Как измерить переменный ток амперметром постоянного тока – » :

Измерение силы тока при помощи амперметра

Прибор амперметр служит для измерения силы пока в цепях с переменным и постоянным напряжением. Подключение происходит последовательно. Идеальный амперметр не оказывает влияния на цепь, но создать его в реальной жизни невозможно, так как любой проводник имеет внутреннее сопротивление. Такой прибор существует лишь в теории, где влияние устройства не учитывается в связи с допустимой погрешностью расчетов. Для повышения точности производимых измерений сопротивление амперметра стремятся сделать минимальным.

Внешний вид амперметра

Внешний вид амперметра

Отличия амперметров различных конструкций

Амперметр постоянного тока, предназначенный для измерения малых значений, может иметь в основании магнитоэлектрическую систему. Его принцип действия основан на взаимодействии катушки, через которую протекает ток и постоянного магнита. Преимуществом такой конструкции является высокая чувствительность и равномерная шкала.  Недостатками магнитоэлектрической системы является невозможность работы с переменным током и сложность конструкции. Высокая цена на магниты также снижает конкурентную способность приборов такого типа. Наиболее точная фиксация показаний начинается после 2/3 шкалы. Данная система применяется и на вольтметрах.

Магнитоэлектрическая система

Магнитоэлектрическая система

В отличие от предыдущего прибора амперметр переменного тока в своей основе имеет электромагнитную систему. Наиболее часто такие устройства используются в сетях на 50-60 Герц. Устройство амперметра  предполагает наличие одного либо двух сердечников, соединенных с стрелочным механизмом. Преимуществом конструкции является универсальность, позволяющая помимо переменного измерять и постоянный ток. Сопротивление амперметра электромагнитного типа выше, чем у других моделей, что отражается в худшую сторону на точность результата. Шкала нелинейная, поэтому  показания амперметра считать затруднительно. В некоторых случаях в первой половине шкалы ставится точка, говорящая о невозможности измерить ток в данном диапазоне, сохраняя в норме погрешность.

Электромагнитный измеритель

Электромагнитный измеритель

Для уменьшения воздействия влияния внешних магнитных полей используются амперметры ферродинамического типа. Устройство характеризуется высокой точностью измерений. Это позволяет отказаться от установки в приборе дополнительных защитных экранов. В основе конструкции лежит замкнутый ферримагнитный провод. Стрелки амперметра показывает измеряемую величину на нелинейной шкале. Показания амперметра можно снять с требуемой погрешностью не во всем диапазоне измерений, а лишь начиная со значения, обозначенного точкой.

Ферродинамический высокоточный прибор

Ферродинамический высокоточный прибор

Среди стрелочных амперметров существует электродинамический тип. Особую популярность он не получил из-за высокой чувствительности к окружающим магнитным полям. Перед тем как подключить амперметр важно обеспечить защиту от внешнего воздействия. Преимуществом прибора является его универсальность. Также при хорошем магнитном экранировании прибор покажет высокую точность, поэтому электродинамические устройства используются для поверки других амперметров.

Цифровой амперметр

Цифровой амперметр

Цифровой измеритель силы тока наиболее удобен в пользовании, так как сразу показывает требуемое значение без необходимости получения данных с помощью стрелок амперметра.  Часто он входит в состав мультиметра или электронного вольтамперметра. Наиболее современные приборы имеют возможность автоматически выбирать предел измерений. Прибор не чувствителен к горизонтальному либо вертикальному положению. Точность измерений зависит от дискретизации и алгоритма, заложенного для  осуществления снятия показаний.

Мультиметр с функцией цифрового амперметра

Мультиметр с функцией цифрового амперметра

Схемы подключения

Независимо от конструкции подсоединение прибора в сеть производится исключительно последовательно, что показывает схема подключения амперметра изображенная ниже. Подключение параллельно равносильно короткому замыканию, так как внутреннее сопротивление прибора очень мало. Правильность подключения прибора обеспечивает его сохранность и отсутствие повреждений в электросхеме.

Прибор для лабораторных измерений Э537

Прибор для лабораторных измерений Э537

Перед тем как подключить амперметр важно учесть:

  • постоянный или переменный ток в сети;
  • соблюдается ли полярность прибора;
  • стрелка амперметра должна находиться за серединой шкалы;
  • предел измерения больше максимально возможного скачка тока в электросхеме;
  • окружающая среда соответствует рекомендуемым параметрам;
  • измерительное место находится без воздействия вибрации.
Стандартное подключение амперметра для измерения силы тока в цепи

Стандартное подключение амперметра для измерения силы тока в цепи

Для измерения больших токов используются шунты. Амперметр подключается к выводам резистора параллельно. Результаты измерений подлежат дальнейшей обработке для вычисления силы тока протекающей в цепи.

Измерение силы тока в цепи с помощью шунта

Измерение силы тока в цепи с помощью шунта

Для гальванического разделения силовой и контрольной цепи используют измерительные трансформаторы тока. Амперметр подключается к специальным выводам. Используется такая схема для измерения токов, превышающих предел измерений прибора.

Создание гальванической развязки с помощью измерительного трансформатора

Создание гальванической развязки с помощью измерительного трансформатора

Производить измерения на цифровом амперметре гораздо проще. на него не воздействуют вибрация, правильное положение и магнитные поля. Не столь критично отреагирует прибор и на неправильно выбранную полярность. Превышать предел измерений не рекомендуется, так  как можно повредить устройство. Большинство высокотоковых выходов мультиметров не имеют защиты плавким предохранителем.

Выбор положения, требуемого для измерения тока с помощью цифрового мультиметра

Выбор положения, требуемого для измерения тока с помощью цифрового мультиметра

Бесконтактное измерение тока

Для осуществления измерения силы тока без разрыва схемы существует специальный вид электрических амперметров под названием токовые клещи. Принцип действия основан на измерении магнитного поля, образующегося вокруг проводника с током. Данный эффект проявляется на переменном напряжении.

