Принцип на действие и видове амперметри
Въведение в амперметъра
Както знаем, думата "метр" е свързана с системата за измерване. Метър е инструмент, който може да измери определена величина. Както знаем, единицата за ток е ампер. Амперметър означава ампер-метр, който измерва стойността на ампера. Ампер е единица за ток, така че амперметърът е метър или инструмент, който измерва ток.
Принцип на работа на амперметъра
Основният принцип на амперметъра е, че трябва да има много ниско съпротивление и индуктивна реактивност. Защо ни е необходим това? Не можем ли да свържем амперметъра паралелно? Отговорът на този въпрос е, че има много ниска импеданс, защото трябва да има много малко нападане в него и трябва да бъде свързан в сериен контакт, защото токът е еднакъв в сериен контур.
Освен това, поради много ниската импеданс, загубата на мощност ще бъде ниска, а ако е свързан паралелно, станува почти краткосрочен път и всичкият ток ще протече през амперметъра, като резултат на високия ток инструментът може да изгори. Затова трябва да бъде свързан в сериен контакт. За идеален амперметър, трябва да има нулева импеданс, за да има нулево нападане, така че загубата на мощност в инструмента да е нула. Но идеалното не е постижимо практически.
Класификация или видове амперметри
В зависимост от принципа на конструкция, има много видове амперметри, те са основно –
Постоянен магнитен движущ се обиколков (PMMC) амперметър.
Движещ се желязен (MI) амперметър.
Електродинамометър тип амперметър.
Ректификатор тип амперметър.
В зависимост от типа измерване, което правим, имаме-
DC амперметър.
AC амперметър.
DC амперметри са главно PMMC инструменти, MI могат да измерват както AC, така и DC токове, също електродинамометър тип термичен инструмент може да измерва DC и AC, индукционни метри обикновено не се използват за конструиране на амперметри поради по-високата им цена и неточност при измерването.
Описание на различните видове амперметри
PMMC амперметър
Принцип на PMMC амперметър:
Когато проводник, пренасящ ток, е поставен в магнитно поле, механична сила действа върху проводника, ако е свързан с движеща се система, с движението на обиколката, стрелката се движи над скалата.
Обяснение: Както подсказва името, той има постоянни магнити, използвани в този вид измервателни инструменти. Той е особено подходящ за DC измерване, защото тук отклонението е пропорционално на тока и затова, ако посоката на тока се обърне, отклонението на стрелката също ще се обърне, така че се използва само за DC измерване. Този вид инструмент се нарича D Arnsonval тип инструмент. Има основната предимство на линейна скала, ниско потребление на мощност, висока точност. Основните недостатъци са, че се измерва само DC количество, по-висока цена и т.н.
Отклоняващ момент,
Където,
B = Плотност на потока в Вб/м².
i = Ток, протичащ през обиколката в Амп.
l = Дължина на обиколката в м.
b = Широчина на обиколката в м.
N = Брой завои в обиколката.
Разширение на диапазона в PMMC амперметър:
Сега изглежда доста изключително, че можем да разширим диапазона на измерване в този вид инструмент. Много от нас ще помислят, че трябва да купим нов амперметър, за да измерим по-голямо количество ток, и много от нас може да помислят, че трябва да променим конструктивните характеристики, за да можем да измерим по-високи токове, но няма нищо подобно, просто трябва да свържем шунт съпротивление паралелно и диапазонът на инструмента може да бъде разширен, това е простото решение, предоставено от инструмента.
В фигурата I = общият ток, протичащ в контура в Амп.
Ish е токът през шунтовия резистор в Амп.
Rm е съпротивлението на амперметъра в Ом.
MI амперметър
Това е движещ се железен инструмент, използван за както AC, така и DC, може да се използва за двете, защото отклонението θ е пропорционално на квадрата на тока, така че независимо от посоката на тока, показва направлено отклонение, освен това те са класифицирани по два допълнителни начина-
Тип привличане.
Тип отблъскване.
Уравнението за момента е:
Където,
I е общият ток, протичащ в контура в Амп.
L е самоиндукцията на обиколката в Хенри.
θ е отклонението в радиани.
Принцип на MI инструмент тип привличане:
Когато немагнетизирано меко желязо е поставено в магнитно поле, то се привлича към обиколката, ако е свързано с движеща се система и ток е пропуснат през обиколката, създава се магнитно поле, което привлича железния парче и създава отклоняващ момент, като резултат от което стрелката се движи над скалата.Принцип на MI инструмент тип отблъскване:
Когато два железни парчета са намагнетени с една и съща полярност чрез пропускане на ток, между тях се случва отблъскване, което произвежда отклоняващ момент, поради който стрелката се движи.
Предимствата на MI инструменти са, че могат да измерват както AC, така и DC, евтини, ниски грешки от триене, устойчивост и т.н. Се използват главно за AC измерване, защото при DC измерване грешката ще бъде по-голяма поради хистерезис.
Електродинамометър тип амперметър
Това може да се използва за измерване както на AC, така и на DC токове. Сега виждаме, че имаме PMMC и MI инструменти за измерване на AC и DC токове, може да възникне въпрос – „защо ни е нужен Електродинамометър амперметър? Ако можем да измерим тока точно с други инструменти също?“. Отговорът е, че Електродинамометър инструменти имат една и съща калибрация за както AC, така и DC, т.е. ако е калибриран с DC, тогава без да се калибрира, можем да измерим AC.
Принцип на Електродинамометър тип амперметър:
Там имаме две обиколки, наречени фиксирана и движеща се. Ако ток е пропуснат през двете обиколки, той ще остане в нулевата позиция поради развитието на равни и противоположни моменти. Ако някак, посоката на един момент се обърне, тъй като токът в обиколката се обърне, се създава еднопосочен момент.
За амперметър, връзката е сериен и φ = 0
Където, φ е фазовият ъгъл.
