9zip.ru Катушки Теслы Измерение больших токов

Продолжение, начало - здесь.

Для измерения значительного тока нужно увеличивать сечение подогревателя; тем самым повышается погрешность измерения, обусловленная поверхностным эффектом. Правда, применяя трубчатые тонкостенные подогреватели, можно свести эту погрешность до незначительной величины даже при частотах порядка 10^8 гц. Но подогреватели термоамперметров, предназначенных для измерения больших токов, поглощают значительную мощность. Так, например, термоприбор на 50 а поглощает мощность порядка 10 вт, что вызывает необходимость увеличивать размеры подогревателя; это резко сужает диапазон частот, в котором может быть использован термоприбор. Кроме того, весьма затруднительно рассеивать указанную мощность таким образом, чтобы выделяющееся при этом тепло не влияло на температурный режим цепи термопары. Наконец, значительные токи высокой частоты создают сильные магнитные поля, оказывающие воздействие на цепь термопары.

Поэтому термоприборы, непосредственно рассчитанные на значительные токи (примерно больше 10 а), в практике высокочастотных измерений не применяются. Измерение же больших токов производится термоамперметрами, рассчитанными на малые токи, путем расширения их пределов измерения с помощью трансформаторов или (гораздо реже) шунтов.

Собственная частота вторичной обмотки трансформатора тока, определяемая индуктивностью и собственной ёмкостью этой обмотки, должна быть значительно выше самой высокой рабочей частоты. В противном случае могут получаться большие ошибки, обусловленные резонансными явлениями.


Вторичную обмотку трансформатора обычно выполняют в виде однослойной тороидальной катушки, намотанной на сердечник из стальных пластин толщиной в несколько сотых миллиметра (до частоты порядка 1 Мгц). На более высоких частотах сердечник выполняют из феррита или порошкового железа. Такая конструкция характеризуется весьма малой индуктивностью рассеяния и дает возможность удобно экранировать электростатически вторичную обмотку и устранять воздействие внешних магнитных полей. Первичная обмотка представляет собой провод, проходящий сквозь отверстие тороида по его оси.


Вторичная обмотка трансформатора тока, а также термопреобразователь и магнитоэлектрический прибор помещаются в электростатический экран, в котором обязательно должна иметься щель. При таком экранировании ток, ответвляющийся на землю (через ёмкость между первичной обмоткой и экраном), не заходит в цепь термопары и, следовательно, не влияет на показания термоамперметра. Это особенно важно при измерении тока в точке цепи, имеющей высокий потенциал относительно земли.

Применение трансформатора тока имеет также то преимущество, что уменьшается мощность, потребляемая измерительным устройством. Так, если I2 = 0,1 а, R2=10 ом, то потребляемая мощность равна 0,1 вт почти независимо от тока Ix.

Трансформаторы тока тороидальной конструкции используются до частот порядка 30 Мгц. На более высоких частотах (примерно до 300 Мгц) вторичную обмотку выполняют в виде одного витка (например, квадрата со стороной а = 20 мм). Одну из сторон этого витка располагают параллельно проводу, по которому протекает измеряемый ток Ix. Изменяя расстояние, можно регулировать пределы измерения тока.

Шунтирование амперметров высокой частоты

Шунт в общем случае обладает индуктивностью, активным сопротивлением и ёмкостью, и, следовательно, его полное сопротивление зависит от частоты. Если такой шунт присоединить к амперметру, то распределение тока между амперметром и шунтом будет зависеть от частоты подводимого тока.

Распределение тока между шунтом и амперметром не будет зависеть от частоты, если сопротивления шунта и амперметра по своему характеру одинаковы, т. е. если оба эти сопротивления будут или активными, или индуктивными, или ёмкостными.

Шунтирование амперметра высокой частоты активным сопротивлением нецелесообразно из-за неустранимой индуктивности шунта и значительного поглощения мощности в нем.

Ёмкостный и индуктивный шунты дают возможность заметно понизить мощность, поглощаемую измерительной системой, по сравнению с активным шунтом.

Недостаток ёмкостного и индуктивного шунтов состоит в том, что значительно возрастает падение напряжения на измерительном устройстве. Шунтирование амперметров высокой частоты производится редко.

Понравилась статья? Штрилиц говорит: поделись с друзьями!