Измерение тока без разрыва цепи

Измерение тока без разрыва цепи

Показания амперметра имеют меньшую точность по сравнению с приборами, подключаемыми последовательно.  При лабораторных измерения данный способ не используется, но в бытовых целях такой вид измерений достаточно удобен. Безопасность и простота работы с токовыми клещами намного выше, чем при использовании аналоговых приборов.

Контроль тока заряда аккумуляторной батареи автомобиля

При использовании зарядного устройства существует необходимость замерять силу тока амперметром. Это позволяет контролировать процесс накопления энергии аккумулятором и избегать перезаряда с недозарядом.  В результате срок службы АКБ значительно увеличивается.

После включения цепи амперметр покажет ток заряда. Точность измерений и прочие характеристики амперметра не столь важны для контроля передачи энергии. Погрешность измерения тоже не столь важна, так как следить необходимо за уменьшением показаний стрелки амперметра. Прибор, показывающий через несколько часов одно и тоже значение, говорит об полном заряде аккумулятора.

При работе множества аппаратуры возникает необходимость контроля силы тока. Стрелки амперметров или цифры на экране дискретного прибора показывают пользователю эту физическую величину. Производимые измерения необходимы как для поддержания рабочего состояния так и для сигнализации об возникновении аварийной ситуации.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

swapmotor.ru

устройство и применение щитовых, стрелочных, электронных амперметров

Когда речь заходит про измерение тока, 90% обычных людей прежде всего представляет замер напряжения. Но другие параметры электропитания не менее важны. Потому надо разобраться, что из себя представляет амперметр переменного тока.

Особенности

Как нетрудно понять уже по названию, амперметр — это устройство для определения силы тока в амперах или производных кратных (дольных) единицах системы СИ. Конкретная единица измерения определяется точностью каждого прибора. В любую электрическую цепь амперметр включается по последовательной схеме по отношению к обследуемому участку цепи.

В результате критически важно внутреннее сопротивление прибора.

В идеале оно должно быть сведено к нулю, чтобы предотвратить воздействие внутренней среды аппарата на объект и не понизить точность промера.

Чтобы расширить пространство измерений, используют шунты либо трансформатор. Шунтами оборудуются те устройства, которые рассчитаны на использование в цепях как постоянного, так и переменного тока. Правила безопасности категорически запрещают использование амперметров при прямом подсоединении к источнику питания. Это неизбежно провоцирует короткое замыкание. Но приборы, измеряющие силу тока, могут иметь различное исполнение — и об этом тоже надо сказать.

Разновидности амперметров

Принято делить их на 3 главных типа конструкций:

  • стрелочный электромеханический;
  • стрелочный электронный;
  • полностью цифровой с современными стандартами индикации измерений.

Стрелочные приборы распространены больше остальных, потому что они отличаются большой надежностью и простотой. Для измерения силы переменного тока могут применять индукционные, детекторные и прочие амперметры, кроме магнитоэлектрических устройств (рассчитанных на постоянный ток). Иногда встречается оснащение аппаратов со стрелочной головкой специальными электронными контурами, которые усиливают передающийся сигнал.

Также электроника позволяет исключать перегрузки, отсеивать посторонние шумы и наводки. За последние годы доля цифровых амперметров заметно выросла, но они все еще остаются «на вторых ролях».

Сама цифровая индикация может быть выполнена на базе как жидких кристаллов, так и светодиодов. Если говорить о стрелочных приборах, то разница между ними касается того, как именно создается вращение стрелки. В электромагнитных аппаратах оно возникает в результате механического действия тока в промежутке между катушкой и движущимся сердечником из ферромагнитного материала. К сердечнику и крепится стрелка. Задание угла поворота происходит, когда становятся равными вращающий момент и сопротивление рабочей пружины.

Отдельного внимания заслуживают щитовые амперметры. По принципу работы они почти не отличаются от других типов. Вместо отдельной «коробочки» используется целый «щит», обеспечивающий стабильность положения прибора. Именно такие устройства востребованы:

  • в производственных цехах;
  • в лабораториях промышленных предприятий;
  • в учебных заведениях;
  • на генерирующих и распределяющих ток объектах;
  • в бортовой аппаратуре транспортных средств;
  • в автоматизированных комплексах;
  • в трансформаторных подстанциях.

Что еще нужно знать про амперметры переменного тока

В практических измерениях силы тока используют 3 основные единицы — собственно ампер, микроампер и миллиампер. Сокращенные обозначения — А, мкА и мА соответственно. По используемой единице измерения выделяют:

  • амперметр;
  • миллиамперметр;
  • микроамперметр.

Шунты, которые раздвигают диапазон измерений, подсоединяют при помощи особых гаек. Подключение шунта к измерительному прибору должно производиться строго до включения питания. Необходимо внимательно следить за соблюдением полярности при подключении, в противном случае прибор «измерит» отрицательное значение силы тока. Электромагнитный амперметр менее чувствителен, чем магнитоэлектрический, но зато подходит как раз для замеров переменного тока.

Что касается ферродинамических измерителей, то они устроены по тому же принципу, что и электродинамические.

Но преимуществом в этом случае будет лучшая защита от негативных внешних факторов. Отпадает необходимость использовать внешние защитные экраны для противодействия наводкам. Сама конструкция — чисто механически — проста и надежна, стабильна при любых нормальных ситуациях. Из-за этого ферродинамический амперметр используют в ответственных отраслях промышленности и на оборонных объектах. Пользоваться им к тому же сравнительно просто, а точность замеров выше, чем у других аналоговых аппаратов.

Свои преимущества есть и у цифрового амперметра. Он находит применение как в производстве, так и в повседневной жизни. Подобные устройства сравнительно невелики, но очень точны. Кроме того, они:

  • имеют меньшую массу, чем аналоговые приборы;
  • не подвержены воздействию вибраций;
  • сохраняют работоспособность после слабого удара;
  • одинаково эффективны в горизонтальном или вертикальном положении;
  • могут переносить довольно значительные колебания температур и давления.

Если нужны максимально точные замеры, следует отдавать предпочтение амперметрам с сопротивлением не более 0,5 Ом. Очень хорошо, когда зажимы контактов подвергаются антикоррозийной обработке. При выборе устройства нужно смотреть и на качество изготовления корпуса. Малейшие механические дефекты там совершенно недопустимы, как и любое нарушение герметичности. Попадание внутрь воды либо водяных паров не только сокращает срок службы амперметра, но и многократно понижает достоверность его показаний.

