Амперметър е устройство, което допълва волтметър. Използва се там, където не е възможно да се инсталира пълноценен ватметър или да се използва мултицет. Целта му е да улесни поддръжката и ремонта на електрически инсталации при постоянно натоварване, да идентифицира предстоящите аварии във времето и да предприеме бързи мерки за тяхното отстраняване. Например амперметър ви позволява да оцените състоянието на акумулатора в автомобил и да предскажете кога износена батерия ще трябва да бъде заменена с нова.
Устройство
За циферблатни амперметри, основата на устройството е обикновен електромагнитен (или друг тип) галванометър или електрическа измервателна глава.
Електромагнитен амперметър
Самият галванометър работи като кръстоска между миливолтметър и микроамперметър. Невъзможно е да се включи в схемата без съпротивления на натоварване и баласт - намотката на намотките не е проектирана за значителна сила на тока, която е необходима на електрическите инсталации и потребителите, свързани към тях: с висока степен на вероятност нейната намотка ще изгори. Аналоговият галванометър е конструиран, както следва. В областта на постоянните магнити се завърта намотка, през която започва да тече ток в момента, в който устройството е свързано. Чрез генериране на собствено магнитно поле намотката се завърта под определен ъгъл - пропорционално на тока, преминал през нея. И той е принуден да се завърти от въртящия момент, генериран от взаимодействието на полето на постоянен магнит и полето на намотката.
Заедно с бобината, стрелата, твърдо фиксирана към нея, също се върти. Цялата тази структура е фиксирана върху неподвижна ос, разположена в центъра на магнитната междина. Плоска пружина, прикрепена в единия край към твърдата основа (рамка) на устройството, а другият към оста със стрелката, когато галванометърът е изключен от електрическата верига, кара стрелката да се върне в първоначалното си положение.
В допълнение към възвратната пружина, върху противотежестта на стрелката има балансираща лента - метална нишка, изработена от мек и достатъчно еластичен метал (например платина), която балансира стрелката и предотвратява докосването на нейния край на скалата - алуминиева плоча с градуирани прегради, фиксирана като плоска рамка отпред на вътрешностите галванометър. В някои случаи, за да не се хаби скъпа платина, върху противотежестта на стрелката се припоява капка от малко топяща се сплав (точно в милиграми или в стотици микрограми). Ако балансьорът се счупи, резултатите от измерването ще бъдат неточни и периодични или изобщо няма. Правилата за работа с галванометричния амперметър строго забраняват изхвърлянето му, подлагайки го на силни вибрации и силни удари - измервателните глави се чупят много лесно.
И накрая, амперметърът на циферблата има плосък винт, който леко измества стрелковата пружина в двете посоки . Чрез завъртането на този винт стрелката може да не е точно на нулата на скалата, а на почти нулевата точка. С колко деления ще бъде нарушена нулата - със същото количество амперметърът ще „лежи“, като вземе показанието на измерения ток. След тестването на галванометъра производителят независимо калибрира нула - по скала. Потребителят сам ще регулира нулевата точност на око с помощта на плоска отвертка - когато установи, че нулевата показалка не работи и не съвпада с мащабната.
Опори, изработени от тел с гумени уплътнения, разположени в краищата на везната , държат стрелката в близо нулево и максимално положение, когато галванометърът се „преобърне“ или е свързан „назад“. Те предотвратяват усукването на пружината и краят на стрелката да удря краищата на визуалното измервателно поле, ако измереният параметър поради невниманието на потребителя се окаже няколко пъти по-голям от реалния, който самото устройство може да покаже.
Магнитоелектрик
Поддържа постоянен ток на малки стойности. Измервателната глава е магнитоелектрическа система със скала, съдържаща определено градуиране.
Термоелектрически
Проектиран за вериги с бърз променлив ток с честота стотици и хиляди херца. Основата на такъв амперметър е магнитоелектрическа глава. Състои се от парче проводник, към което е свързана термодвойка. Токът, който загрява проводника, генерира топлина, която се улавя от термодвойката. Топлинното излъчване отклонява рамката със стрелка с изчислен ъгъл, който е линейно зависим от стойността на пропускателния ток.
Електродинамичен
Целта му е да измерва тока в бързо променящите се електрически инсталации, работещи с повишена (до 200 Hz) честота. За електродинамични амперметри е подходящо помещение или отделение, където ненужните електромагнитни полета напълно липсват. Те обаче са много точни и се използват за редовна проверка на всички останали видове измервателни уреди.
