Как можно рассчитать значение добавочного сопротивления
Расчет добавочного сопротивления
Если потребитель нужно включить на более высокое напряжение, чем то, на которое он рассчитан, последовательно с ним включают добавочное сопротивление rд (рис. 1). На добавочном сопротивлении создается падение напряжения Uд, которое снижает напряжение на потребителе до требуемой величины Uп.
Напряжение источника равно сумме напряжений на потребителе и добавочном сопротивлении: U=Uп+Uд; U=Uп+I∙rд.
Из этого равенства можно определить необходимое добавочное сопротивление: I∙rд=U-Uп, rд=(U-Uп)/I.
Снижение напряжения с помощью добавочного сопротивления неэкономично, так как в сопротивлении электрическая энергия переходит в тепло.
Рис. 1. Добавочное сопротивление
1. Дуговая лампа (рис. 2) потребляет ток I=4 А при напряжении на дуге Uл=45 В. Какое сопротивление необходимо включить последовательно с лампой, если напряжение питающей сети постоянного тока U=110 В?
На рис. 2 приведены схема включения графитовых электродов и добавочного сопротивления, а также упрощенная схема с обозначением сопротивления и дуговой лампы.
Ток I=4 А, проходящий через лампу и добавочное сопротивление rд, создаст на дуге полезное падение напряжения Uл=45 В, а на добавочном сопротивлении падение напряжения Uд=U-Uл=110-45=65 В.
Добавочное сопротивление rд=(U-Uл)/I=(110-45)/4=65/4=16,25 Ом.
2. Ртутная лампа с рабочим напряжением 140 В и током 2 А подключена к сети напряжением 220 В через добавочное сопротивление, величину которого надо подсчитать (рис. 3).
Напряжение сети равно сумме падений напряжения на добавочном сопротивлении и в ртутной лампе:
Падение напряжения возникает на добавочном сопротивлении только при протекании через него тока. При включении на лампу падает полное напряжение сети, так как ток при этом мал. Ток и падение напряжения на добавочном сопротивлении увеличиваются постепенно.
3. Газоразрядная лампа мощностью 40 Вт с рабочим напряжением 105 В и током 0,4 А подключена к сети напряжением 220 В. Подсчитайте величину добавочного сопротивления rд (рис. 4).
Добавочное сопротивление должно снижать напряжение сети U до рабочего напряжения лампочки Uл.
Напряжение сети 220 В вначале необходимо для зажигания лампы.
rд=(115 B)/(0,4 A)=287,5 Ом.
Падение напряжения на сопротивлении приводит к потерям электрической энергии, которая превращается в тепло. При переменном токе вместо добавочного сопротивления применяется дроссель, что гораздо экономичнее.
4. Пылесос, рассчитанный на напряжение Uс=110 В и мощность 170 Вт, должен работать при U=220 В. Каким должно быть добавочное сопротивление?
На рис. 5 показаны эскиз и принципиальная схема пылесоса, где видны двигатель Д с вентилятором и добавочное сопротивление.
Напряжение сети распределяется между двигателем и добавочным сопротивлением rд пополам, так чтобы на двигатель приходилось 110 В.
Ток подсчитаем по данным пылесоса:
5. Двигатель постоянного тока на напряжение 220 В и ток 12 А имеет внутреннее сопротивление rв=0,2 Ом. Каким должно быть сопротивление пускового реостата, чтобы бросок тока при пуске был не больше 18 А (рис. 6)?
Если включить двигатель непосредственно в сеть, без пускового сопротивления, то пусковой ток двигателя будет иметь недопустимое значение Iв=U/rв =220/0,2=1100 А.
Поэтому для включения двигателя необходимо этот ток снизить примерно до величины I=1,5∙Iн. При нормальной работе двигателя реостат замкнут накоротко (движок находится в положении 5), так как двигатель сам создает напряжение, направленное против напряжения сети; поэтому номинальный ток двигателя имеет сравнительно малую величину (Iн=12 А).
При пуске ток ограничивается только пусковым реостатом и внутренним сопротивлением двигателя: I=U/(rд+rв );
18= 220/(rд+0,2); rд=220/18-0,2=12,02 Ом.
6. Вольтметр имеет диапазон измерений Uв=10 В, а его сопро-тивление rв=100 Ом. Каким должно быть добавочное сопротивление rд, чтобы вольтметр измерял напряжения до 250 В (рис. 7)?
Диапазон измерений вольтметра увеличивается при включении последовательного добавочного сопротивления. Измеряемое напряжение U разделяется на два напряжения: падение напряжения на сопротивлении Uд и напряжение на зажимах вольтметра Uв (рис. 8):
Ток, проходящий через прибор, при полном отклонении стрелки будет равен: Iв=Uв/rв =10/100=0,1 А.
Тот же ток должен проходить через вольтметр и при измерении напряжения 250 В (при включенном добавочном сопротивлении).