Что такое амперметр переменного тока, смотрите далее.

stroy-podskazka.ru

Измерение постоянного и переменного тока амперметром (ампервольтметром)

После открытия электрического тока возникла необходимость в его измерении. Несмотря на то, что первые прототипы устройств не отличались точностью, принцип их работы не изменялся уже несколько столетий. Сегодня для замеров используют амперметр – это прибор, измеряющий силу электрического тока.

Классический амперметр что такое

История происхождения

По названию устройства можно догадаться о том, кто приложил руку к его созданию. Андре-Мари Ампер – блестящий ученый своего времени, многие годы посвятивший электродинамике. Ему принадлежат многие знаковые открытия в этой области:

  • взаимодействие магнитного поля и электрического тока;
  • магнитный эффект катушки с током;
  • введение в научную терминологию понятия кибернетики и кинематики.

Основная заслуга ученого – не разработка прибора, а подготовка научного плацдарма для самой возможности создания амперметра и вольтметра. Поэтому первые упоминания измерительного устройства датируют 20-ми годами XIX века, когда самому Амперу было уже за 50.

Тогда речь шла о самом простом приборе – гальваноскопе, состоящем из закрученной проволоки и магнитной стрелки. Он позволял уловить относительные показатели по градусу отклонения стрелки.

Гальванометр – прототип амперметра

В течение следующих десятилетий конструкция совершенствовалась. В 1884 году отечественными учеными были разработаны более совершенные приборы, однако патенты были переданы в Германию, ввиду недостаточного развития электротехнического производства. Лишь к тому времени были утверждены названия современных величин. В 1881 г. в отношении тока приняли решение о том, в чем измеряется сила – в Амперах.

Как устроены амперметры сегодня? В корпусе с индикацией располагаются измерительная катушка и постоянные магниты, которые выравнивают ее при подаче электрического тока. Чем сильнее отклонение, тем выше показатель прибора. Существует несколько разновидностей, отличающихся конструкцией и областью применения.

К сведению. Классический вид – прибор со шкалой, деления которой обозначают силу тока в Амперах. В зависимости от величины, движущийся элемент поворачивает стрелку на определенный угол.

Виды амперметров

Классифицировать устройства можно по способу индикации. Наиболее широко распространены аналоговые амперметры – с градуированной шкалой, по которой движется стрелка. Современные приборы имеют цифровой дисплей, на котором отображается значение величины тока.

Стрелочные амперметры

Приборы со стрелочной головкой

Стрелочные амперметры постепенно исчезают. Они отличаются более сложным устройством, чем современные модели, и обладают ограниченной областью применения. Еще один недостаток – меньший срок работы из-за наличия большего количества механических деталей. При этом современные условия иногда требуют измерения меньших величин, чем требуется для отклонения стрелки даже на одно деление. Из-за этого стрелочные приборы приходится модифицировать усилителями сигнала.

Интересно. Долгое время эти приборы не имели аналогов – точность измерений была достаточно высокой. Однако развитие электротехнической промышленности позволило разработать более дешевые в изготовлении приборы.

Принцип действия стрелочной головки

Еще одна сложность при использовании стрелочного амперметра – принцип работы стрелки, отличающийся в разных системах измерения:

  1. Магнитоэлектрическая. Стрелка поворачивается по линейной шкале, пропорциональной силе тока. Вращающий момент задается током, проходящим через обмотку рамки.
  2. Электромагнитная. Стрелка закреплена на сердечнике из ферромагнита, который двигается внутри катушки.
  3. Электродинамическая. Используются две катушки с последовательным либо параллельным соединением. На подвижной – закреплена стрелка, поворачивающаяся от взаимодействия между токами катушек.

Во всех типах прибора используется корректор – специальный винт, соединенный с пружиной. Он необходим для установки стрелки в нулевое положение.

Игнорирование начальной регулировки может привести к неправильному отображению величины измеряемого тока, так как стартовое положение стрелки будет находиться левее нуля.

Приборы с цифровым индикатором

Цифровые устройства вытесняют аналоговые, благодаря ряду отличий:

  • простота изготовления – дешевле производить, легче собрать самостоятельно;
  • возможность измерения меньших величин;
  • отсутствие износа подвижных частей – дольше служат, не требуют замены элементов;
  • наглядная и удобная индикация;
  • меньший вес.

Цифровой амперметр

Переход к цифровому исполнению позволил шире применять приборы в быту. Они проще в использовании – вертикальное и горизонтальное расположение не влияет на работу. Также они лучше защищены от внешних воздействий, например, механических ударов по корпусу.

Включение амперметра в цепь

Существует два главных правила использования прибора:

  1. Подключать последовательно с элементом цепи, на котором необходимо измерить силу тока.
  2. Соблюдать полярность.

Схема включения амперметра в цепь

Амперметры со стрелкой – это приборы для измерения с ограниченным диапазоном. В случае превышения максимального значения шкалы при включении в цепь используют шунт.

Устройство амперметра

В основе устройства амперметра – взаимодействие между двумя элементами при прохождении электрического тока. В зависимости от того, что измеряет амперметр, используются свои варианты устройств. Замер сил разного типа тока предполагает особое строение и чувствительность. Существует несколько категорий:

  1. Магнитоэлектрические. В основе лежит подвижная катушка, закрепленная на оси между двумя магнитными полюсами.
  2. В электромагнитных амперметрах используется сердечник, отодвигаемый на пропорциональное силе тока расстояние.
  3. Термоэлектрические. Ключевой элемент – термопара, припаянная к проводке. Величина нагрева по мере подачи тока разной величины трансформируется в показатель его силы, после чего выводится на дисплей.
  4. Электродинамические. Подвижная и неподвижная катушки. В быту малоприменимы из-за высокой чувствительности к магнитным полям. Применяются для точных измерений либо в демонстрационных целях.
  5. Ферродинамические. Самые точные и дорогие из механических приборов. Благодаря замкнутому проводу, не реагируют на внешние магнитные поля.
  6. Цифровой. Используется интегратор, преобразующий величину тока в цифровой эквивалент. От его типа и настройки зависит то, как работают амперметры. Различают несколько классов точности по погрешности измерений.

