давайте еще раз вспомним, что такое сопротивление проводника.

Рези́стор

Рези́стор (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) — пассивный элемент электрической цепи, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления.

В этой статье, мы рассмотрим, как резистор участвует для снижения напряжения. Когда, я только начал заниматься радиоэлектроникой, мне сказали или где-то вычитал, что резистор понижает напряжение. В голове я себе это представлял так – в зависимости от нужного напряжения, берешь резистор с определенным номиналом и все. В принципе в этом есть доля правды, но все же все зависит от многих показателей замкнутой электрической цепи. Так же собирая цепь, меняя резисторы разных номиналов, не мог уловить на вольтметре сильные изменения напряжения. Конечно тогда, это не объяснимое для меня явления меня расстраивало.

Давайте для понимания, раскидаем что произошло у нас в цепи. Резистор мы подключили в цепь последовательно с нагрузкой, то есть после резистора идет лампочка или наоборот, в данном случае без разницы. При последовательно соединение сила тока для всех нагрузок (для резистора и лампочки) остается одним и тем же. А напряжение тока разделяется на нагрузки в зависимости от их сопротивления. В нашем случае, на нагрузку (Лампочку) падает 3,5 В, на добавочный резистор 5,5 В. Рассмотрим на схеме:

Теперь думаю стало яснее, почему мы использовали такую ( Rдоб = (Uип – Uна)/Iнаг ) формулу для вычисления сопротивления добавочного резистора. Сила тока у нас одинаковая, мы просто нашли сопротивление нагрузки, на которую уйдет наши лишние 5,5 В. Это очень важный момент в законах электрических цепей, поэтому необходимо хорошенько понять и запомнить. В каких еще случаях используют резисторы, рассмотрим при изучениях других радиоэлементов.

Измерительные ш унты

К потенциальным зажимам шунта обычно присоединяют измерительный механизм измерительного прибора.

Ш унты применяются для расширения пределов измерения измерительных механизмов по току, при этом большую часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую — через измерительный механизм. Шунты имеют небольшое сопротивление и применяются, главным образом, в цепях постоянного тока с магнитоэлектрическими измерительными механизмами.

Рис. 1. Схема соединения измерительного механизма с шунтом

На рис. 1 приведена схема включения магнитоэлектрического механизма измерительного прибора с шунтом R ш. Ток I и протекающий через измерительный механизм, связан с измеряемым током I зависимостью

I и = I (R ш / R ш + R и),

где R и — сопротивление измерительного механизма.

где n = I / I и — коэффициент шунтирования.

Шунты изготовляют из манганина. Если шунт рассчитан на небольшой ток (до 30 А), то его обычно встраивают в корпус прибора (внутренние шунты). Для измерения больших токов используют приборы с наружными шунтами В этом случае мощность, рассеиваемая в шунте, не нагревает прибор.

На рис. 2 показан наружный шунт на 2000 А Он имеет массивные наконечники из меди, которые служат для отвода тепла от манганиновых пластин, впаянных между ними. Зажимы шунта А и Б — токовые.

Рис 2 Наружный шунт

Измерительный механизм присоединяют к потенциальным зажимам В и Г, между которыми и заключено сопротивление шунта. При таком включении измерительного механизма устраняются погрешности от контактных сопротивлений.

Наружные шунты обычно выполняются калиброванными, т е. рассчитываются на определенные токи и падения напряжения. Калиброванные шунты должны иметь номинальное падение напряжения 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 и 300 мВ.

Для переносных магнитоэлектрических приборов на токи до 30 А внутренние шунты изготовляют на несколько пределов измерения.

На рис. 3, а, б показаны схемы многопредельных шунтов. Многопредельный шунт состоит из нескольких резисторов, которые можно переключать в зависимости от предела измерения рычажным переключателем (рис. 3, а) или путем переноса провода с одного зажима на другой (рис. 3, б).

При работе шунтов с измерительными приборами на переменном токе возникает дополнительная погрешность от изменения частоты, так как сопротивления шунта и измерительного механизма поразному зависят от частоты.

Рис.3. Схемы многопредельных измерительных шунтов: a — шунта с рычажным переключателем, б — шунта с отдельными выводами

Шунты разделяются на классы точности 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5. Число, определяющее класс точности, обозначает допустимое отклонение сопротивления шунта в процентах его номинального значения.

Добавочные резисторы являются измерительными преобразователями напряжения в ток, а на значение тока непосредственно реагируют измерительные механизмы вольтметров.

Добавочные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров различных систем и других приборов, имеющих параллельные цепи, подключаемые к источнику напряжения. Сюда относятся, например, ваттметры, счетчики энергии, фазометры и т. д.

Добавочный резистор включают последовательно с измерительным механизмом (рис. 4). Ток I и в цепи, состоящий из измерительного механизма с сопротивлением Rи и добавочного резистора с сопротивлением Rд, составит:

где U — измеряемое напряжение.

Если вольтметр имеет предел измерения Uном и сопротивление измерительного механизма Rи и при помощи добавочного резистора Rд надо расширить предел измерения в n раз, то, учитывая постоянство тока I и, протекающего через измерительный механизм вольтметра, можно записать:

U ном / R и = n U ном / (Rи + Rд)

Рис 4. Схема соединения измерительного механизма с добавочным резистором

Добавочные резисторы изготовляются обычно из изолированной манганиновой проволоки, намотанной на пластины или каркасы из изоляционного материала. Они применяются в цепях постоянного и переменного тока.

Добавочные резисторы, предназначенные для работы на переменном токе, имеют бифилярную обмотку для получения безреактивного сопротивления.

При применении добавочных резисторов не только расширяются пределы измерения вольтметров, но и уменьшается их температурная погрешность.

В переносных приборах добавочные резисторы изготовляются секционными на несколько пределов измерения (рис. 5).

Рис. 5. Схема многопредельного вольтметра

Добавочные резисторы бывают внутренние и наружные. Последние выполняются в виде отдельных блоков и подразделяются на индивидуальные и калиброванные. Индивидуальный резистор применяется только с тем прибором, который с ним градуировался. Калиброванный резистор может применяться с любым прибором, номинальный ток которого равен номинальному току добавочного резистора.

Калиброванные добавочные резисторы делятся на классы точности 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0. Они выполняются на номинальные токи от 0,5 до 30 мА.

Добавочные резисторы применяются для преобразования напряжений до 30 кВ.

Источник