Site Loader
Posted on 22.07.2023

Содержание

Амперметр: конструкция и типы приборов, принцип действия, параметры измерения

Как отечественные, так и зарубежные производители выпускают достаточно большое количество устройств, имеющих различную классификацию. Особенно ценными являются цифровые устройства, которые необходимы для измерения показаний. К ним относятся:

Содержание

Конструкция и работа амперметра для измерения силы тока

Амперметр – это прибор, предназначенный для измерения силы тока в электрической цепи. Подключите измерительный прибор в цепь последовательно с измеряемым участком. Чем меньше внутреннее сопротивление измерителя, тем меньше погрешность измерения. Амперметр нельзя подключать как вольтметр, т.е. непосредственно к источнику питания, так как произойдет короткое замыкание.

Цифровые версии используются в различных средах и устойчивы к вибрациям, в отличие от механических аналоговых приборов.

Точность прибора зависит от принципа действия и типа прибора.

Существует два основных типа амперметров:
  1. Аналог.
  2. Цифровой.
Первый тип, в свою очередь, подразделяется на следующие устройства:
  • Магнитоэлектрический.
  • Электромагнитный.
  • Электродинамический.
  • Ферродинамика.
Амперметры делятся по типу измеряемого тока:
  • Для переменного тока.
  • Для постоянного тока.

Существуют и другие специализированные токоизмерительные приборы, которые используются в узкоспециализированных областях и не так распространены, как перечисленные выше.

Особенности конструкции и эксплуатации

Шкалы приборов могут быть градуированы в различных долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Они называются микроамперами, миллиамперами и т.д. Для расширения диапазона измерений амперметры подключаются в цепь с помощью трансформатора или параллельно с шунтом. В этом случае только небольшая часть тока будет протекать через амперметр, а большая часть тока будет протекать через шунт.

Шунт крепится к амперметру с помощью специальных гаек. Не подключайте шунт к амперметру при включенном сетевом питании. Также важна полярность подключенного устройства. При изменении полярности игла будет направлена в другую сторону, и цифровой амперметр покажет отрицательное значение.

Магнитоэлектрический амперметр

Принцип действия этого типа устройства основан на взаимном взаимодействии магнитного поля магнита и подвижной катушки, размещенной в корпусе устройства.

Преимуществами данного амперметра являются низкое энергопотребление, высокая чувствительность и точность. Все магнитоэлектрические амперметры оснащены унифицированной калиброванной измерительной шкалой. Это позволяет проводить измерения с высокой точностью.

Недостатком магнитоэлектрического амперметра является его сложная внутренняя конструкция и наличие подвижной катушки. Он не является универсальным прибором, так как действителен только для постоянного тока.

Несмотря на эти недостатки, данный тип приборов широко используется в различных областях промышленности и в лаборатории.

Электромагнитный

Амперметры с электромагнитным принципом действия не имеют в своем устройстве подвижной катушки, в отличие от магнитоэлектрических моделей. Конструкция намного проще. В корпусе находится специальное устройство и один или несколько сердечников, которые установлены на оси.

Электромагнитный амперметр менее чувствителен, чем магнитоэлектрический прибор. Это означает, что точность измерения будет ниже. Преимуществом этого типа инструмента является его универсальность. Это означает, что они могут измерять силу тока как в цепях постоянного, так и переменного тока. Это значительно расширяет область его применения.

Электродинамический

Метод работы таких приборов основан на взаимодействии полей электрического тока, протекающего через электромагнитные катушки. Конструкция устройства состоит из подвижной катушки и неподвижной катушки. Универсальная работа на любом типе тока – главное преимущество электродинамического амперметра.

Недостатком является высокая чувствительность, так как они реагируют даже на небольшие магнитные поля в непосредственной близости от них. Такие поля могут создавать сильные помехи для электродинамических приборов, поэтому эти амперметры используются только в экранированной зоне.