Феродинамичен
Рамката на феродинамичния метър е направена от феромагнит, желязна сърцевина и статична намотка. Той има присъщ клас на точност за електродинамичен амперметър, но е нечувствителен към електромагнитни смущения (паразитни полета).
Дигитален
Дигиталният амперметър (в идеалния случай мултицет) няма галванометрична измервателна глава. Вместо галванометър се използва цяла система: сензори за подавания за измерване ток, ADC, процесор с ROM и памет с произволен достъп, дисплей с контролер за извеждане на стойностите на показанията. За запис на показания на външен носител може да се прикачи microUSB порт или радиомодул Wi-Fi / Bluetooth - това ви позволява да свържете амперметър или мултицет към компютър, смартфон или таблет и да използвате специално приложение за работа с него.
Схематична диаграма на амперметър
В най-простия амперметър, проектиран за един обхват на измерване - например 0 ... 10 A - шунтът е свързан успоредно на галванометъра. Това е резистор с ниско съпротивление със съпротивление 0,01 ... 1 Ohm. Извършва се грубо изчисление съгласно закона на Ом - токът е равен на коефициента на разделяне на ЕРС (напрежението) на захранващата мрежа (верига) на стойността на съпротивлението.
Схеми на свързване
Имайки представа за съпротивлението на шунта на амперметъра, вече знаете как да го свържете правилно.
Включване във веригата
Устройството винаги е свързано последователно, а не паралелно с товара. Ако рискувате паралелно да свържете устройството, предпазителят ще изгори и устройството ще се изключи. При ток от няколко ампера намотката на галванометъра и шунтът изгарят. Изгоряла глава на стрела не може да бъде възстановена. Първо деактивирайте линията. С ниска ЕМП - до 12 V - захранването може да се освободи, без да се изключва захранването. Свържете амперметъра към отворена верига. Уверете се, че текущият капацитет на амперметъра (например устройството е проектирано за 10 A), общият токов товар не надвишава границата на измерване, за която е проектиран амперметърът. Ако устройството не е „двустранно“ (например -10 и +10 A с нула в средата), спазвайте полярността. След като го включите, той ще покаже колко (мили) ампера на час консумира вашият електрически уред или електрическа верига.
Нюанси при свързване на амперметър към кола
За автомобили се използва „двустранен“ амперметър, при който нулата не е в началото, а в средата на скалата. "Минус" ток (отрицателно отчитане на устройството) е токът, консумиран от автомобилната електроника. "Положителен" - когато токът протича в обратна посока - зареждащият ток, идващ от осцилатора. По същия начин амперметрите са свързани и работят в специално оборудване (автокран, трактор, багер и др.).
Фабричното оборудване за повечето чужди автомобили вече предвижда шунт и амперметър, калибрирани от същия завод, който е свързан последователно с акумулатора чрез положителния проводник. Ако стрелката след успешен старт на автомобила изчезне от мащаба и не се върне в нулево положение, акумулаторът е повреден и трябва да бъде заменен с нов.
Шунтиране
Шунтиращото съпротивление е равно на външното съпротивление на свързания товар (например мощна лампа или фар), умножено по съотношението на тока, преминаващ през самия амперметър, към разликата между общия ток във веригата и тока на самия амперметър. Токът, преминаващ през шунтиращия резистор, е многократно по-голям от тока, преминаващ през намотката на галванометъра. Обратното е вярно за съпротивлението на галванометъра и шунта.
В най-простия случай шънтът е къса намотка или лента от дебела медна, стоманена или алуминиева тел. Към неговите заключения е свързан галванометър. Той е като „гръмоотвод“ за силни токове, позволяващ да се запази бобината на устройството непокътната и в безопасност - може би десет хилядни от тока, който шунтът ще премине през него, ще премине през него. На практика галванометърът ще се превърне в миливолтметър - той усеща само онзи малък спад на напрежението в лентата или шунтиращия резистор. Шунтиращата стойност е кратна на 10 единици.
Използване на трансформатори
Един шънт може да се използва за измерване на постояннотокови токове или ниско променливо напрежение. Ако говорим за измерване на променлив ток с висок потенциал, тогава в допълнение към токоизправителния диоден мост устройството изисква токови измервателни трансформатори. Знаейки какво напрежение има в електрическата верига (например 1 kV), можете да използвате трансформатор за повишаване на напрежението. Неговата първична намотка, която има ниско съпротивление, навита с дебел проводник, е свързана последователно с захранващата линия (в нейния прекъсване). Вторичната, която генерира висока EMF, е свързана към амперметър. Поради ниското съпротивление на самото устройство, трансформаторът преминава в режим на късо съединение, тоест е максимално натоварен.