Тогда 250 B=Iв∙rд+10 B;
Добавочное сопротивление rд=240/0,1=2400 Ом.
При любом добавочном сопротивлении отклонение стрелки вольтметра будет максимальным при напряжении на вольтметре 10 В, однако его шкала градуируется в зависимости от добавочного сопротивления.
В нашем случае максимальному отклонению стрелки должно соответствовать деление 250 В.
В общем случае увеличение диапазона вольтметра будет:
n=U/Uв, или n=(Uд+Uв)/Uв =Uд/Uв +1;
7. Внутреннее сопротивление вольтметра 80 Ом при диапазоне измерений 30 В. Подсчитайте необходимую величину добавочного сопротивления rд для того, чтобы вольтметром можно было замерить напряжение 360 В.
По выведенной в предыдущем расчете формуле добавочное сопротивление равно: rд=(n-1)∙rв,
где увеличение диапазона n=360/30=12.
Добавочное сопротивление rд для нового диапазона измерений 360 В будет 880 Ом.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Расчет добавочного сопротивления
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по учебной дисциплине Электрические измерения
код, специальность 08.02.09 Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий
Расчет шунта
Амперметр включают в цепь последовательно.
Одним и тем же амперметром можно измерять силу тока в различных пределах, если к прибору подключить шунт
| Вариант | Амперметр | Вольтметр | |||
| I | Iа | Ra | U | Uв | Rв |
| А | А | Ом | В | В | Ом |
| 11. | 30 мА |
,
где 
шунтирующий множитель.
Подставив численные значения, находим
;
Ом.
Выбрав сечение провода и материал, рассчитываем длину провода по формуле:
(м),
Расчет добавочного сопротивления
Вольтметр включают в цепь параллельно.
Для расширения пределов измерения вольтметра последовательно к нему присоединяют добавочное сопротивление.
Для расчета величины добавочного сопротивления (Ом) необходимо знать внутренне сопротивление вольтметра – Rв; номинальное напряжение, которое нужно измерить – U.
,
где 
— множитель добавочного сопротивления.
Подставив численные значения, находим
;
Ом.
Так как величина добавочного сопротивления довольно большая, в качестве материала используем чугун с удельным электрическим сопротивлением 
Ом×мм 2 /м.
Находим величину тока, протекающего по добавочному сопротивлению
А.
Выбрав сечение провода и материал, рассчитываем длину провода по формуле:
(м).
11. Электромеханические приборы электродинамической системы: принцип действия, достоинства и недостатки.
По физическому принципу действия, положенному в основу построения и конструктивному исполнению, электромеханические приборы относят к группе аналоговых средств измерения, показания которых являются непрерывной функцией измеряемой величины.
Электромеханические приборы непосредственной оценки измеряемой физической величины представляют класс приборов аналогового типа, обладающих рядом положительных свойств: просты по устройству и в эксплуатации, обладают высокой надежностью и на переменном токе реагируют на среднее квадратическое значение напряжения.
Последнее обстоятельство позволяет производить измерение наиболее информативного параметра сигнала без методических ошибок
Принцип действия электродинамического измерительного прибора основан на механическом взаимодействии двух проводников при протекании по ним электрического тока. Электродинамический прибор состоит из измерительного преобразователя, преобразующего измеряемую величину в переменный или постоянный ток, и измерительного механизма электродинамической системы.
Задача №13. Определение добавочного сопротивления вольтметра
Определить величину добавочного сопротивления вольтметра для расширения пределов измерения напряжения с 5 до 500 Вольт. Внутреннее сопротивление вольтметра равно 200 Ом.
Максимально допустимый ток вольтметра определятся по формуле 
.
После подключения добавочного сопротивления R2 ток через вольтметр будет равен
.
В результате получим следующую формулу 
.
Определяем добавочное сопротивление вольтметра
Ом
Ответ: для расширения пределов измерения вольтметра с 5 до 500 Вольт необходимо установить добавочное сопротивление величиной 19800 Ом
Как рассчитать шунт и добавочное сопротивление
Как рассчитать шунт и/или добавочное сопротивление, довольно часто этот вопрос встает перед радиолюбителями занимающимися разработками блоков питания, зарядных устройств, измерительных приборов и т.д. Тем не менее, это очень просто.
Расчет шунта
Формула для расчета величины сопротивления шунта приведена на рисунке 1
Пример 1.
Измеряемый ток = 10000000мкА, Полное отклонение стрелки измерительной головки происходит при токе, проходящем через нее, 100мкА. Т.е. Iприбора = 100мкА. Величина сопротивления катушки измерительной головки равна 240 Ом, Rприбора = 240 Ом. Подставляем все данные в формулу и получаем: Rшунта = 240 / (10000000/100 – 1) = 0,0024Ом. Все очень просто, но при комнатной температуре. Если же эта головка, установленная, например, в зарядное устройство, и вы его принесли зимой в гараж, то тут не все так однозначно. Об этом я писал в статье «Зарядное устройство с токовой стабилизацией». Дело в том, что сопротивление рамки измерительной головки сильно зависит от температуры. Поэтому и показания прибора при изменении температуры, тоже будут иметь большую погрешность. Кроме этого температурная зависимость показаний вашего амперметра будет зависеть и от выбранного вами материала шунта. Лучшим материалом для шунта, конечно, является константан. Его и название производное от константы. Этот сплав имеет высокостабильный ТКС.