Ферродинамика

Эти приборы характеризуются высочайшей эффективностью и точностью измерений. Магнитные поля в непосредственной близости от прибора не оказывают на него заметного влияния, поэтому нет необходимости в дополнительном экранировании.

Конструкция этого амперметра включает в себя замкнутый ферримагнитный проводник, сердечник и неподвижную катушку. Такое устройство позволяет повысить надежность прибора. Поэтому ферродинамические амперметры чаще всего используются в военных и оборонных приложениях. К его преимуществам также относятся удобство и простота использования и точность всех измерений по сравнению с ранее рассмотренными типами приборов.

Цифровой

Помимо вышеперечисленных приборов, существует также цифровой тип амперметра. В настоящее время они находят все большее применение в различных областях производства, а также в быту. Популярность цифровых приборов обусловлена простотой их использования, небольшими размерами и точностью измерений. Вес инструмента также очень легкий.

Цифровые версии используются в различных средах и устойчивы к вибрациям, в отличие от механических аналоговых устройств.

Цифровые приборы устойчивы к незначительным механическим ударам, которые могут быть вызваны соседним оборудованием. Его вертикальное или горизонтальное положение не влияет на его работоспособность, а также на изменения температуры и давления. Поэтому он подходит для использования на открытом воздухе.

Измерение переменного и постоянного токов

Все рассмотренные приборы способны измерять постоянный ток. Однако иногда необходимо измерять переменный ток. Если у вас нет отдельного амперметра для этой цели, вы можете собрать базовую схему.

Существуют также специальные приборы, измеряющие переменный ток. Лучше всего выбрать мультиметр, способный измерять переменный ток.

Для правильного измерения необходимо определить тип тока, т.е. является ли сетевой ток переменным или постоянным. В противном случае измерение будет неправильным.

Общий принцип работы амперметра

Если рассматривать классический принцип действия амперметра, то его работа заключается в следующем.

Стальной якорь с прикрепленной к нему стрелкой вместе с постоянным магнитом помещается на ось рычага. Постоянный магнит передает свои магнитные свойства якорю. В этом случае положение якоря находится вдоль силовых линий, проходящих вдоль магнита.

Это положение якоря определяет нулевое положение стрелки на шкале. Когда ток от генератора или другого источника проходит через шинопровод, вблизи него возникает магнитный поток. Линии потока в положении якоря перпендикулярны линиям потока магнита.

Магнитный поток, создаваемый электрическим током, действует на якорь, который стремится повернуться на 90 градусов. Этому препятствует магнитный поток, создаваемый в постоянном магните. Сила, с которой взаимодействуют эти два потока, зависит от направления и величины электрического тока, протекающего в рельсе. Это величина, на которую игла прибора отклоняется от нуля.

Сфера применения

Цифровые и аналоговые амперметры используются в различных областях промышленности и сельского хозяйства. Они особенно широко используются в энергетике, радиоэлектронике и электротехнике. Они также могут использоваться в строительстве, автомобильном и других видах транспорта, а также в научных приложениях.

В домашних хозяйствах этот инструмент также часто используется обычными людьми. Полезно иметь с собой в автомобиле амперметр на случай неполадок с электричеством в дороге.

Аналоговые приборы до сих пор используются в различных сферах жизни. Их преимущество заключается в том, что для работы они не нуждаются в подключении к источнику питания, так как используют электричество от измеряемой цепи. Также их удобство заключается в отображении данных. Многие люди привыкли смотреть за стрелкой. Некоторые приборы имеют регулировочный винт, который позволяет точно установить стрелку на ноль. Инерция прибора отрицательно сказывается на его полезности, так как стрелке требуется время, чтобы занять устойчивое положение.

Как выбрать

Для более точных измерений выбирайте прибор с сопротивлением до 0,5 Ом. Лучше, если контактные клеммы покрыты специальным антикоррозийным слоем.

Корпус должен быть выполнен качественно, без повреждений, желательно герметично закрыт для предотвращения попадания влаги. Это продлит срок его службы и повысит точность показаний.

