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.

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).

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:

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:

Источник

Найти величину добавочного сопротивления если необходимо измерить напряжение 150 в

Шкала гальванометра имеет `N=100` делений, цена деления $$ \delta =1\mathrm<мкА>.$$. Внутреннее сопротивление гальванометра $$ _=\mathrm <1,0>\mathrm<кОм>.$$. Как из этого прибора сделать вольтметр для измерения напряжений до $$ U=100 \mathrm<В>$$ или амперметр для измерения токов силой до $$ I=1\mathrm$$?

Максимально допустимый ток `I_max` через гальванометр равен цене деления, умноженной на число делений: `I_max=delta*N=1*100=100` мкА. При максимальном токе напряжение на приборе максимально и по закону Ома (8) равно

Для использования этого гальванометра в качестве амперметра для измерения токов силой до `I=1` А необходимо параллельно с ним включить шунт, сопротивление которого найдём по формуле (15):

В этом случае максимальному отклонению стрелки на шкале гальванометра соответствует ток в цепи силой `I=1` А.

Для использования этого гальванометра в качестве вольтметра для измерения напряжений до `U=100` В необходимо последовательно с ним включить добавочное сопротивление, величину которого найдём из (16):

`R_»д»=(U/U_max -1)R_G=((100)/(0,1)-1)*10^3=999` кОм.

В этом случае максимальному отклонению стрелки на шкале гальванометра соответствует напряжение между точками подключения `U=100` В.

Для измерения сопротивления `R` проводника собрана электрическая цепь, показанная на рис. 11. Вольтметр `V` показывает напряжение `U_V=5` В. Показание амперметра `A` равно `I_A=25` мА. Найдите величину `R` сопротивления проводника. Внутренне сопротивление вольтметра `R_V=1,0` кОм. Внутреннее сопротивление амперметра `R_A=2,0` Ом.

Ток `I_A`, протекающий через амперметр, равен сумме токов `I_V` и `I_R`, протекающих через вольтметр и амперметр соответственно. Напряжения на резисторе `U_R=I_R*R` и вольтметре `U_V=I_V*R_V` одинаковы и равны показанию `U_V` вольтметра. Таким образом, приходим к системе уравнений

определяет величину `R` сопротивления проводника по результатам измерений. Заметим, что для приведённой схемы величина внутреннего сопротивления амперметра оказалась несущественной: `R_A` не входит в ответ.

Источник

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

Источник

Задачи 1-ой степени сложности

1. Необходимо измерить ток потребителя в пределах 20 – 25 А. Имеется микроамперметр с пределом измерения 200мкА, внутренним сопротивлением 300 Ом и максимальным числом делений 100. Определить сопротивление шунта для расширения предела измерения до 30 А и определить относительную погрешность измерения на отметке 85 делений, если класс точности прибора 1,0.

2. Предел измерения I_пр амперметра с внутренним сопротивлением R_А должен быть расширен до значения 8 I_пр. Найти значение R_Ш.

3. Предел измерения микроамперметра на 150 мкА должен быть расширен до 15 А. Определить сопротивление шунта, если внутреннее его сопротивление R_А = 400 А.

4. Амперметр с внутренним сопротивлением R_А = 0,015 Ом и пределом измерения 20 А имеет шунт сопротивлением 0,005 Ом. Определить предел измерения амперметра с шунтом, а также ток в цепи, если его показание равно 12 А.

5. Милливольтметр с пределом измерения 75 мВ и внутренним сопротивлением R_В = 25 Ом имеет 150 делений шкалы. Определить сопротивление шунта, чтобы прибором можно было измерять предельное значение тока 30 А. Определить цену деления прибора в обоих случаях.

6. Микроамперметр с пределом измерения 1000 мкА и внутренним сопротивлением R_А =300 Ом необходимо использовать в качестве вольтметра на предел 30 В. Определить добавочное сопротивление.

7. Милливольтметр с пределом измерения 750 мВ необходимо переделать в многопредельный вольтметр с пределами 7,5; 15; 75; 150В. Добавочное сопротивление на пределе 7,5 В составляет 1350 Ом. Определить добавочное сопротивление на каждом из пределов, сопротивление и ток полного отклонения прибора.

8. У вольтметра электродинамической системы с пределом измерения U = 300 В и внутренним сопротивлением R_в = 30 кОм необходимо расширить предел до 1500 В. Определить добавочное сопротивление вольтметра и максимальную потребляемую мощность на основном и расширенном пределах.

9. Предел измерения вольтметра электромагнитной системы составляет 7,5 В при внутреннем сопротивлении R_в = 200 Ом. Определить добавочное сопротивление, которое необходимо включить для расширения предела измерения до 600 В.

10. Амперметром с внутренним сопротивлением R_A = 1 Ом следует измерить ток в 10, 100 и 1000 раз больше его номинального значения. Найти соотношение между сопротивлениями амперметра и шунтов, подобранных для выполнения указанных измерений.

11. Амперметр, имеющий внутреннее сопротивление 0,2 Ом и предел измерения 10 А, необходимо использовать для измерения тока до 500 А. Определить сопротивление шунта прибора и падение напряжения на амперметре и шунте.

