С помощью данной информации вы сможете самостоятельно выбрать подходящий амперметр, провести измерения и настроить обходную цепь. На этапе подготовки необходимо определить предполагаемый рабочий диапазон и условия эксплуатации. Рекомендуется изучить официальные инструкции производителя при покупке.
Как подключить амперметр
Если подключенный удлинитель перегревается или аккумулятор быстро разряжается, определение силы тока в данной цепи поможет установить причину проблемы. Для успешного решения этих и других проблем необходимо подходящее измерительное устройство. В данной публикации объясняется, как правильно подключить амперметр и безопасно выполнить необходимую работу.
Что такое амперметр, его виды
Как показано на рисунке, амперметр подключается последовательно к цепи, по которой протекает электрический ток. Чтобы минимизировать влияние на реальные физические процессы, внутреннее сопротивление амперметра должно быть уменьшено. Для измерений удобно использовать большую шкалу. При выборе подходящего прибора необходимо также учитывать следующие факторы:
- цифровой индикатор упрощает процесс измерений;
- работать с малыми и сильными токами проще с применением разделения на несколько диапазонов;
- при неблагоприятных внешних условиях (влажность, вибрации) следует учитывать соответствующую защищенность прибора.
Магнитоэлектрические
Измерительный блок приборов этого класса состоит из двух основных элементов. Индукционная катушка расположена между полюсами постоянного магнита. Когда через катушку проходит ток, она вращается. С помощью установки стрелки и шкалы эти движения регистрируются для получения результатов измерений. Встроенные пружины ограничивают амплитуду отклонений и возвращают подвижные части в исходное положение. Встроенный рычаг управления натяжением используется для регулировки натяжения. Грузы компенсируют силу тяжести.
Конструкция и работа магнитоэлектрического устройства
Цифрой 1 на двух схемах обозначен источник поля, который заставляет вращаться катушку (3), установленную на центральной оси. Устройство начинает работать при включении цепи. Спиральная пружина (4) корректирует движение. В первом варианте исполнения имеется ограничитель (2), который предотвращает повреждение индикатора.
Преимущества данного технического решения заключаются в следующем:
- высокая точность;
- хорошая чувствительность;
- отсутствие дополнительных источников питания;
- демократичная стоимость.
Недостатки. Основным недостатком является наличие механических частей. Сложность конструкции влечет за собой ухудшение надежности. Необходимо учитывать негативное влияние вибраций и других внешних воздействий. Такое устройство подходит для измерения постоянного тока.
Электромагнитные
Маловероятно, что обычному пользователю понадобится ремонтировать сложное оборудование. Поэтому ниже подробно рассматривается выбор и подключение амперметра. Электромагнитные амперметры универсальны. Они подходят для измерения постоянного и переменного тока. Чувствительность в этом случае несколько ниже, чем в предыдущем примере. Однако в некоторых случаях она вполне достаточна.
Термоэлектрические
Приборы этой категории измеряют по косвенному методу. Переменный ток преобразуется в постоянный с помощью термопары или аналогичного устройства. Его значение контролируется путем установки магнитоэлектрического или другого токоизмерительного устройства во вспомогательной цепи. Контактная версия обеспечивает более высокую чувствительность. Чтобы избежать гальванической связи, датчик устанавливается на слой нейтрального материала (стекло, полимер).
Электродинамические
В этом варианте две катушки устанавливаются рядом друг с другом. Ток проходит через одну катушку, которая подключена к блоку формирования изображения. Вторая катушка неподвижна. Это устройство характеризуется высокой чувствительностью. Даже слабые магнитные поля оказывают достаточно сильное воздействие на подвижный элемент. Для достижения точного измерения прибор располагают как можно дальше от источников помех и экранируют.
Понятие и виды амперметра
Прибор подходит для определения тока в любой активной электрической сети. Его легко узнать по латинской букве «A». Принципиальная схема амперметра очень проста. Нужно лишь определить силу тока, начиная с миллиампер.
Кроме того, приборы делятся на рассчитанные на определенную мощность и универсальные с изменяемым пределом измерения. Стоит отметить, что для переменного и постоянного тока используются разные типы амперметров. Они также различаются по принципу действия:
- магнитоэлектрические;
- индукционные;
- в электромагнитном исполнении;
- тепловые;
- в виде электродинамической системы;
- детекторного типа;
- термоэлектрические;
- фотоэлектрические.
Принципиальная схема магнитоэлектрического амперметра очень проста. Его можно использовать для определения силы тока в цепи постоянного тока. Для переменных измеряемых величин больше подходят индуктивные измерители.
Другие приборы, как правило, универсальны. Магнитоэлектрические и электродинамические приборы характеризуются максимальной точностью и высокой чувствительностью.