Наиболее удобным типом амперметра является цифровой амперметр. Хотя в наши дни более популярными являются мультиметры, которые также имеют функцию измерения тока.

Не подключайте амперметр непосредственно к сети без нагрузки, чтобы не повредить амперметр. При проведении измерений не прикасайтесь к неизолированным токоведущим частям прибора, так как это может привести к поражению электрическим током. Будьте осторожны и внимательны при обращении с амперметром.

Он реагирует на взаимодействие полей токов, протекающих через катушки. Один из них неподвижен, а другой может двигаться. Прибор универсален, поэтому его покупают довольно часто. Его можно встретить в лабораториях, где требуются очень точные измерения. Недостатком электродинамических амперметров является то, что они слишком чувствительны. Это устройство буквально реагирует на любые магнитные поля. В результате помех трудно точно определить ток без использования экранирования.

Амперметр. Типы. Эксплуатация. Применение. Особенности .

Для измерения силы тока используется амперметр. Его можно использовать с любым устройством, проводящим ток. Прямое подключение к цепи осуществляется последовательно с читаемым участком. Сила тока измеряется количеством электронов, которые могут пройти через проводник за определенное время. Устройство названо в честь единицы измерения, используемой в физике – ампера. Прибор способен измерять доли данного ампера, например, мкА – микроампер, мА – миллиампер и кА – килоампер.

Типы используемых амперметров

Существует около десятка амперметров, которые работают на разных принципах. Большинство из них слишком дороги в производстве или не очень точны, поэтому они не нашли своего применения. Фактически все амперметры можно разделить на аналоговые (механические) и цифровые. К аналоговым устройствам, нашедшим широкое применение, относятся:

  • Магнитоэлектрический.
  • Электромагнитный.
  • Термоэлектрический.
  • Электродинамический.
  • Ферродинамика.

Механические устройства требовательны к условиям хранения. Они не переносят ударов. Для получения точных данных корпус аналогового амперметра должен быть правильно расположен. Любое отклонение приведет к напряжению стрелки, и она будет слегка перемещаться, давая ошибочные показания.

Магнитоэлектрический амперметр

Этот тип устройства является одним из самых ранних изобретенных. Принцип их работы заключается в измерении взаимодействия между неподвижной катушкой и магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом, установленным в корпусе прибора.

Эти устройства имеют минимальное энергопотребление, что обеспечивает адекватный уровень чувствительности и минимальный коэффициент отклонения. Такие амперметры имеют равномерную шкалу, расстояние между метками всегда одинаковое. Долгое время эти приборы были лучшими, но теперь их стало проще изготавливать, поэтому магнитоэлектрический амперметр начал уступать.

Магнитоэлектрические амперметры могут работать только с постоянным током, поэтому они обычно используются для измерения характеристик в электрооборудовании автомобилей и других машин. Эти устройства нашли применение в лабораториях и на промышленных предприятиях, где используется постоянный ток.

Электромагнитный амперметр

Эта категория устройств не имеет плавающей обмотки сердечника, как предыдущая. Электромагнитное устройство является одним из самых простых. В нем используется несложный механизм внутри корпуса и сердечник, установленный на оси. В зависимости от силы тока сердечник, прикрепленный к стрелке, перемещается в сторону, указывая на шкалу с цифровым измерительным дисплеем. Благодаря низкой стоимости этих устройств они часто используются, но имеют низкую точность. Они обычно выбираются для сети постоянного тока и сети переменного тока до 50 Гц.

Термоэлектрические амперметры

Они используются в токовых цепях высокой частоты. В корпусе прибора находится магнитоэлектрический механизм, который состоит из провода с припаянной к нему термопарой. Когда по ним течет ток, жилы проволоки нагреваются. Чем больше сила, тем больше повышение температуры. На основании этих показаний специальный механизм переводит тепло в показания тока.

