Un ampermetru este un dispozitiv care suplimentează un voltmetru. Se folosește acolo unde nu este posibilă instalarea unui wattmetru cu drepturi depline sau utilizarea unui multimetru. Scopul său este de a facilita întreținerea și repararea instalațiilor electrice sub sarcină constantă, de a identifica defecțiunile iminente în timp și de a lua măsuri prompte pentru a le elimina. De exemplu, un ampermetru vă permite să evaluați starea bateriei într-o mașină și să prevedeți când va trebui înlocuită o baterie uzată cu una nouă.
Dispozitiv
Pentru ampermetrele cu cadran, baza dispozitivului este un galvanometru simplu electromagnetic (sau de alt tip) sau un cap de măsurare electric.
Amperimetru electromagnetic
Galvanometrul în sine funcționează ca o cruce între un milivoltmetru și un microametru. Este imposibil să îl includeți într-un circuit fără rezistențe la sarcină și balast - înfășurarea bobinelor nu este concepută pentru o rezistență semnificativă a curentului, necesară instalațiilor electrice de putere și consumatorilor conectați la acestea: cu un grad ridicat de probabilitate, înfășurarea acestuia va arde. Un galvanometru analogic este construit după cum urmează. O bobină se rotește în câmpul magneților permanenți, prin care începe să curgă un curent în momentul conectării dispozitivului. Prin generarea propriului său câmp magnetic, bobina se rotește printr-un anumit unghi - proporțional cu curentul trecut prin el. Și este forțat să se întoarcă de cuplul generat de interacțiunea câmpului unui magnet permanent și câmpul bobinei.
Împreună cu bobina, săgeata, fixată rigid de ea, se rotește, de asemenea. Întreaga structură este fixată pe o axă fixă situată în centrul golului magnetic. Un arc plat, atașat la un capăt la baza rigidă (cadru) a dispozitivului, iar celălalt la axa cu săgeata, atunci când galvanometrul este oprit din circuitul electric, face săgeata să revină la poziția inițială.
În plus față de arcul de întoarcere, pe contragreutatea săgeții există o bară de echilibru - un fir de metal realizat dintr-un metal moale și suficient de elastic (de exemplu, platină), care echilibrează săgeata și împiedică atingerea capătului ei de cântar - o placă de aluminiu cu diviziuni gradate, fixată ca un cadru plat pe partea din față a interiorului galvanometru. În unele cazuri, pentru a nu risipi platină scumpă, o picătură de aliaj de topire scăzută (exact în miligrame sau în sute de micrograme) este lipită pe contraponderea săgeții . Dacă bara de echilibru se rupe, rezultatele măsurătorii vor fi inexacte și intermitente, sau deloc. Regulile de manipulare a ampermetrului galvanometric interzic strict aruncarea acestuia, supunându-l vibrațiilor severe și șocurilor puternice - capetele de măsurare se rup foarte ușor.
În cele din urmă, ampermetrul cu cadran are un șurub plat care deplasează ușor arcul săgeții în ambele direcții . Rotind acest șurub, săgeata nu poate fi strict la zero a scalei, ci la punctul aproape de zero. Prin câte diviziuni zero va fi încălcat - cu aceeași cantitate ampermetrul va „minți” luând citirea curentului măsurat. Producătorul, după testarea galvanometrului, calibrează independent zero - pe o scală. Utilizatorul însuși va regla precizia zero cu ochiul cu ajutorul unei șurubelnițe plate - atunci când constată că indicatorul zero este defect și nu coincide cu cel al scalei.
Suporturile din sârmă cu garnituri de cauciuc, situate la capetele cântarului , mențin săgeata în poziția aproape zero și maximă atunci când galvanometrul „se rotește” sau este conectat „înapoi”. Acestea împiedică răsucirea arcului, iar capătul săgeții să lovească marginile câmpului vizual de măsurare, dacă parametrul măsurat, din cauza neatenției utilizatorului, se dovedește a fi de câteva ori mai mare decât cel real pe care dispozitivul în sine este capabil să îl afișeze.
Magnetoelectric
Păstrează curent constant de valori mici. Capul de măsurare este un sistem magnetoelectric cu o scală care conține o anumită gradare.
Termoelectric
Proiectat pentru circuite de curent alternativ rapid cu o frecvență de sute și mii de hertz. Baza unui astfel de ampermetru este un cap magnetoelectric. Se compune dintr-o bucată de conductor la care este conectat un termocuplu. Curentul care încălzește conductorul generează căldură, care este captată de termocuplu. Radiația de căldură deviază cadrul cu o săgeată printr-un unghi calculat care este liniar dependent de valoarea curentului de curgere.
Electrodinamic
Scopul său este de a măsura curentul în instalațiile electrice care se schimbă rapid și funcționează la o frecvență crescută (până la 200 Hz). Pentru ampermetrele electrodinamice este potrivită o cameră sau un compartiment, unde câmpurile electromagnetice inutile sunt complet absente. Cu toate acestea, acestea sunt extrem de precise și sunt utilizate pentru verificarea regulată a tuturor celorlalte tipuri de contoare.