Подключение к цепи
Чтобы понять, как подключить амперметр любой сложности, нужно знать, что он подключается последовательно с нагрузкой. При этом через измерительный прибор протекает ток, соответствующий электрическому току в измеряемой сети.
Устройства специально изготовлены с низким входным сопротивлением. Это предотвращает сильное влияние на ток, и ток практически не препятствует. Следует помнить, что при неправильном подключении токоизмерительного прибора параллельно нагрузке, ток будет протекать через описываемый прибор, то есть сработает правило наименьшего сопротивления. В таких случаях амперметры просто выходят из строя на практике.
Перед покупкой амперметра важно знать, с каким током он будет работать — постоянным или переменным. Определившись с выбором прибора по шкале, рекомендуется установить на нем максимальную мощность и произвести правильное подключение к электросети.
Затем снимите показания счетчика. Если значение ниже установленного предела и стрелка находится на первой части наклона, она должна переместиться на другую сторону шкалы, чтобы показать более точные значения.
Принцип работы амперметра
Работа обычного счетчика основана на принципе взаимодействия полей постоянного магнита и обмотки катушки, по которой протекает электрический ток. Когда ток проходит через катушку, генерируется электромагнитный импульс, вызывающий бифуркации, которые заставляют катушку вращаться относительно неподвижного магнита.
Указатель, соединенный с рамкой, начинает перемещаться на величину, пропорциональную силе приложенного тока. Он перемещается по калиброванной числовой шкале. Круговое движение компенсируется пружинами. Чем больше сила тока в проводнике в момент измерения, тем больше отклонение стрелки. Когда вращающий момент, создаваемый движущимися заряженными частицами в проводнике, компенсируется противодействующей силой пружин, стрелка амперметра останавливается и показывает ток, протекающий через прибор.
Часто бывает необходимо измерить ток, который заведомо больше предела измерения амперметра. В этом случае в цепь добавляется так называемый шунтирующий резистор, а сама цепь называется шунтовой. Шунт рассчитывается заранее и учитывается при проектировании прибора. Магнит и компенсационные пружины подбираются с учетом этого. Также учитывается внутреннее сопротивление самого амперметра, которое оказывает значительное влияние на отображаемые показания. Прибор должен быть подключен последовательно к электросети. Подробности подключения амперметра к сети описаны ниже.
Виды амперметров
Конструкция амперметра и принципы, на которых он основан, определяют точность измеряемых величин. Согласно общепринятой классификации, все измерительные приборы можно разделить на следующие категории.
- электромагнитные;
- магнитоэлектрические;
- термоэлектрические;
- электродинамические;
- ферродинамические;
- цифровые.
Существуют и другие классификации. Однако они не так широко распространены, поскольку измерительные приборы используются в очень специализированных отраслях. К ним относятся модульные амперметры для установки в распределительных щитах или компактные амперметры, используемые для контроля процесса зарядки автомобильных аккумуляторов.
Электромагнитные амперметры
Характерной особенностью электромагнитных приборов является отсутствие подвижного каркаса катушки. Вместо катушки вращательное движение стрелки создается сердечником, установленным на валу.
Эти измерители тока менее чувствительны к движению заряженных частиц, поэтому их показания не такие точные, как у магнитоэлектрических приборов. С другой стороны, они очень гибкие. Их можно использовать для измерения цепей постоянного и переменного тока.
Магнитоэлектрические устройства
Магнитоэлектрические токоизмерительные клещи являются наиболее типичным примером токоизмерительных клещей. Их принцип основан на взаимодействии магнитных полей вращающейся катушки с электроприводом и постоянного магнита. Преимущества такой конструкции следующие:
- минимальное потребление энергии;
- высокая чувствительность;
- максимальная точность показаний амперметра.
Показания магнитоэлектрических приборов считываются на равномерно масштабированной шкале с подвижной стрелкой.
Хотя амперметры этого типа широко используются, особенно в электротехнических лабораториях и промышленности, они также имеют некоторые недостатки. Одним из недостатков этих приборов является их сложность, так как они должны быть оснащены подвижной катушкой. Кроме того, измерения можно проводить только в цепях постоянного тока.
Термоэлектрические приборы
Термоэлектрические амперметры используются для измерений в цепях, характеризующихся высокочастотными токами. В этих приборах используется магнитоэлектрический механизм с термопарой. При протекании тока через измерительный прибор происходит нагрев элементов управления. Чем больше интенсивность электронов, тем больше нагрев, который преобразуется в конкретное значение амперметра.