Электродинамический амперметр

Он реагирует на взаимодействие полей тока, проходящих через катушки. Один из них неподвижен, а другой может двигаться. Прибор универсален, поэтому его покупают довольно часто. Его можно встретить в лабораториях, где требуются очень точные измерения. Недостатком электродинамических амперметров является то, что они слишком чувствительны. Прибор буквально реагирует на любые магнитные поля. В результате помех трудно точно определить ток без использования экранирования.

Электродинамические приборы используются в цепях постоянного и переменного тока с частотой до 200 Гц. Этот тип обычно выбирают для проверки других амперметров из-за его высокой чувствительности.

Ферродинамический амперметр

Этот тип амперметра является лучшим среди механических амперметров. Они обеспечивают максимальную точность и эффективность. Они не реагируют на посторонние источники магнитного поля. Это исключает необходимость постоянного монтажа дополнительной крышки. Устройство состоит из ферримагнитного герметичного провода. Катушка и сердечник крепятся к корпусу. Этот тип устройства является самым дорогим и поэтому используется нечасто.

Цифровые амперметры

Цифровые амперметры являются самыми современными и удобными. У них нет индикаторов, которые постоянно меняются. Эти устройства имеют дисплей, на котором отображается сила тока в амперах. В то же время они дают достаточно точные показания. Важным преимуществом цифровых моделей является то, что они нечувствительны к вибрациям и ударам, как механические модели. Это позволяет измерять токи в проводке автомобиля во время движения без необходимости останавливать машину. Многие цифровые модели оснащены водонепроницаемым и ударопрочным корпусом, что делает их более надежными для использования в суровых условиях. Поскольку устройство не имеет стрелки, его можно расположить горизонтально, вертикально или под углом. Направление, в котором измеряется прибор, не влияет на результат.

Правильное подключение амперметра для измерения

Чтобы снять показания тока, необходимо подключить к цепи амперметр. Для этого измеряемый участок сначала должен быть отключен от напряжения. Амперметр подключается к проводам цепи с помощью специальных клемм. Необходимо строго соблюдать полярность, иначе показания будут неверными.

Для получения точного измерения соединение должно быть зашунтировано в какой-то части цепи шунтирующей нагрузкой. После подключения амперметра к цепи через шунт и проверки полярности можно подключить ранее отключенный источник питания. После получения данных измерений отключите питание и отсоедините провода.

Всегда помните, что амперметр нельзя подключать к сети без создания нагрузки. Подключение устройства непосредственно в качестве вольтметра может привести к повреждению или даже короткому замыканию.

Область использования

Область применения амперметров очень широка. Они незаменимы во многих областях применения. Они устанавливаются в автомобилях для контроля работы генератора переменного тока. Амперметр можно использовать для определения недостаточного или избыточного заряда батареи. Это устройство также устанавливается в самолетах и другом оборудовании с электрическими компонентами.

Обратите внимание, что каждый амперметр имеет сопротивление. Если требуются точные показания с минимальной погрешностью, стоит выбрать прибор с сопротивлением до 0,5 Ом. Также обратите внимание, что если прибор предназначен для измерения ампер в мкА, его нельзя подключать к сетям с высоким током, так как это приведет к их перегоранию. Рабочий диапазон прибора должен полностью соответствовать сети, в которой требуется провести измерение.

Эксплуатационные характеристики

Помимо того, что он подходит для сети, в которой работает, он также очень требователен к условиям хранения. Особенно если это механический амперметр. Для аналоговых инструментов не допускается тряска, удары или падение. После возникновения неблагоприятного эффекта вполне вероятно возникновение ошибки. Часто к механическим приборам прилагается паспорт, в котором указаны оптимальные условия влажности и температуры хранения. С электрическими устройствами обращаться намного проще. Их можно трясти и ронять без риска неточности, в пределах разумного. Значительные повреждения, несомненно, приведут к поломке инструмента, как и любого другого механизма.

Представленные на рынке модели амперметров различаются не только по принципу действия, но и по способу изготовления. В частности, существуют компактные, портативные устройства, которые можно подключать к различным источникам для проведения измерений. Существуют также модульные амперметры, которые предназначены для установки в местах крепления силового щита. Существуют также компактные устройства, которые крепятся к приборной панели автомобиля с помощью специального кронштейна. Они используются, когда вы хотите контролировать состояние заряда аккумулятора при отсутствии собственных приборов в автомобиле.

Есть и недостаток, но только один:

Очень надежные приборы, обладающие высокой прочностью и мало подверженные воздействию магнитных полей, которые не присутствуют в приборе. Амперметры этого типа устанавливаются в автоматических системах в качестве самопишущих приборов.

Может случиться так, что шкала прибора недостаточна и необходимо увеличить измеряемое значение. Для этого используется шунт (провод с высоким сопротивлением подключается параллельно измерительному прибору). Например, чтобы установить значение в сто ампер, а счетчик рассчитан только на десять, подключается шунт со значением сопротивления в девять раз меньшим, чем значение счетчика.

На электрических схемах амперметры всегда обозначаются таким образом:

Амперметр – это прибор, используемый для измерения силы тока. Это устройство со шкалой и стрелкой. Внутри устройства находится металлическая или магнитная рамка. Внутри рамы установлена катушка. Принцип работы амперметра заключается в следующем:

Как пользоваться амперметром

В случае контакта с электрическим током необходимо принять все меры предосторожности, чтобы избежать травм из-за короткого замыкания. Для этого необходимо соблюдать следующие меры предосторожности

  • выполняйте работы в сухих помещениях;
  • не допускайте попадания влаги в электрическую цепь и на прибор.

Важно! Перед началом работы ознакомьтесь с электрической схемой, чтобы не допустить ошибок. Подключите в цепи постоянного тока плюс к положительной клемме, а минус – к отрицательной клемме устройства. Если цепь переменного тока, порядок подключения не имеет значения.

Многие считают, что для измерения больших токов необходимо приобрести новый прибор или модифицировать старый. Но ничего подобного, можно создать устройство с нужным диапазоном из уже существующего. Для этого вы можете использовать один из следующих методов

  • Подключите параллельно шунт сопротивления;
  • Подключите устройство к цепи с трансформатором.

Амперметры – это модифицированные гальванометры. Они классифицируются по типу тока, принципу действия и классу точности. Принцип работы амперметра со стрелочным индикатором заключается в отклонении стрелки на линейной шкале на величину, пропорциональную силе ампера. Используйте трансформаторы или дополнительные шунты, чтобы самостоятельно расширить диапазон измерения постоянного или переменного тока. В многодиапазонных амперметрах и вольтметрах используется более одного шунтирующего резистора.

В классическом магнитоэлектрическом амперметре со стрелкой и шкалой определенная часть измеряемого тока протекает через подвижную катушку прибора, обратно пропорционально сопротивлению катушки, подключенной параллельно калиброванному шунту низкого сопротивления.

Что такое амперметр, типы, конструкция и принцип работы

Для определения величины тока в электрической цепи используются специальные приборы – амперметры. Амперметр подключается последовательно к тестируемой цепи, и благодаря очень низкому внутреннему сопротивлению этот прибор не вносит существенных изменений в электрические параметры цепи.

Шкала градуирована в амперах, килоамперах, миллиамперах или микроамперах. Для расширения диапазона измерений амперметр может быть включен в цепь через трансформатор или параллельно с шунтом, при этом через прибор протекает только небольшая часть измеряемого тока, а основной ток цепи проходит через шунт.

В настоящее время существует два особенно популярных типа амперметров: механические – магнитоэлектрические и электродинамические, и электронные – линейные и трансформаторные.

В классическом магнитоэлектрическом амперметре со стрелкой и шкалой определенная часть измеряемого тока протекает через подвижную катушку прибора, обратно пропорционально сопротивлению катушки, соединенной параллельно с калиброванным низкоомным шунтом.

