Теперь я немного расскажу о категориях амперметров, ведь именно от этого, наряду с принципом их работы, будет зависеть точность получаемых результатов. Как уже упоминалось, устройства делятся на две основные группы:
Для чего нужен амперметр: Амперметры, разновидности, принцип работы и советы по использованию
Амперметр — это измерительный прибор, предназначенный для определения силы тока в электрической цепи в амперах. Это определение является достаточно простым, но с помощью данного прибора можно визуально контролировать силу тока, потребляемую подключенной в сети нагрузкой. В наиболее элементарном случае амперметр подключается в разрыв цепи, то есть через него проходит ток той же силы, что и через любой другой элемент системы, например, обогреватель, электрический двигатель или лампу накаливания.
На практике такая простая схема применяется лишь в малоточных и сигнальных цепях, где внутреннее сопротивление прибора незначительно влияет на общее сопротивление цепи. Однако, если требуется измерять большие токи, например, для этого стоит рассмотреть покупку амперметра на 10 А, в его схеме уже подразумевается использование встроенного шунта. Это значит, что фактически прибор показывает только часть общей силы тока, пропорционально распределяясь по отношению к внутреннему сопротивлению системы индикации амперметра и сопротивлению шунта.
В случае сетей переменного тока предел измерений может быть увеличен также за счет использования трансформатора тока. Например, амперметр с обозначением э8030 и номинальным измеряемым током 5 А, при установленном трансформаторе тока, способен суммировать силу переменного тока вплоть до 5000 А. Следовательно, чтобы корректно выбрать амперметр, необходимо знать несколько важных параметров, среди которых:
- Тип электрического тока (переменный или постоянный);
- Диапазон измерений силы тока;
- Допустимая погрешность измерений или класс точности;
- Назначение прибора в конкретной системе;
- Условия эксплуатации.
Также важно понять, какие существуют разновидности этих измерительных устройств.
Типы современных амперметров
Перед тем как приобрести амперметр, важно определить его тип. В сущности, выделяют всего два основных типа:
- Аналоговые или стрелочные. Этот тип приборов появился первым. Несмотря на конструктивные различия, принцип их работы основывается на измерении и индикации силы электромагнитного взаимодействия проводников с током;
- Цифровые — современный тип измерительных устройств, принцип работы которого заключается в дискретизации аналогового сигнала напряжения, измеряемого на шунтирующем резисторе, и преобразовании его в значение силы тока с помощью встроенного преобразователя.
Аналоговые амперметры подразделяются на следующие конструктивные виды:
- Магнитоэлектрические. В данном устройстве катушка отклоняется в магнитном поле постоянного магнита, преодолевая сопротивление пружин. Угол отклонения зависит от силы тока. Эти приборы характеризуются высокой точностью и линейностью градуировки шкалы, но предназначены только для измерения постоянного тока;
- Электромагнитные. Здесь снятие показаний происходит за счет сердечника, установленного на оси, что обеспечивает поворот стрелки. Такой тип имеет меньшую точность и подходит для измерения как постоянного, так и переменного тока высокой величины;
- Электродинамические. Эти амперметры универсальны и способны измерять как постоянный, так и переменный ток на основе взаимодействия двух катушек. При установке требуют надежной защиты от электромагнитных помех;
- Ферродинамические. Принцип их работы схож с электродинамическими амперметрами, но они менее чувствительны к помехам. Однако их производство обходится дороже, поэтому они чаще используются для решения специфических задач.
На практике наиболее распространены аналоговые приборы электромагнитного типа, так как они являются более доступными и универсальными. Примером может служить амперметр э8030 с классом точности 2,5%.
Цифровые амперметры для общепользовательского использования не так распространены из-за более высокой стоимости, необходимости в отдельном источнике питания и чувствительности к скачкам напряжения.
Что это и для чего нужен?
Амперметр – это устройство, основное назначение которого заключается в измерении силы тока в электрических цепях. В данном контексте речь идет как о постоянном, так и о переменном токе. Устройство подключается последовательно к той части электроцепи, где выполняются замеры. Учитывая, что замеряемый ток сильно зависит от сопротивления элементов электроцепи, внутреннее сопротивление самого амперметра должно быть как можно более низким. Это существенно снижает влияние самого прибора на цепь, в которой происходят измерения, а также позволяет повысить точность показаний.
Как правило, шкала данного прибора отображает обозначения, такие как мкА, мА, А и кА. В зависимости от необходимой точности и диапазона измерений следует выбирать соответствующее устройство.
Для увеличения силы тока, которую необходимо измерить, можно использовать усилители магнитного типа, шунты, а также трансформаторы тока. Это позволяет значительно повысить предел измерительных возможностей устройства.
Устройство и принцип работы
Рассмотрим устройство амперметра на примере электродинамического варианта, так как конструкции различных моделей могут ощутимо отличаться. К ключевым элементам амперметра относятся две катушки — движущаяся и неподвижная, которые могут соединяться как параллельно, так и последовательно. Токи, протекающие по ним, взаимодействуют, что вызывает отклонение подвижной детали. Эта деталь соединена со стрелкой прибора, указывающей значение силы тока. При включении амперметра в электрическую цепь он последовательно соединяется с нагрузкой. При знании того, что сила тока значительно велика или напряжение крайне высокое, соединение осуществляется через трансформатор.