Ако сте избрали правилно съотношението на завоите на двете намотки, ще имате възможност с малък ток, преминаващ през самото устройство, да измервате тока на големи стойности във външната верига. За да получите стойността на тока, протичащ през първичната намотка, умножете измерената стойност по коефициент на трансформация. В амперметри, където токовият трансформатор е постоянно вграден и не е изключен след края на измерванията, а остава в устройството допълнително, скалата вече е оптимално калибрирана. Така че никой от персонала не е случайно убит от ток с високо напрежение, един от изводите от вторичната намотка и магнитната верига (плочи) на трансформатора са заземени.
Вторичната намотка и магнитната верига са изолирани отделно. Те са разположени вътре в втулката, през канала на която преминава шунта с тока, измерен във веригата. Такива токови трансформатори се наричат втулки.
Не можете да отворите вторичната намотка на токовия трансформатор, като изключите амперметъра от него. Ако това се случи, рязкото увеличаване на магнитния поток в магнитната верига автоматично се превръща в източник на много опасно за живота на "габарита" напрежение от стотици или дори хиляди волта. Свързването на ниско омично съпротивление успоредно с амперметър (или шунт) ще намали това напрежение, което ще позволи да се измери остатъкът му с амперметър - то се изчислява като ток, преминаващ през веригата на устройството.
Измервателните токови трансформатори имат своя собствена грешка - по отношение на фазовия ъгъл на токовете и съотношението на трансформация. В първия случай се разглежда фазовото изместване (въртене) от позицията на 180 градуса, което причинява значителна грешка в показанията на ватметъра, включен в същата верига. Класът на точност по трансформиращ фактор се оценява чрез загуби от номинални - 0,02 ... 1 и повече.
Текущо приложение на скоба
Шунтовете от 50 ампера не излизат извън корпуса на инструмента. Но ако говорим за ток, по-голям от 50 А, се използват т. Нар. Носещи ток крокодили или токови скоби. Във втория вариант не е калибриран самият галванометър, а шунтът. Успоредно с това се включва миливолметър с напрежение 45-150 миливолта. Целта е да се осигури отклонение на стрелката на инструмента на разстояние не повече от цялата скала.
Определяне на DC и AC
За постоянен ток не са необходими специални вериги - има милиамперметър, мощен шунт със съпротивление в стотни и хилядни от ома. Те са свързани паралелно помежду си - и цялата инсталация е поставена в отворена верига. За променлив ток се изисква метод с токов трансформатор, свързан съгласно горната схема. За да се предотврати колебанието на стрелката около нулата на скалата с честота 50 или повече херца, се използва диоден токоизправител. Това е един диод или диоден мост. Номиналното напрежение на диода трябва да е достатъчно високо. По този начин ще избегнете електрически срив и последваща повреда на устройството.
Мащабиране на дипломирането
Градуирането на галванометровата скала (а не готов амперметър) е условно - зависи от следните параметри:
- теглото на стрелата и намотката с емайлираната тел, която я носи по себе си;
- силата на магнита (или магнетизиращата намотка на статора, ако не е монтиран постоянен феритен магнит);
- твърдостта на възвратната пружина;
- яснотата на стрелката за балансиране.
В зависимост от това кое устройство е сглобено на базата на галванометъра - амперметър, волтметър или омметър - калибрирането се извършва според шунтовете и схематичната схема на устройството.
Например, за да калибрирате устройството при 15 волта (напрежение на автомобилния генератор) до 15 ампера, шунтът трябва да има съпротивление от 1 ом. Ако токът на зареждане е голям - с 75 A, тогава е инсталиран мощен шунтиращ елемент от 0,2 Ohm. Корекцията за съпротивлението на намотката на галванометъра в този случай ще бъде много малка - самата тя е поне стотици пъти по-висока от тази на шунтовата връзка и грешката на такъв амперметър ще бъде 0,2% или по-малко. Точно изчисление може да се извърши съгласно горната формула, като се вземе предвид съпротивлението на намотката на галванометъра. Ако говорим за високи токове, не по-малко логично е да включите предпазител или автоматичен предпазител в прекъсвача на веригата последователно с амперметъра - в случай, че устройството изчезне от скалата.
За информация как правилно да свържете амперметър, вижте следващото видео.