Ток (постоянный или выпрямленный), протекающий через катушку, заставляет стрелку магнитоэлектрического амперметра вращаться, а угол наклона стрелки пропорционален величине измеряемого тока.

Ток, протекающий через катушку амперметра, создает вращающий момент на катушке из-за взаимодействия ее собственного магнитного поля с магнитным полем постоянно установленного постоянного магнита. А поскольку стрелка соединена с кадровой катушкой, она качается на соответствующий угол и указывает значение тока на шкале.

Электродинамический амперметр устроен несколько сложнее. Он имеет две катушки, одна из которых неподвижна, а другая подвижна. Катушки соединяются друг с другом последовательно или параллельно. Когда ток проходит через катушки, их магнитные поля взаимодействуют, заставляя подвижную катушку, к которой подключена стрелка, отклоняться на угол, пропорциональный величине измеряемого тока.

В приборах, предназначенных для измерения больших токов, основной ток всегда проходит через шунт с низким сопротивлением, а катушка, подключенная к стрелке, принимает лишь небольшую часть тока, действуя как проводящее ответвление от основного пути тока.

Соотношение токов через измерительную рамку и через шунт обычно составляет 1 к 1000, 1 к 100 или 1 к 10.

Часто для измерения больших токов или для цепей высокого напряжения амперметр используется с трансформатором тока. В этом случае во вторичной обмотке измеряется ток, пропорциональный первичному току, а шкала градуируется в соответствии с током, измеренным в первичной обмотке. Вторичная обмотка трансформатора тока всегда шунтируется резистором, иначе наведенная ЭДС может быть опасно высокой.

При подключении трансформатора тока к цепи высокого напряжения корпус амперметра и вторичная цепь измерительного трансформатора должны быть заземлены для защиты от пробоя изоляции.

Для изготовления амперметров клещевого типа используются трансформаторы тока или датчики Холла. Датчики Холла могут измерять постоянный ток, а трансформаторы тока – переменный ток.

Зажимы на основе трансформатора тока для измерения переменного тока проще в изготовлении и дешевле. Расщепленный магнитопровод образует сердечник трансформатора тока, на который наматывается вторичная обмотка, шунтированная резистором. Первичная обмотка выступает в роли провода, который перевязывается плоскогубцами для измерения протекающего в нем тока.

Электронная схема рассчитывает ток в тестируемой цепи в соответствии с законом Ома, исходя из напряжения на шунтирующем резисторе и коэффициента трансформации.

Токовые клещи UNI-T UTM 1202A:

Токовые клещи с эффектом Холла (для измерения постоянного тока) используют эффект Холла, когда магнитное поле, создаваемое постоянным током, вызывает появление пропорционального электромагнитного поля Холла в цепи датчика.

Преимуществом токовых клещей датчиков Холла является их быстрый отклик и способность контролировать короткие пусковые токи.

Наконец, простые цифровые мультиметры с функцией измерения тока используют линейную измерительную цепь с шунтом. Вместо этого электроника измеряет падение напряжения на шунте с известным сопротивлением, сравнивает его с эталонным значением и рассчитывает значение тока. Результат текущего измерения отображается на цифровом дисплее.

Читайте далее:

  • Измерительный инструмент – это инструмент для измерения. Что такое измерительный инструмент?.
  • 1 Понятие электромагнитного поля и его различные проявления. Материальность – Работа в школе.
  • Весы – электромагнитное устройство – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1.
  • Электромагнитные замки: преимущества, принципы работы и особенности использования.
  • Прибор для измерения напряжения в электрической цепи.
  • Расчет сопротивления шунта амперметра.
  • Датчики Холла. Типы и применение. Эксплуатация и подключения.

Адреса Петербурга | Амперметр

Вы здесь:

В рубрике:

  • Амперметр
  • Хронометр
  • Берестяная книга
  • «Адресная книга» Рихарда Гинлейна
  • Все публикации
Наверх