для чего нужен амперметр

Амперметр: виды, сфера использования, советы по выбору

Амперметр используют, чтобы снять замеры силы тока в электроцепи. Его подключают последовательно к тому участку, в котором снимаются замеры. Внутреннее сопротивление прибора слишком маленькое, чтобы как-то влиять на результаты замеров.

Особенности прибора

Приборы классифицируют в зависимости от силы измеряемого тока – амперметры, микро- и миллиамперметры.

Амперметры различаются в зависимости от того, насколько подробно представлена шкала с долями ампера:

Пределы измерений можно расширить, если в цепь к амперметру добавить магнитный усилитель, трансформатор тока или шунт. Если использовать шунт, то нужно выбрать такой, чтобы сопротивление в рабочей катушке и в нем было 10:1, 100:1 или 1000:1.

Шунт крепится к амперметру с помощью специальных гаек.

Подключая оборудования к сети важно учитывать его полярность – если подключить неправильно, прибор будет показывать отрицательные значения.

Принцип действия

На оси кронштейна располагается якорь из стали и постоянный магнит. Стрелка прибора находится на нуле, когда на якорь воздействует только постоянный магнит.

При подключении прибора к цепи, магнитный поток от протекающего по шине тока тоже начинает воздействовать на якорь, вследствие чего стрелка стремиться отклониться на 90°. Чем выше сила тока, тем сильнее сможет отклониться стрелка – именно этот параметр и замеряет амперметр.

В зависимости от способа отображения результатов измерений различают цифровые (когда результат выводится на дисплей) и аналоговые приборы (результат отображается колебаниями стрелки на шкале).

Ферродинамический

Самый точный вид аналоговых амперметров. Устойчив к влиянию магнитного поля окружающих предметов, можно использовать без специальной защиты.

Конструкция представляет собой ферромагнитный провод (замкнутый), плотно зафиксированную катушку и сердечники. Используется в различных отраслях тяжелой и военной промышленности.

Плюсы:

Электромагнитный

Имеет довольно простую конструкцию. Состоит из одного или нескольких сердечников и специального устройства. Точность измерения параметров ниже, чем у остальных видов приборов. Применяются для снятия параметров в стандартных электроустановках переменного тока, у которых частота 50 Гц.

Из плюсов – это универсальный прибор, которым можно измерять силу как переменного, так и постоянного тока.

Термоэлектрический

Устройство замеряет силу тока на основании взаимодействия подвижной катушки и магнитного поля магнита.

Состоит из проводника (магнитоэлектрического механизма), к которому припаяна термопара. Она фиксирует момент, когда механизм нагревается под силой тока, проходящего по проводку. Из-за повышения температуры образуется излучение, которое влияет непосредственно на стрелку прибора – она отклоняется на угол, пропорциональный силе тока.

Используется для измерения постоянного тока в лабораторных условиях и разных сферах промышленности. Более чувствителен, чем электромагнитный.

Плюсы:

Минусы:

Электродинамический

В корпусе амперметра находятся две катушки – подвижная и плотно зафиксированная. Используются для измерения силы тока в цепях с частотой до 200 Гц.

Плюсы – это универсальный амперметр, который может работать как с постоянным, так и с переменным током.

Минусы – слишком высокая чувствительность прибора. Поля от находящихся поблизости предметов могут создавать для него существенные помехи. Чтобы получить максимально правдивые показатели, нужно использовать электродинамический амперметр вместе с защитным экраном.

Высокая точность прибора позволяет использовать его для поверки новых амперметров других видов.

Цифровой

Все большей популярности набирают цифровые амперметры. Их широко используют как в быту, так и в разных сферах промышленности. Устройство имеет аналого-цифровой преобразователь (компаратор), который выводит результат замеров на ЖК-дисплей.

Погрешность показателей варьируется от 0,2% до 0,5% в зависимости от типа устройства и производителя. На рынке встречаются устройства, адаптированные для работы в разных сетях.

Плюсы:

Минусы:

Цифровые амперметры могут быть разной конструкции – зафиксированные на DIN-рейке либо в щитовом исполнении.

Сфера применения

Амперметры используют в быту и в разных сферах промышленности – например, в компаниях, связанных с продуцированием и распределением тепловой или электрической энергии:

Амперметром пользуются многие автомобилисты – для контроля величины силы тока в бортовой сети машины, для определения энергопотребления узлов машины и т.д.

В быту чаще всего используются однофазные приборы, для промышленных сетей – трехфазные.

Как выбрать

Самые удобные и точные амперметры – цифровые. В последнее время им на смену пришли более универсальные приборы – мультиметры, которые в числе прочих функций умеют и замерять ток.

При выборе прибора нужно обращать внимание на следующие критерии:

Последовательность подключения

Чтобы получить правильные результаты замеров, нужно знать особенности подключения оборудования к цепи и соблюдать технику безопасности.

Прямое подключение амперметра к источнику питания вызовет короткое замыкание!

Порядок действий:

Обзор цифровых моделей

ABB AMTD-2-R 2CSG213655R4011

Цифровой амперметр итальянского производства. Отличается высокой точностью, простотой использования и надежной сборкой. Подключается к цепи через шунт. Из минусов можно отметить высокую стоимость прибора.

Характеристики:

ABB AMTD-1 2CSM320000R1011

Цифровой амперметр, предназначен для замеров переменного тока. Страна-производитель – Италия.

Характеристики:

DigiTOP АМ-3м

Трехфазный амперметр для измерения переменного тока. На дисплее отображаются результаты замеров по каждой фазе. Страна-производитель – Украина. Из минусов – довольно высокая погрешность и небольшой диапазон измерений.

Характеристики:

EKF PROxima AD-723

Трехфазный амперметр. Страна-производитель – Россия. Из минусов можно отметить отсутствие подсветки и довольно большие размеры – 72х72 см.

Характеристики:

Таким образом, для постоянной работы с измерениями тока лучше выбрать цифровой амперметр – он более надежный, показывает результат с минимальной погрешностью. Для бытовых нужд достаточно аналогового устройства.

Видео-обзор работы амперметра

Источник

Амперметр. Виды. Работа. Применение. Особенности

Амперметр применяется для снятия показания силы тока. Данный прибор может работать с любым потребителем, по которому осуществляется передача электричества. Непосредственное подключение в электроцепь осуществляется последовательно с тем отрезком, с которого нужно снять показания. Сила тока измеряется количеством электронов, способных пройти через проводник за определенное время. Устройство названо в честь единицы измерения принятой в физике – ампер. Прибор способен измерять раздробленные частицы данного показателя, такие как мкА – микроампер, мА – миллиампер и кА – килоампер.

Применяемые типы амперметров

Существует около десятка устройств амперметра действующих по различному принципу. Большинство из них слишком затратные для производства или не точны, поэтому не нашли своего применения. Фактически все амперметры можно разделить на аналоговые (механические) и цифровые. Среди аналоговых устройств, которые нашли широкое применение можно отметить:

Механические устройства требовательны к условиям хранения. Они не переносят встряски. Для получения точных данных корпус аналогового амперметра должен быть размещен правильно. Любые отклонения от нормы утяжелят стрелку, и она будет немного сдвигаться, давая неверные показатели.

Магнитоэлектрический амперметр

Данный тип устройств является одним из самых первых, которые были изобретены. Принцип их действия заключается в измерении взаимодействия между катушкой закрепленной неподвижно и магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом, установленным в корпусе прибора.

Такие устройства отличаются минимальным потреблением мощности, что обеспечивает достаточный уровень чувствительности и минимальный коэффициент отклонения. Подобные амперметры оснащены равномерной шкалой, между отметками, которой всегда одинаковое расстояние. Длительное время такие приборы были самыми лучшими, но сейчас появились и более простые в изготовлении, поэтому магнитоэлектрические амперметры начали уступать.

Магнитоэлектрические амперметры могут работать только с постоянным током, поэтому их обычно применяют для измерения характеристик в электрооборудовании автомобилей и другой техники. Такие устройства нашли применение в лабораториях и на промышленных предприятиях, где применяется постоянный ток.

Электромагнитные амперметры

Данная категория приборов не имеет плавающей обмотки с сердечником как предыдущая. Электромагнитное устройство одно из самых простых. Внутри корпуса используется несложный механизм и сердечник, установленный на ось. В зависимости от силы тока сердечник, который фиксируется к стрелке, отодвигается в сторону, указывая на шкалу с цифровым отображением измерений. Низкая себестоимость таких приборов сделала их часто используемыми, но они обладают низкой точностью. Их обычно выбирают для сетей постоянного тока, а также переменного с частотой до 50 Гц.

Термоэлектрические амперметры

Применяются для цепей с высокой частотой тока. В корпусе приборов имеется магнитоэлектрический механизм, который состоит из проводки с припаянной термопарой. При прохождении тока происходит подогрев жил проводов. Чем сильнее сила, тем выше поднятие температуры. По данному показателю специальный механизм проводит перевод нагрева в показатель тока.

Электродинамические амперметры

Реагирует на взаимодействие полей тока, которые протекают по катушкам. Одна из них закреплена неподвижно, а вторая может двигаться. Устройство является универсальным, поэтому покупается довольно часто. Его можно встретить в лабораториях, где требуется очень точное измерение. Недостаток электродинамических амперметров заключается в чрезмерной чувствительности. Прибор буквально реагирует на любые магнитные поля. В результате помех точно определить силу тока без использования экранирования довольно сложно.

Электродинамические приборы используется для постоянных и переменных цепей, в которых частота доходит до 200 Гц. Обычно этот тип выбирают для проведения контрольной поверки других амперметров, в связи с высокой чувствительностью.

Ферродинамические амперметры

Амперметр данного типа является самым лучшим среди механических. Они обеспечивают максимальную точность и эффективность. Такие приборы не реагируют на сторонние источники магнитного поля. Благодаря этому нет необходимости в постоянной установке дополнительного экрана. Прибор состоит из ферримагнитного замкнутого провода. В корпусе находится закрепленная катушка и сердечник. Приборы данного типа самые дорогие, поэтому применяются не слишком часто.

Цифровые амперметры

Самыми современными и удобными являются цифровые амперметры. Они не имеют стрелок, которые постоянно колеблются. Такие устройства оснащаются дисплеем, на который выводятся цифры отображающие силу тока в амперах. При этом они дают вполне точные показания. К немаловажным преимуществом цифровых моделей относятся их нечувствительность к вибрациям и встряске, как в механических. Благодаря этому можно проводить измерение силы тока в автомобильной проводке на ходу, не останавливая машину. Многие цифровые модели оснащены влагозащитным и противоударным корпусом, что делает их более устойчивыми для эксплуатации в сложных условиях. Поскольку устройство не имеет стрелки, то его можно размещать горизонтально, вертикально или под углом. Направление прибора при снятии замеров никак не влияет на получаемый результат.

Правильное подключение амперметра для измерения

Для того чтобы снять показания силы тока необходимо подключить амперметр в цепь. Для этого участок, который нуждается в проведении измерения, должен быть сначала обесточен. Амперметр подключается специальными зажимами к проводам цепи. При этом требуется строго соблюсти полярность, поскольку в противном случае показания будут неверными.

Для точного измерения нужно провести подключение в обход определенного участка цепи с нагрузкой, которую создает шунт. После того как амперметр будет подключен к цепи шунтом и полярность будет проверена, можно подключить ранее обесточенное питание. После получения измерительных данных питание отключается и проводится отсоединение проводов.

Следует всегда помнить, что запрещено подключение амперметра в сеть без создания нагрузки. Если просто включить устройство напрямую, как вольтметр, то его можно испортить и даже вызвать короткое замыкание.

Область использования

Область использования амперметров очень обширна. Данные приборы незаменимы во многих сферах. Их устанавливают на автомобилях с целью контроля эффективности работы генератора. По показателям амперметра можно определить, что аккумуляторная батарея недополучает заряд или он проходит с избытком. Также данное устройство устанавливается в самолетах и прочей технике, оснащенной электрическими элементами.

Следует учитывать, что каждый амперметр имеет сопротивление. Если требуется получение точных данных с минимальной погрешностью, то рекомендовано выбирать прибор с сопротивлением до 0,5 ом. Также следует учитывать, что если прибор предназначен для измерения амперов в мкА, то его нельзя подсоединять к сетям с высокой силой тока, поскольку это приведет к перегоранию. Диапазон работы устройства должен полностью соответствовать сети, в которой требуется проведения измерения.

