Як підключити амперметр в електричний ланцюг

Термін «електричний струм» відомий кожній людині, незалежно від освіти і роду занять.

Що вимірює амперметр, де застосовується

Електричний струм визначається, як швидкість перенесення заряду через одиницю перерізу провідника. Виміряти цю величину безпосередньо і оцінити її кількісно складно.

Але при проходженні провідником електричний струм надає різні види впливу:

• термічне;
• електрохімічне;
• електромагнітне;
• інші види дії.

Ці дії виміряти вже простіше, тому для вимірювання струму кількісно оцінюється його вплив.

Термін «амперметр» складається з назви одиниці виміру сили струму «ампер» та грецького слова «метрео» – вимірювати.

Сфера застосування амперметрів

Амперметри застосовуються там, де треба виміряти силу струму в ланцюзі, а це дуже широка сфера використання. приладів для вимірювання струму Повний список скласти навряд чи можливо - Він буде величезний.

Принцип роботи амперметра в залежності від типу приладу

Усі амперметри можна розділити на дві великі категорії:

1. Цифрові.
2. Стрілецькі (часто не зовсім чітко звані аналоговими).

Всі вони призначені для однієї мети, але виконують свої функції у різний спосіб.

Стрілочні прилади

Хоча всі стрілочні вимірювачі струму зовні схожі, усередині цього класу амперметрів існує внутрішня класифікація. Вона проводиться за конструкцією системи вимірювання та визначає сферу застосування кожного виду приладу.

Магнітоелектричні

Цей тип вимірювачів струму використовується з ранніх етапів розвитку електротехніки. В основі принципу його дії лежить механічна дія електричного струму, що породжується електромагнітним впливом. У такому приладі струм, що вимірювається, проходить через рухливу котушку, при цьому виникає магнітне поле. Магнітне поле котушки взаємодіє з полем постійного магніту так, що виникає момент, що обертає, що змушує котушку повернутися проти дії пружини. Чим більше струм, тим більший кут повернеться котушка, тим більший кут відхилиться стрілка, розташована з котушкою на одній осі.

Влаштування магнітоелектричної системи

Електромагнітні

Електромагнітний амперметр має той самий принцип дії (взаємодія поля вимірюваного струму та поля постійного магніту), але має «вивернуту» щодо попереднього приладу будову. Струм, який треба виміряти, проходить через нерухому котушку, а на осі зі стрілкою встановлено постійний магніт.

Такі вимірювачі випускають здебільшого для використання в ланцюгах постійного струму.

Електродинамічні

Принцип дії амперметра цієї конструкції аналогічний магнітоелектричному (електромагнітному) приладу, але друге магнітне поле створюється не громіздким і важким постійним магнітом, а інший котушкою (нерухомою), через яку протікає той же струм, що вимірювається.

Будова та схема включення електродинамічного амперметра

Ферродинамічні

Аналогічний принцип використовується в приладах феродинамічної системи. Принципова відмінність - наявність сердечника з магнітом'якого матеріалу.

Влаштування приладу феродинамічної системи

Такі амперметри добре переносять тряску, тому їх застосовують, наприклад, в авіації чи залізничному транспорті.

Термоелектричні

Для вимірювання високочастотних струмів описані вище прилади непридатні. Їх принцип дії заснований на перетворенні ВЧ-струму на постійний струм.. Перетворений струм вимірюється звичайним амперметром (магнітоелектричним, електродинамічним тощо).

Принцип термоелектричного вимірювання струму

Вимірюваний струм проходить по нагрівачеві, який при цьому виділяє тепло, кількість якого залежить від струму, що проходить Теплова енергія підвищує температуру спаю термопари, в якій виникає постійна ЕРС. .

Цифровий амперметр

У цифрових приладах принцип вимірювання струму інший.Рухомих частин у них немає, замір відбувається не за результатом взаємодії полів. Вимірюваний струм проходить резистором, званим шунтом. Шунт також включається у розрив ланцюга. Його опір невеликий - одиниці або навіть частки ом. При протіканні струму на резистори падає певна напруга. Ця напруга пропорційна до струму і залежить від опору шунта. Вимірювана напруга перераховується в струм за формулою I=U/R і видається на дисплей у готовому до зчитування вигляді.

Вимірювання струму за допомогою шунта

Правила використання

Щоб достовірно виміряти силу струму, треба вміти правильно включити амперметр у ланцюг і правильно вважати показання.

Схеми підключення амперметра в електричний ланцюг

У загальному випадку амперметр підключається у ланцюг, що вимірюється, послідовно з навантаженням (у розрив ланцюга). Так як опір рамки стрілочного вимірювача або шунта цифрового приладу невеликий, то підключення амперметра практично не змінює характеристик ланцюга та не впливає на величину струму (хоча в деяких випадках наявність вимірювача треба враховувати). Таке включення амперметра називається прямим чи безпосереднім.

Схема безпосереднього включення амперметра

Не можна включати амперметр паралельно до джерела живлення, намагаючись «виміряти силу струму в мережі». Це призведе до короткого замикання.

Якщо сила струму в ланцюгу вимірюється велика або напруга в мережі досягає величин, при яких вимоги до ізоляції приладу стають невідповідними, застосовується включення амперметра через трансформатор струму.

Таке підключення називається непрямим і застосовним тільки в ланцюгах змінного струму.

У цьому випадку первинна обмотка трансформатора включається в розрив ланцюга, а паралельно до вторинної підключається амперметр.Показання пристрою зчитуються з урахуванням коефіцієнта трансформації трансформатора. Наприклад, трансформатор має Ктр = 200/5 = 40, амперметр показує 2 ампери. Отже, фактичний струм у ланцюзі становить 2*40=80 ампер.

Непряме включення приладу для вимірювання струму

Стрілецькі амперметри постійного струму включаються відповідно до полярності, вказаної на затискачах. Якщо переплутати термінали, стрілка відхилятиметься вліво від нуля (у бік обмежувача). Для цифрових приладів і стрілочних вимірювачів з нулем посередині шкали це правило менш значуще, але його теж краще дотримуватись. В іншому випадку на дисплеї відображатиметься струм протилежної полярності.

Для наочності відеоурок.

Розшифровка показань амперметра

Цифрові амперметри зазвичай видають виміряну величину у зручному для сприйняття вигляді. Достатньо рахувати результат з дисплея. У стрілочних приладів буває дещо складніше.

Спочатку треба визначити, яку величину вказує стрілка. Потім треба подивитися на одиницю виміру. У деяких приладів шкала проградуйована в кратних та дольних одиницях (кілоамперах, міліамперах, мікроамперах тощо). В інших на шкалі вказано множник, який треба помножити показання амперметра.

Шкала з множником х10

Наприклад, у приладі малюнку вказано множник x10. Якщо стрілка вказує, наприклад, значення 5.5, то фактичний струм становить 5.5×10=55 ампер.

Мінімальна та максимальна межа вимірювання амперметра (на яку силу струму розрахована)

У стрілочного амперметра найбільша величина струму, що вимірювається, нанесена на шкалу - це крайнє праве поділ шкали. Його треба помножити на одиницю виміру, розташовану у центрі шкали.Найменшою межею виміру вважається значення найменшого поділу. Отже, мінімальні достовірні показання не можуть бути меншими за один найменший поділ.

Цей прилад може вимірювати максимум 2 ампери, мінімум – 0,1 ампери.

У цифрових приладів максимальна межа вимірювання амперметра зазвичай наноситься на передню панель приладу, поруч із дисплеєм. Якщо її там немає, треба звернутись до технічної документації на вимірювач. За мінімальне достовірне значення приймається дві одиниці молодшого розряду (вважається, що найменша похибка таких пристроїв не може становити менше однієї цифри молодшого розряду).

Амперметр: призначення, схеми підключення, типи, характеристики

Амперметр - це електровимірювальний прилад, призначений для фіксації сили постійного або змінного струму, що протікає в ланцюзі - тобто пристрій для вимірювання струму.

Амперметр підключається послідовно, з тією ділянкою електроланцюга, де передбачається вимірювати струм. Так як струм, який він вимірює, залежить від опору елементів ланцюга, то опір амперметра має бути максимально низьким (дуже маленьким). Це дозволяє зменшити вплив пристрою для вимірювання струму на ланцюг, що вимірюється, і підвищити їх точність.

Шкалу приладу градуюють в мкА, мА, А і кА, і в залежності від необхідної точності та меж вимірювання вибирають відповідний прилад. Збільшення вимірюваної сили струму досягають шляхом включення в ланцюг шунтів, трансформаторів струму, магнітних підсилювачів. Це дозволяє збільшити межу вимірюваної величини струму.

Як визначити межу вимірювання сили струму амперметра

§ 73. Вимірювання сили струму. Розширення меж вимірювання амперметра
Для вимірювання сили струму в електричних ланцюгах служать амперметри, міліамперметри та мікроамперметри різних систем. Їх включають у ланцюг послідовно, і через прилад проходить весь струм, що протікає в ланцюзі. При різних електричних вимірах дуже важливо, щоб вимірювальний прилад якнайменше змінював електричний режим ланцюга, до якого його включають. З цієї причини амперметр повинен мати незначний опір у порівнянні з опором ланцюга. Нехай в електричний ланцюг включено джерело електричної енергії, напруга якого U

= 10
в
. Опір споживача
r
п = 20
ом
. У цьому ланцюзі, згідно із законом Ома, струм

Припустимо, що обмотка міліамперметра, яким слід виміряти струм, має опір r

a = 30
ом
. Тоді при включенні приладу в ланцюг у ньому встановиться струм

Таким чином, якщо включити в ланцюг прилад з великим опором, то порушиться електричний режим і сила струму буде виміряна з помилкою на 0,3 а

. Цей приклад підтверджує, що бажано вимірювати силу струму в ланцюзі таким приладом, який має власний опір найменший. Приєднувати амперметр до полюсів джерела струму без навантаження не можна. Це тим, що з обмотці амперметра, має малого опір, у разі пройде великий струм і може перегореть. З тієї ж причини не можна включати амперметр паралельно до навантаження. По обмотці та окремим елементам електровимірювальних приладів деяких систем, щоб уникнути можливості їх псування не можна пропустити скільки-небудь значний струм. Зокрема, це стосується спіральних пружин і рухомої котушки магнітоелектричного приладу.Якщо такий вимірювальний прилад потрібно пристосувати для вимірювання значної сили струму розширити межі вимірювання амперметра, то він забезпечується шунтом. Шунт - це відносно мале, але точно відоме опір (
r
ш), що приєднується паралельно до вимірювального механізму. Схема включення амперметра із шунтом показана на рис. 87. При такому включенні шунта з
n
частин струму, що протікає в ланцюзі, через прилад проходить лише одна його частина, а через шунт - інші
n
- 1 частин. Це тому, що опір шунта менше опору амперметра в
n
- 1 раз. Число
n
показує, скільки разів потрібно збільшити межу вимірювання амперметра. Таким чином, шунт служить для розширення меж вимірювання приладу. Нехай амперметр дозволяє вимірювати силу струму
I
a = 5
а
, а в даному випадку необхідно цим приладом виміряти силу струму
I
= 30
а
. Отже, потрібно збільшити межу вимірювання приладу
Опір шунта, який треба приєднати паралельно амперметру, щоб забезпечити таке розширення межі виміру, можна визначити за формулою
Якщо опір амперметра r

a = 0,15
ом
, то опір шунта

Після приєднання шунта до приладу кожен розподіл шкали приладу буде відповідати величині, n

разів більшою, ніж зазначено у ній. У нашому випадку, якщо стрілка приладу із шунтом встановиться на розподілі
5
Це означає, що в ланцюгу протікає струм
I
= 5 ·
n
= 5 · 6 = 30
а
. Шунт повинен мати чотири затискачі, це необхідно для усунення впливу на опір шунта перехідних опорів контактів. Шунти виготовляють з манганіну - сплаву, у якого температурний коефіцієнт опору практично дорівнює нулю.