Электродинамические амперметры
Электродинамические амперметры работают по принципу взаимодействия электрических полей, создаваемых в магнитных катушках протекающим через них током. Эти амперметры имеют две катушки, одна из которых подвижна, а другая неподвижна. Положительной особенностью является гибкость, которая позволяет измерять силу как постоянного, так и переменного тока.
Способы подключения амперметра
Главная особенность прибора заключается в том, что он должен иметь низкое сопротивление. Это необходимо для того, чтобы падение напряжения на нем было незначительным. Для идеального измерения его внутреннее сопротивление должно быть равно нулю, но это непрактично. Измеритель тока, в отличие от измерителя напряжения, подключается последовательно.
Если его подключить параллельно источнику питания, ток вызовет короткое замыкание и может повредить измеритель. Схема цепи для амперметра Схема цепи для амперметра может быть прямой или косвенной. В прямой схеме измерительный прибор подключается непосредственно к цепи между источником питания и нагрузкой. Косвенная схема реализуется двумя способами:
путем установки байпаса параллельно амперметру, при этом почти весь ток проходит через байпас, который имеет низкое сопротивление, а небольшая часть тока достигает катушки прибора. Связь между токами и сопротивлениями шунта и измерительного прибора имеет вид Ih/Ipr = Rpr/Rs.
Таким образом, используя калиброванные шунты, можно расширить диапазон измеряемых токов; Использование приборных трансформаторов. Применяется для определения больших токов в высоковольтных электроустановках. Токи в цепях преобразуются в малые значения (обычно 5 A) с помощью трансформаторов.
Измерительные приборы подключаются к проводам вторичной обмотки. Важно! Провода вторичной обмотки всегда коротко замкнуты резистором и не должны работать в разомкнутой цепи, так как они могут быть ниже фазного напряжения цепи.
Последовательность подключения байпасных амперметров Системы трансформаторов тока используются на предприятиях электроснабжения. Для подключения амперметров к низковольтным цепям электрики-любители обычно используют обходную схему. Принципиальная схема для байпасного амперметра Последовательность действий для построения схемы:
- Многие амперметры комплектуются откалиброванными шунтами. Необходимо знать приблизительный диапазон токов измерения.
- Зная ток, выбирается соответствующий шунт;
- Закрепить шунт на контактных выводах амперметра;
- Обесточить устройство, предназначенное для контроля тока;
- Разомкнуть питающую электроцепь и включить в нее последовательно с нагрузкой (лампой, резистором и т. д.) амперметр с закрепленным на нем шунтирующим элементом, учитывая полярность прибора (для аналоговых устройств) и источника;
- Подать напряжение и снять данные;
- Вновь отключить питающий источник, отсоединить амперметр и восстановить нормальную схему;
Значение деления прибора основано на текущем значении, отображаемом на шунте. В мультиметре шунты уже встроены в прибор. Вам нужно только установить переключатель на нужный диапазон измерения. Это делается при выключенном источнике питания.
Чем цифровой амперметр лучше цифрового токоизмерительного прибора?
Когда цифровой амперметр подключается к цепи для определения зарядного тока между зарядным устройством и батареей, «плюс» зарядного устройства подключается к «плюсу» амперметра, а «минус» амперметра подключается к «плюсу» батареи. Подключение цифрового амперметра/зарядного устройства
Магнитоэлектрические амперметры используются только в цепях постоянного тока. Катушка измерителя, подключенная к индикатору, движется в поле постоянного магнита. Магнитное поле катушки, по которой течет ток, взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита, и стрелка отклоняется на соответствующий угол в ту или иную сторону.
Заключение
Таким образом, если у вас нет измерителя переменного тока, но под рукой есть измеритель постоянного тока и вам нужно измерить переменный ток здесь и сейчас, вам может помочь выпрямительная схема, просто вставленная в цепь, и для измерения переменного тока можно использовать обычный измеритель постоянного тока, не прибегая к трансформатору тока.
Надеемся, что эта небольшая статья помогла вам понять разницу между измерителем постоянного тока и измерителем переменного тока, и теперь вы можете измерять переменный ток даже измерителем постоянного тока, не прибегая к покупке токовых клещей. Конечно, токовые клещи необходимы для измерения больших токов, но любительская практика иногда требует простых и практичных решений.
Подробнее о том, как собрать амперметр и как им пользоваться, читайте в разделе о работе в лаборатории для электрических измерений. Если у вас остались вопросы, вы можете задать их в разделе комментариев на сайте. А также вы можете задать вопросы и получить подробные ответы от экспертов в нашей группе VK. Для этого мы приглашаем читателей зарегистрироваться и вступить в группу.
В заключение этой статьи хотелось бы поблагодарить источники, из которых мы черпали информацию при подготовке материала:
