В чем выражается амперметр
Амперметр. Назначение, типы амперметров их устройство и принцип работы, как пользоваться и подключать
Назначение амперметра.
Амперметр — это электроизмерительный прибор, который предназначен для измерения силы электрического тока в каком-нибудь участке электрической цепи. Эта величина задается единицах, называемых амперами, отсюда и название прибора — «Амперметр». На практике значения электрического тока измеряются в различных диапазонах — от микроампер (мкА) до килоампер (кА).
Амперметр — это тот же гальванометр, только приспособленный для измерения силы тока, его шкала проградуирована в амперах.
На схемах амперметр изображают кружком с буквой А в центре.
Для измерения силы тока можно использовать и мультиметр. Перед измерением необходимо прочитать инструкцию к конкретной модели мультиметра, чтобы его правильно настроить и подключить в электрическую цепь.
Как работает амперметр?
Существует два типа амперметров: аналоговые, показывающие значение путем отклонения стрелки механического устройства, и все чаще использующиеся в настоящее время цифровые приборы, оснащенные сложными электронными схемами.
При изготовлении аналоговых амперметров необходимо использовать эффекты, зависящие от величины электрического тока. Чаще всего они связаны с созданием магнитного поля проводником, в котором течет электрический ток. Чем выше сила тока, тем больше эффект, производимый данным явлением.
Каждый аналоговый амперметр имеет подвижную и неподвижную части. К подвижной части прикреплена стрелка, которая перемещается по шкале и позволяет считывать показания прибора. Чтобы избежать ошибок при снятии показаний, которые вызваны эффектом параллакса, следует смотреть на стрелку под прямым углом к шкале, чему способствует зеркало, расположенное рядом со шкалой (см. рисунок 1).
Рис. 1. Индикаторный микроамперметр с зеркалом, установленным для уменьшения эффекта параллакса при снятии показаний
Типы амперметров их устройство и принцип работы
Каждый тип амперметра использует различные физические явления, связанные с протеканием электрического тока через проводник. Некоторые из них перечислены ниже.
Магнитоэлектрический амперметр
Конструкция магнитоэлектрического амперметра, основанного на этом явлении, показана на рис. 2. Вращающаяся катушка, через которую протекает измеряемый электрический ток, отмечена красным цветом. Части катушки, перпендикулярные плоскости рисунка, используются в качестве проводника.
Магнитное поле создается постоянным магнитом, сформированным таким образом, чтобы поле было радиальным. Таким образом, каждый фрагмент взаимодействующего проводника всегда перпендикулярен вектору индукции магнитного поля, независимо от положения катушки с указателем.
Формула, описывающая силу магнитного взаимодействия, действующую на прямолинейный проводник с током, помещенным в магнитное поле, имеет вид: F = I * L * B (1), где:
Согласно этой формуле, на токоведущие проводники перпендикулярно плоскости (см. рисунок 2) действует сила, направление которой перпендикулярно как этим проводникам, так и вектору индукции магнитного поля. Эта сила вызывает вращение катушки. Значение силы, согласно формуле (1), равно F = I * l * B * sin α (2), где:
Пружина, обозначенная зеленым цветом на рисунке 2, противодействует вращению катушки таким образом, что устанавливается равновесное положение в зависимости от силы тока, значение которой можно определить по стрелке, расположенной над шкалой амперметра.
Таким образом, описанный амперметр показывает направление протекания электрического тока. Его можно использовать только для постоянного или однонаправленного тока. Такова, в частности, конструкция гальванометров.
Электродинамический амперметр
Электродинамический амперметр состоит из двух катушек — подвижной и неподвижной (см. рисунок 3).
Если через обе катушки протекает электрический ток, значение которого мы хотим измерить, магнитные поля будут взаимодействовать, вызывая отклонение подвижной катушки и прикрепленного к ней указателя (стрелки). Этот эффект не зависит от направления протекания электрического тока. Электродинамический амперметр может использоваться для измерения постоянного и переменного тока, включая быстро меняющийся ток. Это точные устройства, но дорогие. Чаще всего они используются в лабораториях в качестве эталонных измерительных приборов.