Ferrodinamic
Cadrul contorului ferodinamic este realizat dintr-un feromagnet, un miez de fier și o bobină statică. Are o clasă de precizie inerentă pentru un ampermetru electrodinamic, dar este insensibil la interferențele electromagnetice (câmpuri parazitare).
Digital
Un ampermetru digital (în mod ideal un multimetru) nu are un cap de măsurare galvanometric. În loc de un galvanometru, se folosește un întreg sistem: senzori pentru curentul furnizat pentru măsurare, un ADC, un procesor cu ROM și memorie cu acces aleator, un afișaj cu un controler pentru ieșirea valorilor citirilor. Pentru a înregistra citiri pe un mediu extern, se poate atașa un port microUSB sau un modul radio Wi-Fi / Bluetooth - acest lucru vă permite să conectați un ampermetru sau un multimetru la un PC, smartphone sau tabletă și să utilizați o aplicație specială pentru a lucra cu acesta.
Schema schematică a unui ampermetru
În cel mai simplu ampermetru, proiectat pentru un singur domeniu de măsurare - de exemplu, 0 ... 10 A - un șunt este conectat paralel cu galvanometrul. Acesta este un rezistor cu rezistență redusă cu o rezistență de 0,01 ... 1 Ohm. Un calcul aproximativ se face conform legii lui Ohm - puterea curentului este egală cu coeficientul din divizarea CEM (tensiune) a rețelei de alimentare (circuit) de valoarea rezistenței.
Diagramele de conexiune
Având o idee despre rezistența șuntului ampermetrului, știți deja cum să îl conectați corect.
Includerea în lanț
Dispozitivul este întotdeauna conectat în serie și nu în paralel cu sarcina. Dacă îndrăznești să conectezi dispozitivul în paralel, siguranța va arde și dispozitivul se va opri. La un curent de mai mulți amperi, bobina galvanometrului și șuntul ard. Un vârf de săgeată ars nu poate fi restaurat. Deconectați mai întâi linia. Cu un CEM scăzut - până la 12 V - sursa de alimentare poate fi eliminată fără dezactivare. Conectați ampermetrul la circuitul deschis. Asigurați-vă că capacitatea de încărcare curentă a ampermetrului (de exemplu, dispozitivul este evaluat la 10 A), sarcina totală de curent nu depășește limita de măsurare pentru care este proiectat ampermetrul. Dacă dispozitivul nu este „pe două fețe” (de exemplu, -10 și +10 A cu un zero în mijloc), respectați polaritatea. După pornire, va arăta câte (mile) amperi pe oră consumă aparatul dvs. electric sau circuitul electric.
Nuanțe la conectarea unui ampermetru la o mașină
Pentru o mașină se folosește un ampermetru „cu două fețe”, în care zero nu este la început, ci la mijlocul scalei. Curentul „minus” (citirea negativă a dispozitivului) este curentul consumat de electronica mașinii. „Pozitiv” - când curentul curge în direcția opusă - curentul de încărcare care vine de la oscilator. În același mod, ampermetrele sunt conectate și funcționează în echipamente speciale (macara, tractor, excavator etc.).
Echipamentul din fabrică pentru majoritatea mașinilor străine prevede deja un șunt și un ampermetru calibrat de aceeași fabrică de mașini, care este conectat în serie cu bateria prin firul pozitiv. Dacă săgeata după pornirea cu succes a mașinii scade și nu revine în poziția zero, bateria este deteriorată și trebuie înlocuită cu una nouă.
Instalare șunt
Rezistența la șunt este egală cu rezistența externă a sarcinii conectate (de exemplu, o lampă puternică sau un far), înmulțită cu raportul curentului care trece prin ampermetru însuși la diferența dintre curentul total din circuit și curentul ampermetrului în sine. Curentul care curge prin rezistența de șunt este de multe ori curentul care curge prin înfășurarea galvanometrului. Opusul este valabil pentru rezistența galvanometrului și a șuntului.
În cel mai simplu caz, un șunt este o bobină scurtă sau o bandă de sârmă groasă de cupru, oțel sau aluminiu. Un galvanometru este conectat la concluziile sale. Este, parcă, un „paratrăsnet” pentru curenți mari, permițând păstrarea bobinei dispozitivului intactă și sigură - poate zece miimiți din curentul pe care șuntul îl va trece va trece prin el. În practică, galvanometrul se va transforma într-un milivoltmetru - simte doar acea mică cădere de tensiune pe banda sau rezistența de șunt. Valoarea de manevră este un multiplu de 10 unități.
Folosind transformatoare
Un singur șunt poate fi utilizat pentru a măsura curenți de curent continuu sau tensiuni AC reduse. Dacă vorbim despre măsurarea curentului alternativ cu potențial ridicat, atunci, pe lângă o punte cu diode redresoare, dispozitivul necesită transformatoare de măsurare a curentului. Știind ce tensiune este în circuitul electric (de exemplu, 1 kV), puteți utiliza un transformator de creștere a tensiunii. Înfășurarea sa primară, care are o rezistență scăzută, înfășurată cu un fir gros, este conectată în serie cu linia de alimentare (în pauză). Secundarul, care generează un CEM ridicat, este conectat la un ampermetru. Datorită rezistenței reduse a dispozitivului în sine, transformatorul intră în modul de scurtcircuit, adică este încărcat maxim.
Dacă ați selectat corect raportul de rotații ale ambelor înfășurări, veți avea ocazia, cu un mic curent care trece prin dispozitivul însuși, să măsurați curentul valorilor mari din circuitul extern. Pentru a obține valoarea curentului care curge prin înfășurarea primară, înmulțiți valoarea măsurată cu un factor de transformare. În ampermetrele, unde transformatorul de curent este încorporat permanent și nu este deconectat după terminarea măsurătorilor, dar rămâne în dispozitiv în continuare, scala este deja calibrată optim. Pentru ca nimeni din personal să nu fie ucis accidental de un curent de înaltă tensiune, unul dintre bornele de la înfășurarea secundară și circuitul magnetic (plăcile) transformatorului sunt împământate.
Înfășurarea secundară și circuitul magnetic sunt izolate separat. Acestea sunt plasate în interiorul bucșei, prin canalul căruia trece șuntul cu curentul măsurat în circuit. Astfel de transformatoare de curent se numesc bucșă.
Nu puteți deschide înfășurarea secundară a transformatorului de curent deconectând ampermetrul de acesta. Dacă se întâmplă acest lucru, o creștere bruscă a fluxului magnetic din circuitul magnetic devine automat o sursă de periculoasă pentru viața tensiunii „ecartamentului” de sute sau chiar mii de volți. Conectarea unei rezistențe ohmice scăzute în paralel cu un ampermetru (sau șunt) va reduce această tensiune, făcând posibilă măsurarea restului său cu un ampermetru - se estimează ca curentul care trece prin circuitul dispozitivului.
Măsurarea transformatoarelor de curent are propria lor eroare - în ceea ce privește unghiul de fază al curenților și raportul de transformare. În primul caz, se ia în considerare o defazare (rotație) dintr-o poziție de 180 de grade, ceea ce provoacă o eroare semnificativă în citirile unui wattmetru inclus în același circuit. Clasa de precizie prin factor de transformare este estimată prin pierderi de la nominal - 0,02 ... 1 și mai mult.
Aplicația curentă a clemei
Shunturile de 50 de amperi nu ies în afara carcasei instrumentului. Dar dacă vorbim despre un curent mai mare de 50 A, se folosesc așa-numiții crocodili purtători de curent sau cleme de curent. În a doua variantă, nu este calibrat galvanometrul în sine, ci șuntul. În paralel, este pornit un milivoltmetru cu o tensiune de 45-150 milivolți. Scopul este de a asigura abaterea săgeții instrumentului la o distanță nu mai mare decât întreaga scală.
Determinarea DC și AC
Pentru curent continuu, nu sunt necesare circuite speciale - există un miliammetru, un șunt puternic cu rezistență în sutimi și miimi de Ohm. Acestea sunt conectate în paralel între ele - și întreaga instalație este plasată într-un circuit deschis. Pentru curent alternativ, este necesară o metodă cu un transformator de curent conectat conform schemei de mai sus. Pentru a preveni săgeata să fluctueze în jurul valorii de zero a scalei cu o frecvență de 50 sau mai mulți hertz, se utilizează un redresor cu diodă. Aceasta este o diodă sau o punte diodă. Tensiunea nominală a diodei trebuie să fie suficient de mare. Astfel, veți evita defectarea electrică și defectarea ulterioară a dispozitivului.
Absolvire la scară
Gradarea scalei galvanometrului (nu un ampermetru gata preparat) este condiționată - depinde de următorii parametri:
- greutatea săgeții și a bobinei cu firul de email, care o poartă de-a lungul;
- puterea magnetului (sau a bobinei statorului de magnetizare, dacă nu a fost instalat un magnet permanent de ferită);
- rigiditatea arcului de întoarcere;
- claritatea echilibrului săgeții.
În funcție de dispozitivul care este asamblat pe baza galvanometrului - ampermetru, voltmetru sau ohmmetru - calibrarea se efectuează în funcție de șunturi și diagrama schematică a dispozitivului.
De exemplu, pentru a calibra dispozitivul la 15 volți (tensiunea generatorului auto) la 15 amperi, șuntul trebuie să aibă o rezistență de 1 ohm. Dacă curentul de încărcare este mare - cu 75 A, atunci este instalat un element de șunt puternic de 0,2 Ohm. Corecția pentru rezistența înfășurării galvanometrului în acest caz va fi foarte mică - ea însăși este de cel puțin sute de ori mai mare decât cea a conexiunii de șunt, iar eroarea unui astfel de ampermetru va fi de 0,2% sau mai puțin. Un calcul precis poate fi efectuat conform formulei de mai sus, ținând cont de rezistența înfășurării galvanometrului. Dacă vorbim despre curenți mari, nu este mai puțin logic să includem o siguranță sau o siguranță automată în întreruperea circuitului în serie cu ampermetrul - în cazul în care dispozitivul nu se ridică.
Pentru informații despre cum să conectați corect un ampermetru, consultați următorul videoclip.