12. Номинальный ток амперметра I_н = 1 А, сопротивление шунта R_ш = 0,5 Ом Определить сопротивление амперметра, если номинальное значение тока в нем было при общем токе цепи 5 А.

13. Номинальный ток амперметра 1 А, его внутреннее сопротивление 0,08 Ом. Какой ток проходит в электрической цепи, если амперметр с шунтом сопротивлением 0,03 Ом показывает ток 0,9 А?

14. Необходимо измерить напряжение в пределах 30-40 В. Какой из вольтметров позволяет произвести измерение с большей точностью:

1 ) с верхним пределом 50 В и классом точности 2,5;

2) с верхним пределом 100 В и классом точности 1,5;

3) с верхним пределом 300 В и классом точности 0,5; 4) с верхним пределом 150 В и классом точности 1.

15. Вольтметром с внутренним сопротивлением R_v требуется измерить напряжение в 10, 100 и 1000 раз больше его номинального значения. Найти соотношение между внутренним сопротивлением вольтметра и сопротивлениями добавочных резисторов, подобранных для выполнения указанных условий.

16. Номинальное напряжение вольтметра 10 В, внутреннее его сопротивление 5 кОм. Какое допустимое напряжение может быть в измеряемой цепи, если к вольтметру подключен добавочный резистор, сопротивление которого 150 кОм?

17. Вольтметр рассчитан для измерения напряжения до 15 В. Определить сопротивление добавочного резистора, который необходимо подключить к вольтметру с R_v = 50 кОм, чтобы с его помощью измерять напряжение 220 В. Каковы при этом потери мощности в обмотке вольтметра и добавочном резисторе?

Рис. 3.1

18. Номинальное напряжение вольтметра 30 В, его внутреннее сопротивление 10 кОм. Каково напряжение в измеряемой цепи, если показание вольтметра 10 В соответствует сопротивлению добавочного резистора 50 кОм?

19. Для измерения ЭДС генератора к его зажимам присоединен вольтметр (рис, 3.1), сопротивление которого R_v = 10000 Ом. Сопротивление якоря генератора R_а = 0,2 Ом. Определить, на сколько процентов делаем ошибку, считая показание вольтметра, равным ЭДС генератора.

20. Амперметр, сопротивление которого R_А = 0,3 Ом, имеет шкалу в 150 делений и постоянная прибора С_А = 0,001 А/дел. Определить сопротивление шунта R_Ш, при помощи которого можно было измерять ток до 300 А.

21. Амперметр, сопротивление которого R_А = 0,3 Ом, имеет шкалу в 150 делений и постоянная прибора С_А = 0,001 А/дел. Определить; какое сопротивление R_Д необходимо последовательно включить с амперметром, чтобы этим прибором можно было измерять напряжение до 150В.

22. Какой ток можно измерять амперметром (сопротивление R_А = 0,3 Ом, шкала имеет 150 делений и постоянная прибора С_А =0,001 А/дел), если имеется шунт с сопротивлением Ом?

23. Необходимо подобрать к амперметру с сопротивлением R_А шунты, расширяющие пределы измерения в 10 и 100 раз. Каковы будут соотношения между сопротивлением амперметра и шунта?

24. Вольтметр с ценой деления 1В/дел, шкала которого содержит 150 делений, имеет сопротивление R_В = 10 000 Ом. Какое добавочное сопротивление R_Д необходимо включить последовательно с вольтметром, чтобы им можно было измерять напряжение до 600 В?

25. Через амперметр, включенный в цепь через трансформатор тока ТЛ-35К, рассчитанный на ток 600/5 А, проходит ток I₂ = 4,25 А, Определить ток в первичной цепи.

26. Амперметр, рассчитанный на 5А, со шкалой 0 — 500 делений включен в цепь через трансформатор тока 400/5 А. Какой ток проходит в первичной и вторичной обмотках трансформатора, если амперметр показывает 350 делений?

27. Ваттметр, имеющий пределы измерения U = 150 В, I = 5 А и число делений шкалы 150, включены через измерительный трансформатор, напряжения 6000/100 В и трансформатор тока 500/5 А. Определить мощность первичной цепи, если показания ваттметра — 124 деления.

28. Через трансформатор тока 500/5А и трансформатор напряжения 6000/100В в сеть переменного тока включены амперметр, вольтметр и ваттметр. Определить ток, напряжение, активную мощность и коэффициент мощности цепи, если амперметр показал I = 4 А, вольтметр — U = 100 В, а ваттметр — 350 Вт.

29. Обмотки ваттметра, рассчитанные на номинальную мощность Р_ном = 500 Вт, присоединены к сети переменного тока через измерительный трансформатор напряжения НОМ-6 (3000/100 В) и трансформатор тока ТПЛ-10 (400/5 А). Определять мощность первичной цепи, если мощность в цепи ваттметра Р = 380 Вт.

Решение:

30. К трансформатору напряжения НОМ-10 (номинальное напряжение первичной обмотки 10 000 В) подключили вольтметр, рассчитанный на 150 В. Определить напряжение на вольтметре, если напряжение в первичной цепи понизилось до 9950 В.

Решение:

Источник