Особенности эксплуатации

Имеющиеся на рынке модели амперметров отличаются между собой не только по принципу действия, но и по способу исполнения. В частности, предлагаются компактные переносные устройства, которые позволяют подключиться к различным источникам для проведения измерений. Также существуют амперметры модульного исполнения, которые предназначены для закрепления в посадочные места в силовом щитке. Бывают и компактные устройства, которые фиксируются на панели автомобиля с помощью специального держателя. Они применяются в тех случаях, когда требуется провести контроль заряда аккумулятора при отсутствии в комплектации автомобиля собственных приборов.

Источник

Из чего состоит амперметр и принцип действия этого устройства

Амперметр является самым распространённым устройством для измерения электрического тока. Для того, чтобы приобрести и использовать данное устройство, очень важно знать о его конструкции и характеристиках. В статье подробно рассказывается, что измеряет амперметр. Также подробно со всеми нюансами объясняется, для чего нужен амперметр и как использовать его разновидности. Прилагаются схемы включения и иллюстрации того, из чего состоит амперметр.

Что такое амперметр

Амперметр – это измерительный прибор, который предназначен для измерения электрического тока в цепи. Название происходит от единицы измерения электрического тока – Ампер (А). Аппараты, используемые с целью измерения меньшего уровня тока в миллиамперах или микроамперах, называются миллиамперметрами или микроамперметрами.

Что показывает амперметр

Во время зарядки аккумуляторов разных классов энергопотребления ток зарядки выставляют по показаниям амперметра. Он показывает химические процессы на поверхности пластин аккумулятора, расположенные в электролите.

Принцип действия амперметров разных категорий

Различные силы и крутящие моменты обязательны в измерении для таких измерительных приборов.

Отклоняющий крутящий момент (сила)

Дефект любого амперметра определяется комбинированным эффектом отклоняющего крутящего момента (силы), управляющего крутящего момента (силы) и демпфирующего момента (силы). Значение отклоняющего момента должно зависеть от измеряемого электрического сигнала; этот момент (сила) заставляет движение инструмента вращаться от его нулевого положения.

Управление крутящим моментом (силой)

Этот крутящий момент (сила) должен действовать в противоположном значении самого отклоняющего крутящего момента (силы). Таким образом движение достигнет равновесного или определенного положения, когда отклоняющий и управляющий крутящий моменты равны по величине. Обычно за обеспечение крутящего момента отвечают спиральные пружины или гравитация

Демпфирующий крутящий момент (демпфирующая сила)

Демпфирующая сила должна действовать в направлении, противоположном движению движущейся системы. Это приводит к тому, что движущаяся система достаточно быстро останавливается в отклоненном положении без каких-либо колебаний или очень малых колебаний. Это обеспечивается воздушным трением; фрикцией жидкости; вихревым током.

Следует отметить, что любая демпфирующая сила не должна влиять на прогиб в уже установленном режиме, который создаётся данной отклоняющей силой или крутящим моментом. Демпфирующая сила увеличивается с угловой скоростью движущейся системы, так что когда вращение быстрое, ее эффект является наибольшим и равен нулю, когда вращение системы аналогично равно нулю.

Существует несколько видов таких устройств. У каждого амперметра принцип работы отличается.

Амперметр PMMC

Тут проводник расположен между полюсом постоянного магнита. Когда ток проходит через катушку, происходят отклонения. Отклонение катушки зависит от величины тока, протекающего через нее. Устройство применяется только для измерения постоянного тока.

Амперметр с подвижной катушкой (MI)

Этот аппарат может измерять как переменный, так и постоянный ток. В этом типе амперметра катушка свободно перемещается между полюсами постоянного магнита. В то время, когда ток проходит через катушку, он начинает отклоняться под определенным углом. Отклонение катушки пропорционально току, проходящему через катушку.

Электродинамический амперметр

Это устройство аналогично применяется для измерения как переменного и постоянного тока. Точность прибора высокая по сравнению с приборами PMMC и MI. Калибровка амперметра одинакова как для переменного, так и для постоянного тока. Если постоянный ток калибрует прибор, то без повторной калибровки он используется для измерения переменного тока.