Если говорить о принципе работы устройства, то оно функционирует по следующей схеме. Параллельно постоянному магниту на кронштейновой оси устанавливается якорь со стрелкой, изготовленный из стали. Постоянный магнит воздействует на якорь, придавая ему определенные магнитные характеристики. Якорь располагается вдоль силовых линий, что также совпадает с линиями магнита. Такое положение якоря соответствует нулевому значению на шкале показаний. Когда ток проходит через шину генератора или батареи, вокруг нее формируется магнитный поток. Находящиеся в зоне якоря силовые линии магнитного поля становятся перпендикулярными к таким же линиям магнитного поля постоянного магнита.
Магнитный поток, создаваемый током, воздействует на якорь, заставляя его пытаться повернуться на 90 градусов. Однако относительно своего исходного положения он не сможет этого сделать из-за магнитного потока, действующего в постоянном магнитном поле. Естественно, степень взаимодействия двух потоков магнитного поля будет зависеть от величины и направления проходящего через шину тока. Таким образом, на это будет опираться и положение стрелки на приборной шкале.
Что касается цифрового варианта, то его работа заключается в том, что аналого-цифровой преобразователь преобразует значение силы тока в цифровые показатели, которые отображаются на экране прибора.
Вывод результатов измерений зависит от частоты процессора, который отвечает за передачу соответствующих данных на дисплей устройства.
Цифровые
Цифровой амперметр вместо классической шкалы со стрелкой оснащен жидкристаллическим дисплеем. Но это — не единственное его отличие. Все измерения в этом устройстве производятся с помощью аналого-цифрового преобразователя и обрабатываются встроенным процессором.
Преимущества :
- Отсутствие стрелки, что исключает необходимость ожидания, пока она успокоится;
- Процессор мгновенно фиксирует изменения силы тока;
- Компактные размеры и возможность модульной установки на дин-рейку.
Недостатки :
- Требуют отдельного источника питания для функционирования;
- Модели, которые питаются от измеряемой сети, имеют достаточно высокую стоимость.
Вольтметр
Как подразумевает название, этот измерительный прибор служит для анализа напряжения в сетях как постоянного, так и переменного тока. Аналогично амперметрам, в зависимости от измерительных величин (В, мВ, мкВ) существуют соответствующие виды вольтметров: PV1, PV2, PV3.
Согласно принципу работы, вольтметры также делятся на аналоговые и цифровые, и их конструкция схожа со схемой амперметров.
Для аналоговых моделей в схемах часто указывается максимальное напряжение, чтобы облегчить выбор соответствующего измерительного прибора. Также при измерении постоянного тока в схемах бывает указана полярность подключения устройства.
Схемы подключения амперметра
Рисунок — Схема прямого подключения амперметра.
Рисунок — Схема косвенного подключения амперметра через шунт и трансформатор тока.
Сфера применения амперметров
Приборы для измерения силы тока активно используются в различных областях. Они находят широкое применение на крупных предприятиях, связанных с генерацией и распределением электрической и тепловой энергии. Также амперметры используются в:
Кроме того, эти устройства востребованы не только в средних и крупных предприятиях; их активно используют и обычные люди. Практически каждый опытный автоэлектрик имеет в своем арсенале такое устройство, позволяющее производить замеры показателей электропотребления различных приборов и узлов автомобилей.
Устройство
Если разобрать основной корпус цифрового амперметра, внутри можно обнаружить следующие компоненты:
- Шкала;
- Магнит;
- Пружины;
- Катушки;
- Стрелка;
- Ось.
Все эти элементы взаимосвязаны, и их взаимодействие дает возможность определить величину тока. Разбирать устройство можно на примере электродинамического амперметра. В его конструкции имеются две катушки: неподвижная и движущаяся, которые могут быть соединены параллельно или последовательно. Энергия, проходящая через катушки, взаимодействует, что и вызывает отклонение движущейся катушки, к которой прикреплена стрелка.
Принцип действия
Принцип действия амперметра можно более подробно рассмотреть на классической схеме устройства. На кронштейновой оси, параллельно расположенной постоянному магниту, устанавливается стальной якорь со стрелкой. Постоянный магнит, воздействуя на якорь, наполняет его магнитными свойствами. Якорь при этом располагается вдоль силовых линий магнитного поля, которые также выровнены с линиями постоянного магнита. Данное положение якоря отвечает нулевому значению на шкале прибора.
Когда ток от батареи или генератора проходит через шину, возникает магнитный поток вокруг нее. В этом месте, где размещен якорь, силовые линии будут перпендикулярны тем, которые имеются в постоянном магнитном поле. Но это еще не вся схема работы амперметра.
Магнитный поток, создаваемый электричеством, действует на якорь, стремящийся повернуться на 90 градусов. Однако этому мешает поток, сформированный постоянным магнитом.
Степень взаимодействия между двумя магнитными потоками зависит от силы и направления тока, проходящего через шину: его величины и направления. Именно от этих показателей зависит и положение стрелки на приборной шкале.