Индукционный амперметр
Электрические токи I1 и I2 (см. рисунок 4), протекающие в катушках электромагнитов, создают пульсирующие магнитные потоки, которые вызывают вихревые токи в диске, помещенном в воздушный зазор электромагнитов.
Вихревые токи также создают магнитное поле, которое отталкивающе взаимодействует с полем катушки, заставляя диск вращаться.
Индуктивный амперметр можно использовать только для измерения переменного тока, т.к. постоянный ток не будет вызывать вихревые токи в диске. Этот тип конструкции в настоящее время используются только в качестве счетчиков электроэнергии.
Как пользоваться и подключать амперметр к цепи?
Для измерения силы тока в простейшей электрической цепи мы должны обязательно разорвать цепь в любом месте и в этот разрыв подключить прибор (см. рисунок 5). Такое подключение называют последовательным. То есть, например, для измерения силы тока в проводнике амперметр подключают последовательно с этим проводником — в этом случае через проводник и амперметр идёт одинаковый ток.
Рис. 5. Способ подключения амперметра в электрической цепи
В цепи, состоящей из источника тока и ряда проводников, соединённых так, что конец одного проводника соединяется с началом другого, сила тока во всех участках одинакова. Это следует из того, что заряд, проходящий через любое поперечное сечение проводников цепи за 1 с, одинаков. Когда в электрической цепи существует ток, то заряд нигде в проводниках цепи не накапливается, подобно тому как нигде в отдельных частях трубы не собирается вода, когда она течёт по трубе. Поэтому при измерении силы тока амперметр можно включать в любое место цепи, состоящей из ряда последовательно соединённых проводников, так как сила тока во всех точках цепи одинакова. Если включить один амперметр в электрическую цепь до лампы, другой после неё, то оба они покажут одинаковую силу тока.
Внимание! Нельзя присоединять амперметр к зажимам источника без какого-либо приёмника тока, соединённого последовательно с амперметром. Можно испортить амперметр!
Для каждого амперметра существует верхний предел измерения (предельная сила тока), то есть по шкале амперметра видно, на какую наибольшую силу тока он рассчитан. Включение амперметра в электрическую цепь с большей силой тока недопустимо, так как он может выйти из строя.
При включении в цепь амперметр, как всякий измерительный прибор, не должен влиять на измеряемую величину. Поэтому он устроен так, что при включении его в цепь сила тока в ней почти не изменяется. Как мы уже знаем, любые измерительные электроприборы обладают определенным электрическим сопротивлением. При включении последовательно в электрическую цепь амперметра его электрическое сопротивление добавляется к полному электрическому сопротивлению электрической цепи. Это вызывает нежелательное уменьшение силы тока. Чтобы этого не случилось, сопротивление амперметра должно быть мало. Идеальным был бы амперметр без сопротивления (R = 0), но на практике этого достичь невозможно.
Как увеличить диапазон измерения амперметра?
Чтобы измерение тока было как можно более точным, нам необходимо использовать соответствующий диапазон измерений. Попытка считывания значений в несколько мА, когда шкала перекрывает измерения до 100 А закончится тем, что мы даже не заметим отклонения стрелки амперметра.
Разработчики амперметров используют различные технические решения для того, чтобы иметь возможность измерять силу тока в различных диапазонах. В некоторых случаях мы можем сами изменить диапазон измерения прибора. Если мы добавим к нему дополнительный резистор (так называемый шунт), как показано на рис. 6, мы сможем измерять более высокие токи, не подвергая хрупкую структуру амперметра разрушению.
Рис. 6. Расширение диапазона магнитоэлектрического амперметра путем добавления шунтирующего резистора
Следовательно, сопротивление шунтирующего резистора можно будет рассчитать так:
По конструктивным соображениям шунтирующий резистор используется только для магнитоэлектрического амперметра.
Что измеряет амперметр
Электрический ток имеет несколько измеряемых величин. Статья раскрывает тему — что такое амперметр, разновидности этого прибора и принцип действия амперметра.
Физическая величина
Амперметром измеряется физическая величина Ампер.
Ампер определяет силу тока. Силой тока является скорость прохождения заряженных частиц объемом 1 Кулон через 2 параллельных проводника длинной 1 метр. Этот закон был открыт французским физиком Андре-Мари Ампером.
Первое же функциональное устройство для измерения силы тока изобрел Йохан Швейгер в 1820 году. Тогда оно носило название гальванометр.
Амперметр
Амперметр — это прибор, который используется для измерения силы тока. Он представляет собой устройство со шкалой и стрелкой. Внутри устройства располагается металлическая или магнитная рама. Внутри рамы установлена катушка. Принцип работы амперметра следующий:
Измерение имеет практически нулевую погрешность, по причине того, что сопротивление амперметра совсем незначительное. Оно не может влиять или изменять параметр проходящего напряжения.
Табло каждого механического амперметра имеет шкалу. Шкала показывает предел измерения амперметра. Подобными устройствами можно измерять от высокой величины 10 Ампер, до самой низкой в единицах до 200 микроампер. При работе необходимо учитывать предел измерений. Его можно расширить путем подключения трансформатора или шунтирующего элемента.
При работе также необходимо знать, для измерения какого тока предназначен амперметр. Они бывают: постоянными и переменными. На шкале каждого устройства есть обозначение, для какого вида напряжения предназначено устройство.
Амперметр постоянного тока используется для замера силы тока в приборах, которые работают через понижающий трансформатор и диодный мост. Часто потребители оснащаются амперметрами для контроля величины нагрузки. В принципиальной схеме очень легко найти амперметр — он обозначается буквой «А», заключенной в круг.
Амперметры переменного тока используются для замера нагрузки бытовых или высоковольтных сетей. Они работают при параллельном подключении трансформатора или шунтирующего резистора с большой величиной сопротивления. Таким образом удается снизить нагрузку на сам измерительный прибор. Далее будут рассмотрены основные типы амперметров.
Разновидности
Описываемый измерительный прибор прошел долгий путь и множество модернизаций. На сегодняшний день существуют аналоговые и цифровые виды этих устройств. Также существуют: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, ферродинамические типы амперметров. Каждый тип имеет свои особенности устройства и работы с ним. Далее будет описан более подробно каждый тип.
Магнитоэлектрический прибор
Особенностью этих приборов является магнитная катушка, которая приходит в движение при воздействии электрического напряжения.
Все подобные устройства используются для измерения силы постоянного тока. Преимуществом является очень высокая чувствительность и точность измерения.
Электромагнитный
Прибор не имеет в своей конструкции вращающейся катушки.
Изменение угла положения стрелки на циферблате происходит за счет магнитного поля, воздействующего на сердечники катушек. Подобные амперметры универсального типа. С их помощью можно замерять силу постоянного и переменного тока. Главным недостатком является наличие погрешности.
Электродинамический
Прибор по конструкции схож с магнитоэлектрическим. Основное отличие заключается в наличие подвижной и неподвижной катушек.
При подключении, магнитные поля двух элементов воздействуют друг на друга, что приводит к изменению положения стрелки. Прибор достаточно точный. Единственный недостаток в том, что на его работу могут влиять посторонние магнитные поля.
Ферродинамический
Этот измерительный прибор считается наиболее точным. Устройство амперметра, включает в себя провод из феррита, металлический сердечник и катушку.
Работает прибор по принципу вращения катушки, за счет образования магнитного поля. Основной особенностью является полная независимость от воздействий посторонних магнитных полей. Обладает высокой чувствительностью.
Электронный
С развитием электроники, амперметры стали выпускать в цифровых вариациях. Наиболее известны 2: простой бытовой мультиметр и тестер с токоизмерительными клещами.
Основным преимуществом подобных приборов является простота и универсальность измерения силы тока. Они не восприимчивы к воздействию внешних магнитных полей, не боятся ударов, мелких повреждений и тряски. Близок к идеальному амперметру.
Для информации! Идеальный амперметр — амперметр с нулевым собственным сопротивлением.
Все описанные приборы используются и по сей день, в приборостроении, лабораториях, промышленности и отдельными энтузиастами.
Проверка
Точность показаний любого измерительного прибора зависит от калибровки. На аналоговых устройствах ставился штамп, который подтверждал проверку в лаборатории. На современных цифровых мультиметрах с режимом замера силы тока, таких штампов нет, и проверку они не проходили. Многие начинающие электрики не знают, как проверить амперметр. Для проверки точности измерения необходимо:
Таким образом можно проверить точность цифрового мультиметра при измерении силы тока. Для увеличения нагрузки, можно добавить в схему несколько ламп накаливания. Далее будет дано подробное описание, как пользоваться амперметром.
Подключение
Далее рассмотрим 2 варианта замера силы тока: для цепи с переменным и постоянным напряжением. Перед тем как подключить измерительное устройство, нужно вспомнить, что любой амперметр имеет очень низкое собственное сопротивление. Измерять силу тока без нагрузки со стороны стороннего элемента нельзя. Это особенно важно при работе с переменным напряжением. Все инструкции будут даны на примере цифрового мультиметра в режиме замера силы тока.
Переменный ток
Для того чтобы замерить силу переменного тока необходимо:
Амперметр покажет значение потребления контрольной лампой в амперах. Подключать измерительные щупы без лампы строго запрещено.
Переменный ток также можно измерить при помощи токоизмерительных клещей. Для этого необходимо:
Амперметр выдаст значение потребления.
Постоянный ток
Для замера постоянного тока также используется параллельное подключение тестера. Далее необходимо:
Таким образом можно узнать пороговое потребление прибора или устройства, работающего от постоянного напряжения.
Заключение
В статье рассматривалась тема назначения и использования амперметра. При работе требуется строго соблюдать порядок подключения и технику безопасности. Особенно это важно, при замерах переменных токов.
Видео по теме
Амперметр тока.
Прибор, который измерит силу тока электрической цепи, называют амперметр тока. Причём данное устройство рассчитано на измерение силы тока определённой величины. Вот, к примеру, когда речь касается электроники, то там зачастую употребляют такие единицы измерения силы тока, как мкА, мА и А.
Небольшая расшифровка единиц измерения:
По принципу именно таких подразделений и поделены приборы, которые названы общим собирательным названием амперметры. Это следовательно Амперметры, миллиамперметры, микроамперметры.
У каждого устройства своё зашифрованное название:
На схемах принципиальных амперметры всегда обозначаются подобным образом:
Разновидности амперметров тока.
Существует два типа устройств, для измерения силы тока, два вида амперметров тока. Тип первый и тип второй.
Система этого амперметра тока магнитоэлектрическая. А в составе устройства: постоянный магнит, внутри которого вращается катушка из тонкой проволоки. В момент подачи тока катушка направлена на поле при действии момента вращения. Причём величина момента является пропорциональной силе тока. Имеется в устройстве и специальная пружина, которая в момент подачи тока является неким препятствием для вращающейся катушки. Момент упругости пружины в свою очередь пропорционален углу закручивания.
Измерение силы тока происходит таким образом, что при уравновешивании вышеописанных моментов стрелка и показывает искомое значение, равное силе тока, силе воздействия.
Насколько внимательно отнесётесь к режиму работы устройств мультиметров, настолько правильными окажутся опыты и текущие измерения. Пренебрегая законами и правилами эксплуатации приборов и техники можно не только выяснить неверные результаты измерений, но и испортить устройство, вывести его из строя.
По сей день пользуются аналоговыми амперметрами тока. И это не случайно, их плюсов так много, что люди ещё не скоро смогут от них отказаться. И смогут ли отказаться вообще? Плюсы прибора под названием аналоговый амперметр:
— не нуждаются в независимом питании;
— удобны в отображении информации;
— имеется винтик, на большинстве моделей, который корректирует точность измерения.