Выпрямительный амперметр

Прибор применяется для измерения переменного тока. Это устройство является выпрямительным, которое используется вместе с другими разновидностями. Оно преобразует направление тока и передает его PMMC.

Схемы многопредельных выпрямительных миллиамперметров с переключаемыми шунтами

Чтобы повысить стабильность сопротивления амперметра, в схему мостового типа вместо двух диодов надо включить постоянные резисторы сопротивлением приблизительно 100 или 1000 Ом. Во время включения резисторов R3 и R4, где общее сопротивление измерителя меньше зависит от электрического тока в его цепи и внешних температурных условий, начальный нелинейный участок шкалы значительно расширяется. Включая данные резисторы по схеме, а также выбирая сопротивления R3 = R4 = r в степени 20,5 (где r – прямое сопротивление диода) удаётся немного увеличить уровень напряжения в диодах. Это улучшает линейность шкалы. Использование как первой, так и второй схем, значительно снижает чувствительность амперметра.

Где и как используется

Такие измерительные аппараты широко используются в самых разных областях. Они задействованы в промышленности, строительной сфере, предприятиях, которые занимаются распределением и генерацией электро- и теплоэнергии. Также применяются для научных исследований в лабораториях.

Устройство и его разновидности входят в конструкцию других подобных приборов. В омметре, принцип действия которого основан на законе Ома, (устройстве для определения сопротивления) есть резистор R (ограничивает ток) и чувствительная измерительная головка, через которую проходят миллиамперы. Иначе она называется миллиамперметром.

Особенности конструкции

Устройство амперметра зависит непосредственно от модели и производителя.

У классического амперметра имеется катушка, стрелка и градуированная шкала. Через катушку устройства проходит некоторая часть тока, который необходимо измерить. Это количество тока обратно пропорционально сопротивлению катушки. Она включена параллельно шунту (калиброванный) малого сопротивления.

Выпрямленный или прямой ток проходит через катушку. Это приводит к повороту стрелки аппарата. В связи с этим угол наклона стрелки становится пропорционален величине электрического тока, который надо измерить.

Благодаря катушке аппарата, электрический ток инициирует крутящий момент. Он получается в результате взаимодействия магнитного поля амперметра и магнитного поля стационарного магнита. Так как катушка и стрелка соединены, то катушка наклоняется в соответствии с углом и показывает значение электрического тока непосредственно на шкале.

Помимо классического типа устройства, существует также цифровой.

Электрическая схема цифрового амперметра:

Технические характеристики

Как и конструкция, характеристики и параметры могут сильно отличаться в зависимости от производителя и модели.

На примере модели амперметра M42100 рассмотрены средние характеристики.

Чувствительность амперметра определяется величиной тока, необходимого катушке измерителя для создания отклонения указателя от полной шкалы. Чем меньше величина тока, необходимого для создания этого отклонения, тем выше чувствительность измерителя. Движение, которое требует только 100 микроампер для полного отклонения, имеет большую чувствительность, чем движение, которое требует 1 мА для того же отклонения.

Как подключить амперметр

При подключении амперметра важно придерживаться последовательности действий и техники безопасности.

Большая часть амперметров должна подключаться последовательно с несущей ток цепью, или же нужно последовательно подключить их резисторы (шунтирующие). Так или иначе, электрический ток протекает через шунт измерительного устройства.

Амперметр не должен подключаться напрямую к источнику тока и напряжения, так как их внутренне сопротивление довольно низкое и существует большая вероятность протекания избыточного электрического тока. Устройства рассчитаны на низкий уровень спада напряжения на клеммах, что гораздо меньше, чем 1 В. Дополнительные потери цепи, которые вызываются устройством, имеют название «нагрузки» на измеряемую цепь.

Измерительный аппарат последовательно соединяется с цепью, что позволяет всем электронам электрического тока проходить через устройство. Спад мощности возможен из-за тока, который измеряется, и из-за внутреннего сопротивления. Это связано с тем, что цепь устройства обладает низким сопротивлением и именно там происходит основной спад напряжения.

Как выбрать

Для того, чтобы не ошибиться в при покупке амперметра, очень важно знать о его параметрах и конструкции. В противном случае есть большой риск приобрести подделку.

Источник