Несмотря на разницу в конструкции, в основе всех механических приборов лежит общий принцип действия.

Принцип действия

Способ измерения основывается на работе нескольких элементов:

  1. На оси между постоянными магнитами располагается якорь со стрелкой.
  2. Благодаря воздействию магнитов, стальной якорь находится вдоль силовых линий, в нулевой позиции.
  3. При подаче тока появляется магнитный поток с силовыми линиями, перпендикулярными магнитам.
  4. Вследствие этого воздействия якорь стремится повернуться под прямым углом, чему мешает основное магнитное поле.
  5. Итоговое отклонение стрелки – результат взаимодействия двух потоков.

Принцип работы амперметра

Благодаря простому принципу работы амперметра, механические устройства долгое время отличались лишь материалом изготовления элементов.

Как подключить амперметр

Для правильного подключения необходимо изучить схемы амперметра в разных типах цепей. Для разного тока существуют свои типы прибора – различают амперметры переменного тока и постоянного. Чтобы подключить амперметр постоянного тока, необходимо учитывать диапазон измерения, определив максимальный уровень тока.

Главное – не подключать устройство параллельно. В этом случае велика вероятность того, что оно перегорит. Это связано с низким значением внутреннего сопротивления амперметра.

Внутреннее сопротивление амперметра

Оно должно быть меньше сопротивления самой цепи. Рассчитывается показатель после замеров вольтметром, который подключают параллельно амперметру. Затем показания второго делят на показания первого, результатом будет внутреннее сопротивление. Малое значение необходимо для того, чтобы падение напряжения на приборе не влияло на точность измерений.

Этот прибор – один из самых простых и распространенных. О том, как пользоваться амперметрами, рассказывают еще на уроках физики, поэтому особых проблем при эксплуатации возникнуть не должно, особенно с приходом цифровых амперметров, которые значительно упростили нюансы работы с прибором и расширили область его применения.

Видео

amperof.ru

что измеряет, виды, характеристики, устройство вольтметра, строение, принцип работы

Для того, чтобы измерить величину «сила тока» используется прибор амперметр. Графически, на принципиальных схемах, устройство имеет обозначение в виде буквы «А». Измерения проводятся в таких единицах как ампер, миллиампер или микроампер. Подключение осуществляется в разрыв цепи последовательным образом.

История создания

Впервые о создании прибора заговорили в 19 веке. Измерять силу тока было принято по отклонению магнитной стрелки на компасе. На протяжении десятилетий конструкция прибора была усовершенствована. К концу 19 века были утверждены официальные величины измерения, тогда же и получил свое окончательное название прибор «амперметр». В начале 20 века амперметры стали использоваться в промышленности. В современном мире их внедрили в сферы услуг, в частности в ателье по ремонту радиоаппаратуры. Тем не менее, название устройство получило в честь известного ученого и изобретателя Ампера.

Изобретатель Андре-Мари Ампер

Многоканальный амперметр был применим достаточно широко в первой половине 20 века. Его применяли в различных отраслях промышленности, особенно в электротехнической сфере.

Что измеряет

Изобрести идеальный амперметр, который влияет на показатели в цепи, нереально. Это происходит из-за внутреннего сопротивления. В теории он, конечно, существует, но в реальности стараются минимизировать потери на сопротивление.

Амперметр применяется для измерения силы постоянного или переменного тока. Относится к электроизмерительным приборам. Соединяется строго последовательно, там, где нужно определить искомую силу тока.

Ток, измеряемый прибором, зависит от величины сопротивления участков электроцепи. Именно поэтому сопротивления самого прибора должно быть минимальным. Это позволяет максимально точно измерить искомую величину, благодаря низкой погрешности.

Обратите внимание! Шкала амперметра может быть представлена маркировкой мкА, мА, А и кА. Прибор выбирают исходя из необходимой точности и пределов измерений. Предельную для измерений прибором силу можно повысить добавлением шунтов, магнитных усилителей и трансформаторов.

Схема подключения амперметра постоянного тока

Характеристики

Рассмотрим технические характеристики некоторых видов амперметров:

Ам-2 DigiTop

Технические данные:

  1. Отрезок измеряемого переменного тока 1-50 А
  2. Шаг деления — 0,1А
  3. Погрешность 1%
  4. Количество входов — 1
  5. Напряжение в сети от 100 до 400 В, 50Гц.

Долговечность работы бытовой техники часто зависит от качества энергии в электроцепи. Поэтому нужно следить за повышением напряжения в сети, которое нередко становится причиной выхода из строя приборов.

Важно! Длительное повышение напряжения может привести не только к неполадкам в блоке питания прибора, но и к его возгоранию!

Амперметр Э537

Лабораторный вариант амперметра Э537 предназначен для точных измерений величины силы постоянного и переменного тока в сети.

Технические данные:

  1. Диапазон измеряемой величины 0,5-1 А
  2. Класс точности — 0,5
  3. Диапазон нормальных частот от 45 до 100 Гц
  4. Диапазон рабочих частот от 100 до 1500Гц

Амперметр СА3020

Существует несколько модификаций этого амперметра в зависимости от параметров измеряемой силы тока. Когда заказывают данную модель, предварительно указывают базовую величину  — 1, 2 или 5 А.

Технические данные:

  1. Диапазон измеряемой силы тока — от 0,01 до 1,5А
  2. Диапазон частот по замеряемым токам от 45 до 850 Герц;
  3. Погрешность 0,2%
  4. Напряжение по питанию сети для переменного — от 85 до 260В, для постоянного — от 120 до 300В.
  5. Мощность, потребляемая прибором, не более 4 ВА.

Конструкция

В самом начале использования амперметры были чисто механическими. Спустя время стали применяться цифровые измерительные приборы. Однако даже сейчас механические амперметры не менее популярны. Это происходит благодаря стойкости к помехам и более наглядному представлению измерений силы тока. Механизм конструкции не подвергся сильным изменениям по сравнению с первыми экземплярами.