Минус тоже есть, но он всего один и очень невзрачный:
— небольшая инертность стрелок может заставить несколько секунд ожидать результаты измерений.
— АЦП (аналого-цифровой преобразователь). Именно он преобразует силу тока в данные цифровые, что в дальнейшем можно видеть на дисплее устройства. Дисплей современного ЖК вида.
Огромное отличие таких видов амперметров только в том, что нет стрелки и нет инертности. Результаты измерения можно видеть сразу на дисплее. Разные виды амперметров тока выводят информацию на экран с различной скоростью. Современные виды к тому же и малогабаритны.
Имеются и минусы таких новичков:
— наличие собственного источника питания должно быть непременно.
Несомненно, изобрели и цифровые амперметры, питающиеся от собственной сети, но они слишком дорогие по цене.
Деление на этом амперметров не закончилось. Существуют также виды, которые измеряют силу тока переменного напряжения и измеряющие силу тока постоянного напряжения. Но это не значит, что при отсутствии амперметра для измерения переменного тока Вы не сможете её измерить. Измерить можно, и поможет вот такая схема:
Поможет не собирать каждый раз подобную систему мультиметр. Устройство сочетает в себе сразу несколько функций и может измерить силу тока и постоянного и переменного.
Вот схема для измерения силы тока амперметром:
И теперь чтобы верно измерить силу тока, необходимо, только узнать какая сила тока. Переменное или постоянное напряжение. Нагрузкой же может стать абсолютно любой предмет (лампочка, компьютер, сотовый телефон).
Амперметр: назначение, схемы подключения, типы, характеристики
Определение
Амперметр подключается последовательно, с тем участком электроцепи, где предполагается измерять ток. Так как ток, который он измеряет зависит от сопротивления элементов цепи, то сопротивление амперметра должно быть максимально низким (очень маленьким). Это позволяет уменьшить влияние устройства для измерения тока на измеряемую цепь и повысить их точность.
Шкалу прибора градуируют в мкА, мА, А и кА, и в зависимости от требуемой точности и пределов измерения выбирают подходящий прибор. Увеличение измеряемой силы тока добиваются путем включения в цепь шунтов, трансформаторов тока, магнитных усилителей. Это позволяет увеличить предел измеряемой величины тока.
Схемы подключения амперметра
Рисунок — Схема прямого включения амперметра
Рисунок — Схема косвенного включения амперметра через шунт и трансформатор тока
Сфера применения амперметров
Приборы для измерения тока нашли применение в различных сферах. Их активно используют на крупных предприятиях, связанных с генерацией и распределением электрической, тепловой энергии.
Но не только средние и крупные предприятия используют этот прибор: они востребованы и среди обычных людей. Практически любой опытный автоэлектрик имеет в арсенале подобное устройство, позволяющее проводить замеры показателей электропотребления приборов, узлов автомобилей и пр.
Типы амперметров
Исходя из вида отсчетного устройства амперметры делятся на приборы с:
По принципу действия амперметры разделяются
Рассмотрим несколько амперметров разных производителей и разных типов:
Амперметры Ам-2 DigiTOP
Амперметры Ам-2 DigiTOP
Амперметр лабораторный Э537
Амперметр лабораторный Э537Данный прибор (амперметр Э537) предназначается для точного измерения силы тока в цепях переменного и постоянного тока.
Диапазоны измерения 0,5 / 1 A;
Технические характеристики амперметра Э537
Амперметр СА3020
Цифровое устройство амперметр базовой модели выпускается в нескольких типовых модификациях в зависимости от базового значения параметров замеряемого тока. При заказе данной модели цифрового амперметра, требуется заявить, с каким базовым параметром силы тока Вам придётся работать: 1 А, 2 А или 5 А.
Базовые параметры замеряемого тока, Iн-1 Ампер (СА3020-1), 2 Ампер (СА3020-2) или 5 Ампер (СА3020-5);