"CQ-SKW", №9, май, 1930 год, стр. 65-67

Ник. Чечик

Градуировка теплового амперметра без приборов

Сделав тепловой амперметр, любитель не всегда знает, как его проградуировать, ибо градуировка требует либо эталонного прибора, либо эталонированных сопротивлений и источника тока, что опять-таки найдется не у всякого любителя. А между тем у большинства любителей есть нужные для градуировки амперметра приборы, правда, они замаскированы несложными математическими выкладками.

Эти приборы: счетчик электроэнергии, сеть электрического освещения, часы и несколько лампочек накаливания.

Принцип градуировки амперметра сводится к следующему: составив цепь по схеме рис. 1 и зная Е и R, принимая во внимание, что внутреннее сопротивление прибора и внутреннее сопротивление источника тока сравнительно с сопротивлением R очень малы (что имеет место в действительности), мы сможем считать, что падение напряжения на сопротивлении R равно электродвижущей силе источника тока, т. е. = Е.

Рис. 1.

Так как через прибор и сопротивление R протекает ток одинаковой силы, то определенному отклонению стрелки прибора будет соответствовать ток определенной силы. Сила этого тока на основании закона Ома есть J = E/R. Таким образом любитель, чтобы определить силу тока, должен, зная напряжение сети, определить сопротивления тех ламп, с помощью которых он будет производить градуировку (которые будут служить сопротивлением R).

Для градуировки вполне достаточно иметь 4 лампы накаливания — по одной лампе в 16 и 25 свечей и две лампы в 50 свечей.

В том случае, когда сопротивления ламп известны заранее, можно непосредственно приступить к градуировке амперметра. Сопротивление ламп можно определить заранее только приблизительно, считая, что экономическая лампочка потребляет один ватт энергии на свечу. Зная ватты, потребляемые лампочкой, и напряжение в сети, можно делением первого на второе получить силу тока в лампочке (J = W/E). А зная напряжение и силу тока, можно сразу определить сопротивление лампочки в накаленном состоянии (R = E/J). Однако этот расчет даст только приблизительные результаты, так как лампочки бывают не вполне однородны и потребление энергии в них составляет не точно один ватт на свечу. Поэтому для более точной градуировки прибора следует предварительно прокалибровать те лампочки, которыми предполагается пользоваться при градуировке.

Калибровка ламп

Для этой цели надо поближе ознакомиться с работой счетчика электроэнергии.

Счетчик отмечает количество электроэнергии Q, израсходованной потребителем.

Как известно, энергия Q = W · t, где W — мощноста тока, a t — время, в течение которого производилось потребление электроэнергии.

Зная Q и t, мы можем определить W, так как W = Q/t.

В свою очередь, зная W и Е, мы сумеем определить силу тока, потребляемого лампой:

Для того, чтобы пояснить этот способ калибровки ламп, разберем один пример (условия московской сети).

Сеть напряжением Е = 120 в. Счетчик переменного тока, типа С₁₂, 400 оборотов его якоря = 1 гектоватт-час.

Так как 1 гектоватт-час = 100 ватт-часам = 100·60 ватт-минутам = 100·60·60 ватт-секундам, и соответствует 400 оборотам якоря, то одному обороту якоря соответствует ¼ ватт-часа, или 15 ватт-минут, или 900 ватт-секунд.

Градуировку рекомендуется делать днем и заранее предупредить, чтобы во время градуировки никто в квартире электроэнергией не пользовался. Проверить это можно, выключив калибруемую лампочку и убедившись, что якорь счетчика стоит на месте. Градуировка каждой лампочки — дело 15—20 минут. Взяв часы, бумагу и карандаш, нужно, ввернув градуируемую лампочку в патрон, включить ее в сеть. Записав время начала отсчета (по часам), следят за оборотами якоря счетчика, считая их. Для отсчета оборотов следует воспользоваться темной полоской на диске якоря. Момент появления начала этой полоски в окошечке счетчика или момент исчезновения конца полоски может служить знаком для отсчета целых оборотов.

Перед началом отсчета числа оборотов, для удобства, счета их, следует зажечь лампочку и подождать, пока полоска придет к началу окошка, и с этого момента палата счет времени и оборотов. Время окончания счета следует выбрать тоже ближе к целому числу оборотов. На градуируемой лампе следует сделать наклейку с соответствующей надписью № или силы тока.

Пусть, например, за время горения лампочки в 16 м. 40 с. якорь сделал 50 оборотов. Определим силу тока, потребляемого лампочкой.

1 оборот якоря = 900 ватт-секундам, следовательно 50 оборотов якоря = 45 000 ватт-секундам. Время горения — 16 мин. 40 сек. = 16 × 60 с. + 40 с. = 1000 сек., т. е.

и сила тока в лампе

Таким образом определяется сила тока, потребляемого каждой лампой.

Градуировка амперметра

Когда сопротивления ламп известны, собирают схему по рис. 1, где вместо сопротивления «R» включаются указанные выше 4 лампы. Их включают разными комбинациями в параллель и по одной.

Чтобы не пережечь нить амперметра при пропускании через нее слишком большого тока, градуировку следует производить в том порядке, какой указан в таблице.

В этой таблице указана примерная сила тока, протекающего по цепи, в зависимости от типа ламп, которые включены в параллель. Эти цифры только ориентировочные и взяты из предположения, что 1 свече соответствует мощность поглощенного тока в 1 ватт.

Задачей любителя, градуирующего прибор этим способом, является уточнение этих цифр предварительным определением сопротивления ламп.

При градуировке амперметра записывают, какие лампы были включены и соответствующие этим случаям показания прибора.

После соответствующей обработки полученных данных вычерчивают кривую показания прибора в зависимости от силы тока. Пример такой кривой дан на графике рис. 2.

Рис. 2.

Кстати, можно указать еще один способ градуировки амперметра.

Градуировку можно производить с любыми тремя имеющимися у радиолюбителя лампами. Лампы можно соединять как последовательно и параллельно, так и смешанно (т. е. две в параллель и одна последовательно или две последовательно и одна в параллель). Однако здесь нельзя ограничиться измерением силы тока для каждой из трех ламп отдельно. Дело в том, что в случае последовательных и смешанных соединений сопротивление лампы меняется, так как сопротивление нити зависит от степени накала. Поэтому, собрав какую-либо схему со смешанным или последовательным соединением ламп, силу тока, потребляемую этой цепью, определяют с помощью счетчика.

Точность этого метода градуировки, конечно, не очень велика, так как колебания напряжения в сети отражаются на получаемых результатах. Но все же, так как колебания напряжения в сети обычно не превышают нескольких процентов, то такого лишь порядка ошибок можно ожидать и от результатов градуировки.

Другим обстоятельством, отражающимся на точности градуировки, является то, что прибор градуируется током низкой частоты, а применяется он обычно в цепях высокой частоты. Вследствие наличия емкостей в приборе, показания его на высокой частоте всегда будут несколько меньше, чем на низкой частоте. Однако и эта ошибка не должна превышать нескольких процентов. Поэтому, описанный способ градуировки, весьма доступный и простой, дает вместе с тем удовлетворительные для любительской практики результаты.