Стрелочный тип прибора использует магнитоэлектрический принцип. Внутри находится неподвижно закрепленный постоянный магнит. Между выраженными полюсами магнита расположен сердечник таким образом, что между ним и полюсами образуется постоянное магнитное поле.

Типы

По типу и принципу работы устройства имеют следующую классификацию:

  1. Магнитоэлектрические. Основой является подвижная катушка, которую закрепляют на оси. Ставится она между магнитными полюсами. Если взять электромагнитный амперметр, то вместо катушки используют сердечник, который находится от магнитных полюсов на расстоянии, пропорциональном величине силы тока.
  2. Термоэлектрические. Основой является термопара, которую припаивают к проводке. От того, как происходит нагрев по мере подачи тока разной силы, величина выводится на экран.
  3. Электродинамические. Очень мало применяются в бытовых условиях из-за чувствительности к магнитному полю. В основном их применяют для точных измерений или демонстрационных целей.
  4. Ферродинамические. Самые дорогие, но и самые точные измерительные приборы. Не реагируют на внешние поля.
  5. Цифровой. Основывается на использовании интегратора, который преобразует величину силы тока в показания на экране.

Цифровой амперметр

Как работает

Далее приведен разбор принципа работы амперметра и вольтметра, так как они схожи между собой.

Если рассматривать упрощенную классическую схему амперметра, можно выделить следующий принцип, по которому он работает. Стальной якорь со стрелкой устанавливается параллельно с постоянным магнитом, тем самым якорь получается магнитные свойства. Якорь расположен вдоль силовых линий. Это положение соответствует нулевой отметке на шкале определение прибора.

Когда ток проходит по шине, возникает магнитный поток. Силовые линии потока перпендикулярны силам в постоянном магните. Магнитный поток, действует на якорь, стремящийся повернуться на 90 градусов, однако повороту мешает поток постоянного магнита. Разница в магнитных потоках формирует отклонение стрелки на величину силы тока.

Физическая величина

Амперметр является прибором для измерения силы тока. Подключение приходится последовательно, и сопротивление должно быть меньше общего сопротивления электричества в цепи. Если это не так, значение сопротивления сильно увеличится, а данные приборы будут искажены.

Схема амперметра переменного тока

Если сравнивать амперметр постоянного и переменного тока, то последний основан на электромагнитной системе. Приборы используются чаще в сети частотой 50-60 Герц.

Амперметр переменного тока имеет один или два сердечника, которые соединены со стрелкой. Основное преимущество — универсальность прибора, которая позволяет измерять силу не только переменного, но и постоянного тока в электроцепи.

Однако сопротивление таких амперметров больше, чем у других моделей, поэтому погрешность измерений будет высокой. Измеритель столкнется с проблемой снятия показаний с прибора, так как шкала не линейная.

Если нужно измерить переменный ток немалой силы, часто применяют токовый трансформатор. Как и токовые клещи с бесконтактным замером, это делается для того, чтобы на порядок снизить ток в обмотках. К примеру, если в сети величина 1000 А, то во вторичной обмотке проводника будет не более 0,5А.

Токовый трансформатор

Важно! Прибор не включается при разомкнутой вторичной обмотке трансформатора. Если это произойдет, то есть риск сжечь амперметр. Это может быть опасно и для персонала.

Корпус устройства часто заземляют, также как и вторичную обмотку трансформатора, чтобы в экстренном случае, люди были в безопасности.

Магнитное поле катушки с током взаимодействует с полем магнита. При этом стрелка отклоняется на ту или иную величину, которая показывает разницу этих значений.

Устройство, включенное в цепь с переменным током, не будет показывать правильную величину, а также прибор может сгореть.

Обычно такая проблема решается выпрямительными схемами. Она позволит измерить любой переменный ток с частотами до 10 килогерц. Происходит это только в случае синусоидальной формы тока.

Правила безопасной работы

При пользовании прибором нужно соблюдать следующие меры безопасности:

  1. Прибор нельзя трясти и ронять.
  2. В случае, когда стрелка прибора зашкаливает, необходимо немедленно разомкнуть цепь.

Схема правильного подключения прибора

Правила подключения:

  1. Плюсовую клемму прибора соединить с плюсовой клеммой источника тока. Если цепь состоит только из источника тока, устройство в него включать нельзя!
  2. Амперметр соединяется последовательно. Подключение происходит с тем элементом, силу тока которого нужно измерить.
  3. Устройство должно быть в горизонтальном положении.

Зная правила подключения и разновидности приборов, можно подобрать наиболее подходящий амперметр для измерения.

rusenergetics.ru

Амперметр — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 15 марта 2016; проверки требуют 24 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 15 марта 2016; проверки требуют 24 правки. Токовые клещи — амперметр для бесконтактного измерения больших токов.

Схема включения амперметра

Амперме́тр (от ампер + μετρέω «измеряю») — прибор для измерения силы тока в амперах. Шкалу амперметров градуируют в микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора.

В электрическую цепь амперметр включается последовательно[1] с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют. Поэтому, чем ниже внутреннее сопротивление амперметра (в идеале — 0), тем меньше будет влияние прибора на исследуемый объект, и тем выше будет точность измерения[2]. Для увеличения предела измерений амперметр снабжается шунтом (для цепей постоянного и переменного тока), трансформатором тока (только для цепей переменного тока) или магнитным усилителем (для цепей постоянного тока). Очень опасно пытаться использовать амперметр в качестве вольтметра (подключать его непосредственно к источнику питания): это приведёт к короткому замыканию!

Бесконтактное устройство из токоизмерительной головки и трансформатора тока специальной конструкции называется токоизмерительные клещи (на фото).

По конструкции амперметры делятся:

  • со стрелочной измерительной головкой без электронных схем;
  • со стрелочной измерительной головкой с использованием электронных схем;
  • с цифровым индикатором.

Приборы со стрелочной головкой[править | править код]

Наиболее распространены амперметры, в которых движущаяся часть прибора со стрелкой поворачивается на угол крена, пропорциональный величине измеряемого тока.