Расчет добавочного сопротивления
Здесь произведение тока прибора и сопротивление прибора, ни что иное как падение напряжения на самой измеряющей головке, для нашего случая Uприбора = 0, 0001А х 240 Ом = 0,024В – 24мВ. В большинстве случаев им можно просто пренебречь. В этом случае формула примет следующий вид:
R добавочное = Uизмеряемое/Iприбора;
Пример 2
Рассчитать добавочное сопротивление на измеряемое напряжение 30В.
1) R = (30-0,024)/0,0001 = 299,759 Ом;
2) Без учета падения напряжения на головке R = 30/0,0001 = 300 Ом;
Вообще, добавочный резистор лучше сделать составным, состоящим из двух – трех последовательно включенных резисторов. Например, 270 + 30 Ом или 270 + 27 + 3 Ом. В этом случае проще будет откалибровать измерительный прибор.
Расчет шунтов и добавочных сопротивлений
Вы будете перенаправлены на Автор24
Назначение измерительных шунтов и их расчет
Шунт – это самый простой преобразователь электрического тока.
Сопротивление измерительного шунта рассчитывается по следующей формуле:
Основная функция шунтов заключается в расширении пределов измерения измерительных устройств по току. Большую часть измеряемого электрического тока пропускают через шунт, а меньшую через измерительный механизм. Шунты обладают небольшим сопротивлением, поэтому чаще всего используются в цепях постоянного тока, в состав которых входят магнитоэлектрические измерительные устройства. На рисунке ниже представлена схема включения данного измерительного устройства с шунтом. Электрический ток, который протекает через измерительное устройство, связан с величиной измеряемого тока следующим образом:
Когда необходимо, чтобы ток протекающий через измерительный механизм, был в определенное количество раз меньше, чем измеряемый ток, нужно, чтобы сопротивление шунта удовлетворяло следующему выражению:
Коэффициент шунтирования рассчитывается по следующей формуле:
Пример схемы наружного шунта, который используется при 2000 амперах изображен на рисунке ниже
Рисунок 1. Схема шунта. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Шунты изготавливаются из манганина. Когда шунт рассчитан на небольшой ток (до 30 ампер), то он встраивается в корпус прибора. Для измерения больших токов используются устройства с наружными шунтами, так как в таком случае мощность рассеивания не нагревает прибор.
Готовые работы на аналогичную тему
Добавочные сопротивления
Добавочные сопротивления (резисторы) – это простейшие измерительные преобразователи напряжения в электрический ток.
Когда возникает необходимость в переключении потребителя или группы потребителе на более высокое напряжение, чем то, на которое они рассчитаны, включают добавочное сопротивление. На таком сопротивлении создается падение напряжения, снижающее напряжение на потребителе до необходимой величины. Напряжение источника представляет собой в этом случае сумму напряжений на потребителях и добавочном сопротивлении, то есть:
Снижение напряжения при помощи добавочного сопротивления неэкономично, так как в сопротивлении электроэнергия переходит в тепловую энергию.
Так как электрические измерительные устройства практически всех систем реагируют на величину тока, а добавочные резисторы предназначены для расширения пределов их измерения вольтметров, счетчиков энергии, фазометров, ваттметров. Добавочное сопротивление подключается последовательно с прибором. Пример такого подключения изображен на рисунке ниже.
Рисунок 2. Схема подключения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Электрический ток в измерительной цепи, в этом случае, рассчитывается по формуле:
Так как через добавочный резистор и измерительное устройство протекает один и тот же электрический ток, то падение напряжения на измерительном устройстве может быть рассчитано по следующей формуле:
Если у измерительного прибора, например, вольтметра, имеется предел измерения, то благодаря добавочному резистору этот предел расширяется в определённое количество раз, но только в том случае, если выполняется следующее условие:
Использование добавочных резисторов также способствует снижению температурной погрешности электрических измерительных устройств. Из ранее представленной схемы общий температурный коэффициент измерительного устройства может быть рассчитан по следующей формуле:
Как правило, температурный коэффициент добавочного резистора стремится к нулю, поэтому можно считать верным следующее выражение:
Из представленного выражения следует, что Rп намного меньше Rд, а В намного меньше Вп
Как и шунты, добавочные резисторы изготавливаются из манганина и применяются при напряжении до 30 киловольт. В щитовых и переносных устройствах используются многопредельные добавочные резисторы.