Амперметры бывают магнитоэлектрическими, электромагнитными, электродинамическими, тепловыми, индукционными, детекторными, термоэлектрическими и фотоэлектрическими.

Магнитоэлектрическими амперметрами измеряют силу постоянного тока; индукционными и детекторными — силу переменного тока; амперметры других систем измеряют силу любого тока. Самыми точными и чувствительными являются магнитоэлектрические и электродинамические амперметры.

Приборы со стрелочной головкой могут снабжаться дополнительными электронными схемами для усиления сигнала, подаваемого на головку (для измерения токов, существенно меньших чем ток полного отклонения головки, который для большинства магнитоэлектрических приборов составляет 50 мкА и более), защиты головки от перегруза и прочее.

Приборы с цифровым индикатором[править | править код]

В последнее время приборы со стрелочной измерительной головкой стали вытесняться приборами с цифровым индикатором на основе жидких кристаллов и светодиодов.

Принцип действия стрелочной измерительной головки[править | править код]

Принцип действия самых распространённых в амперметрах систем измерения:

  • В магнитоэлектрической системе прибора крутящий момент стрелки создаётся благодаря взаимодействию между полем постоянного магнита и током, который проходит через обмотку рамки (вращающий момент). С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале. Угол поворота стрелки прямо пропорционален силе тока, поэтому шкала магнитоэлектрического прибора линейна. Направление поворота стрелки зависит от направления протекающего через рамку тока, поэтому магнитоэлектрические амперметры непригодны для непосредственного измерения силы переменного тока (стрелка будет дрожать возле нулевого значения), и требуют правильной полярности подключения в цепи постоянного тока (иначе стрелка будет отклоняться левее нуля).
  • В электромагнитной системе прибора вращающий момент стрелки создаётся между катушкой и подвижным ферромагнитным сердечником, к которому прикрепляется указательная стрелка.
  • В электродинамической системе измерительная головка состоит из неподвижной и подвижной катушек, соединённых параллельно или последовательно. Взаимодействие между токами, которые проходят через катушки, вызывает отклонения подвижной катушки и соединённой с нею стрелки.

Во всех вышеуказанных системах угол поворота стрелки устанавливается при равенстве вращающего момента и момента сопротивления пружины.

Включение амперметра в электрическую цепь[править | править код]

В электрической цепи амперметр соединяется последовательно с нагрузкой, а при больших токах — через трансформатор тока, магнитный усилитель или шунт. Для измерения токов может также применяться милливольтметр и калиброванный шунт (первичные токи шунтов могут быть выбраны из стандартного ряда, вторичное напряжение стандартизировано - чаще всего 75 мВ). При высоких напряжениях (выше 1000В) - в цепях переменного тока для гальванической развязки амперметров также применяют трансформаторы тока, а цепях постоянного тока - магнитные усилители.

  1. Важно знать! Подключение амперметра напрямую к источнику напряжения приводит к протеканию токов короткого замыкания, и может вызвать возгорание токовых шунтов, измерительного трансформатора и всего прибора. Для предотвращения такой ситуации, амперметр может быть оснащён цепями защиты на основе плавких предохранителей и быстродействующих автоматических выключателей.
  2. ↑ Это особенно заметно в низковольтных схемах, в которых падение напряжения на элементах схемы сравнимо с напряжением на зажимах амперметра (типичное значение — десятки милливольт).

ru.wikipedia.org

Амперметр.

Приборы для измерения силы тока

Если в каком-либо проводнике течет ток, то он характеризуется такой величиной, как «сила тока». Сила тока в свою очередь характеризуется количеством электронов, которые проходят через поперечное сечение проводника за единицу времени. Но мы все учились в школе и знаем, что электронов в проводнике миллиарды миллиардов и считать количество электронов было бы бессмысленно.

Поэтому ученые вывернулись из этой ситуации и придумали единицу измерения силы тока и назвали ее «Ампер», в честь французского физика-математика Андре Мари Ампера. Что же собой представляет 1 Ампер? Если сила тока в проводнике равна 1 амперу, то за одну секунду через поперечное сечение провода проходит заряд, равный 1 Кулону. Или простым языком, все электроны в сумме должны давать заряд в 1 Кулон и они должны в течение одной секунды пройти через поперечное сечение проводника. Если учесть, что заряд одного электрона 1.6х10-19 , то можно узнать, сколько электронов в 1 Кулоне. А вот для того, чтобы измерять амперы, ученые придумали прибор и назвали его «амперметром».

Амперметр – это прибор для измерения силы тока в электрической цепи. Любой амперметр рассчитан на измерение токов определенной величины. В электронике в основном оперируют микроАмперами (мкА), миллиАмперами (мА), а также Амперами (А). Следовательно, в зависимости от величины измеряемого тока приборы для измерения силы тока делятся на амперметры (PA1), миллиамперметры (PA2) и микроамперметры (PA3).

На принципиальных схемах амперметр, как измерительный прибор обозначается вот так.

Какие бывают амперметры?

Первый тип амперметра – аналоговый. Их ещё называют стрелочными. Вот так они выглядят.

Такие амперметры имеют магнитоэлектрическую систему. Они состоят из катушки тонкой проволоки, которая может вращаться между полюсами постоянного магнита. При пропускании тока через катушку, она стремится установиться по полю под действием вращающего момента, величина которого пропорциональна току. В свою очередь повороту катушки препятствует специальная пружина, упругий момент которой пропорционален углу закручивания. При равновесии эти моменты буду равны, и стрелка покажет значение, пропорциональное протекающему через нее току. Иногда, для того, чтобы увеличить предел измерения, параллельно амперметру ставят резистор определенной величины, рассчитанной заранее. Это так называемый шунтирующий резистор – шунт.

Про шунтирующее действие измерительных приборов уже подробно рассказывалось в статье про вольтметр. Там же затрагивалось такое понятие, как входное сопротивление прибора. Так вот, применительно к вольтметру, его входное сопротивление должно быть как можно больше. Это необходимо для того, чтобы прибор не влиял на работу схемы при проведении измерений и выдавал точные результаты.

Применительно к амперметру складывается обратная ситуация. Так как амперметр для проведения измерений включается в разрыв электрической цепи, то необходимо стремиться к тому, чтобы его внутреннее сопротивление протекающему току было минимальным. Грубо говоря, сопротивление между его измерительными щупами должно быт мало. В противном случае, для электрической цепи амперметр будет представлять резистор. А, как известно, чем больше сопротивление резистора, тем меньший ток через него проходит. Таким образом, при включении амперметра в измерительную цепь, мы искусственно понижаем ток в этой цепи. Понятно, что в таком случае, показания амперметра будут некорректные. Но не стоит расстраиваться, так как измерительная техника разрабатывается с учётом всех этих особенностей.

Это лишь ещё один намёк на то, что при обращении с мультиметрами стоит внимательно относиться к выбору режима работы и правильному замеру тех или иных величин. Несоблюдение этих правил может привести к порче прибора.

Аналоговые амперметры до сих пор используются в современном мире. Их плюс таковы, что им не требуется независимое питание для выдачи результатов, так как они используют питание замеряемой цепи. Также они удобны при отображении информации. Думаю, лучше наблюдать за стрелкой, чем за цифрами. На некоторых амперметрах есть винтик корректировки для точного выставления стрелки прибора к нулю. Минусы – это большая инертность, то есть для стрелки прибора нужно какое-то время, чтобы она пришла в устойчивое состояние. Хоть этот недостаток в современных аналоговых приборах проявляется слабо, но он все-таки есть.

Второй тип амперметра – это цифровой амперметр. Он состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и преобразует силу тока в цифровые данные, который потом отображаются на ЖК-дисплее.

Цифровые амперметры лишены инертности, и выдача результатов измерений зависит от частоты процессора, который выдает результаты на дисплей. В дорогих цифровых амперметрах он может выдать до 1000 и более результатов в секунду. Также цифровые амперметры требуют меньше габаритов для установки, что немаловажно в современной аппаратуре. Минусы – это то, что для измерения им требуется собственный источник питания, который питает все внутренние узлы и микросхемы прибора. Есть, конечно, и такие цифровые амперметры, которые используют питание измеряемой цепи, но они все равно редко используются в виду своей дороговизны.

Амперметры делятся на амперметры для измерения силы тока постоянного напряжения и для измерения силы тока переменного напряжения. Но, допустим, у вас нет амперметра, чтобы измерить силу тока переменного напряжения. Что же тогда делать? Можно собрать очень простую схемку. Выглядит она вот так:

Но чтобы не собирать самостоятельно измерительную схему и доводить её до ума, купите себе мультиметр. В хорошем мультиметре есть функции измерения силы тока, как для постоянного, так и для переменного напряжения.

Схема для измерения силы тока выглядит вот так:

Это означает, что амперметр мы должны подключать последовательно нагрузке.

Для того чтобы правильно измерить силу тока, нам надо знать, какое напряжение вырабатывает источник питания: переменное или постоянное. Если будем замерять силу тока постоянного напряжения, то и амперметр нам нужен для измерения силы тока постоянного напряжения, а если для переменного, то и амперметр нужен соответствующий. В нашем случае нагрузкой может быть любой прибор или схема, которая потребляет ток. Это может быть лампочка, сотовый телефон или даже компьютер.

Измерение силы тока с помощью амперметра.

Давайте рассмотрим на практике, как замерять силу тока с помощью цифрового мультиметра DT-9202A.

В красном кружочке у нас буковка «А~» означает, что ставя переключатель на этот участок, мы сможем замерить силу тока переменного напряжения, а ставя переключатель на секцию со значком «А=» (в синем кружке), мы сможем замерять силу тока постоянного напряжения.

Чтобы измерить силу тока до 200 мА (200m) как переменного, так и постоянного напряжения, нужно поставить щупы такого мультиметра в определенные клеммы:

Если же мы будем измерять силу тока более чем в 5 Ампер, то я рекомендую вам переставить щуп в другую клемму:

Если даже примерно не знаете, сколько должно потреблять ваше устройство или нагрузка, то всегда ставьте щуп и переключатель на самый большой предел измерения. Тем самым вы сохраните своему прибору жизнь.

На фото снизу я измеряю силу тока, которая кушает лампочка на 12 Вольт. С трансформатора я снимаю переменное напряжение 10 Вольт. Как мы видим, сила тока, потребляемая лампочкой - 1.14 Ампер. Обратите особое внимание, что переключатель мультиметра поставлен на измерение силы тока переменного напряжения (А~).

А вот так мы замеряем постоянный ток, который потребляет автомобильная сирена. Орет она так, что даже уши закладывает .

Обратите также внимание, так как у нас аккумулятор постоянного напряжения 12 Вольт, то и переключатель режимов мультиметра мы поставили на измерение постоянного тока.

А вот столько у нас кушает лампочка: 1.93 Ампера. Здесь замеряется постоянный ток, который потребляется лампой накаливания от аккумулятора.

Меры предосторожности:

  • Никогда не подключайте амперметр в розетку без всякой нагрузки! Тем самым вы просто-напросто спалите прибор. Как уже говорилось, амперметр обладает малым входным сопротивлением.

  • При измерении силы тока не касайтесь голых проводов, а также оголённых частей измерительных щупов. Это исключит электрический удар током. Будьте внимательны со схемой подключения амперметра.

Если Вы хотите узнать больше про измерения электрических величин, то загляните на сайт Практическая электроника. Там вы найдёте много познавательной информации по электронике.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

go-radio.ru

Измерение постоянного и переменного тока амперметром (ампервольтметром)

Величина потребления тока была названа именем французского математика и физика Андре-Мари Ампера. С тех пор нет в мире ни одной электротехники, у которой бы эта основная характеристика ни измерялась бы в амперах.

Сила ампера

Для информации. Сила ампера, с которой магнитное поле действует на проводник, является векторной величиной. Она имеет взаимно перпендикулярное направление вектору индукции. Для визуального представления взаимодействия физических величин ниже приведена картинка.

Прибор, который измеряет силу ампера, называется амперметром. В зависимости от пределов измерения, шкала такого прибора градуируется в микро-, милли-, кило,- амперах.

Виды приборов

Приборы классифицируются по роду тока, принципу действия, классу точности.

Род тока

Переменный

Устройство амперметра, подключаемое последовательно в электрическую цепь, пропускает через себя полный рабочий ток. При этом сопротивление амперметра должно быть достаточно низкое. Этот фактор заложен в основу принципа действия электрического измерителя.

Важно! Амперметр нельзя подключать параллельно в цепь, только последовательно. Ибо весь электроток потечет через него, в результате чего прибор может перегореть.

Амперметр переменного тока

В идеале прибор должен иметь нулевые сопротивление и падение напряжения, тогда потери мощности в электроустройстве будут равны нулю. Но такие идеальные условия практически недостижимы. Фактически, чем меньше импеданс, тем лучше совместимость устройств.

Постоянный

В низковольтных цепях с аккумуляторной батареей токи обычно измеряются высокочувствительными мини-устройствами – гальванометрами. Гальванометр – это устройство, используемое для обнаружения тока в цепи. При этом само устройство работает как электропривод. Оно производит вращательное движение указателя в ответ на электроток, протекающий через катушки в постоянном магнитном поле.

Измеритель силы ампера

Поскольку гальванометр является очень чувствительным инструментом, он не может измерять тяжелые токи. Чтобы преобразовать гальванометр в амперметр, используют очень слабое сопротивление, известное как «шунтирующее». Последнее подключается параллельно к гальванометру. Значение шунта регулируется таким образом, чтобы большая часть силы ампера проходила через шунт. Таким образом, гальванометр преобразуется и тогда может измерять тяжелые токи без полного отклонения. Вот что такое гальванометр. Также он служит базовым блоком ампервольтметра и других измерителей.

Принцип действия

Аналоговые
Магнитоэлектрические

Принцип работы стрелочного амперметра основан на взаимодействии проводника с магнитным полем. Проводник, прикрепленный к движущейся системе, представляет собой всем известную подвижную катушку. Соединенный с пружиной указатель перемещается по шкале под воздействием магнитоэлектрических сил. На картинке изображен схематически магнитоэлектрический прибор с элементами:

  1. магнитом,
  2. катушкой,
  3. осью,
  4. пружинами,
  5. стрелкой,
  6. шкалой.

Схема амперметра магнитоэлектрического

Такой прибор не универсален, поскольку используется только для измерения постоянного тока. Область применения магнитоэлектрических приборов широко распространяется на сферы промышленности и образования (в качестве компонентов лабораторных установок).

Преимущества:

  • наличие линейной шкалы,
  • низкое энергопотребление,
  • высокая точность.

К сведению. Основной недостаток заключается в высокой стоимости.

Электромагнитные

Схема электромагнитных измерителей несложная. В корпусе могут находиться несколько сердечников (либо один), установленных на оси. В отличие от магнитоэлектрических моделей:

  • в составе не имеют движущейся катушки;
  • обладают меньшей чувствительностью и, следовательно, более низкой точностью.

Преимущества:

  • С их помощью измеряются как постоянный, так и переменный ток. Это делает электроустройства универсальными и значительно расширяет сферу их применения;
  • Низкозатратное энергопотребление при функционировании;
  • Высокая чувствительность и точность измерений.
Электродинамические

Электродинамический амперметр устроен несколько более сложным образом, нежели предыдущие электроустройства. В нем есть две катушки: одна – неподвижная, а вторая – подвижная.

Приборы этого типа могут быть использованы для измерения как постоянного, так и переменного тока. Другим преимуществом является отсутствие ошибки гистерезиса. Основными недостатками являются низкий коэффициент вращающего момента, высокие потери на трение, выше, чем в других измерительных приборах.

Ферродинамические

Приборы аналогичны электродинамическим устройствам, но отличаются от них усиленным магнитным полем неподвижной обмотки за счет ферромагнитного магнитопровода. За счет этого увеличивается вращающий момент, повышается чувствительность, ослабляется влияние внешних магнитных полей, и уменьшается потребление электроэнергии.

На заметку. Точность ферродинамических измерителей невысокая.

Цифровые амперметры

Цифровые амперметры – это электроустройства без движущихся частей. В основе их принципа действия лежит использование интегратора для преобразования измеряемой физической величины в ее цифровой эквивалент. Многие цифровые аппараты имеют точность более чем 0,1 процента.

Цифровой амперметр постоянного тока бывает разного номинала: от 1 А до 200 А. Принцип действия электроустройства основан на падении напряжения.

Цифровое устройство

Класс точности

Класс точности представляет собой обобщенную характеристику, определяемую пределами допускаемых погрешностей измерения.

Как пользоваться амперметром

Имея дело с электротоком, следует предпринять все меры предосторожности для избежания травм вследствие короткого замыкания цепи. Для этого необходимо:

  • выполнять работу в сухих местах;
  • не допускать попадания влаги на электрическую цепь и электроприбор.

Важно! Перед выполнением работ следует ознакомиться со схемой электроснабжения, чтобы не допустить ошибок. Подключают в цепи постоянного тока плюс к положительному и минус отрицательному разъему устройства. Если схема с переменным током, то порядок подключения не имеет значения.

Подключение измерителя

Многие думают, что для измерения высоких токов нужно купить новый прибор или изменить конструкцию старого. Но ничего подобного, можно сделать из имеющегося устройство с необходимым диапазоном. Для этого применяют один из способов:

  • параллельно подключают шунт сопротивления;
  • включают электроприбор в цепь с применением трансформатора.

Амперметры – это модифицированные гальванометры. Они делятся по роду тока, принципу действия и классу точности. Принцип работы амперметра со стрелочным указателем заключается в отклонении стрелки линейной шкалы на величину, пропорциональную силе ампера. Для расширения своими руками диапазона измерения постоянного или переменного тока используйте трансформаторы или дополнительные шунты. В многопредельных ампервольтметрах, вольтметрах применяют более одного шунтирующего резистора.

Видео

Оцените статью:

jelectro.ru

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о