Principi de funcionament del amperímetre i tipus d'amperímetres

Introducció de l'Amperímetre

Com sabem, la paraula "metre" està associada al sistema de mesura. Un metre és un instrument que pot mesurar una determinada quantitat. Com sabem, la unitat de corrent és l'ampere. Amperímetre significa ampere-metre, que mesura el valor d'ampere. L'ampere és la unitat de corrent, per tant, un amperímetre és un metre o un instrument que mesura la corrent.

Principi de funcionament de l'Amperímetre

El principi principal de l'amperímetre és que ha de tenir una resistència molt baixa i també reactància inductiva. Ara, per què ho necessitem? No podem connectar un amperímetre en paral·lel? La resposta a aquesta pregunta és que té una impedància molt baixa perquè ha de tenir una quantitat molt petita de voltatge a través seu i s'ha de connectar en connexió en sèrie perquè la corrent és la mateixa en el circuit en sèrie.

També, degut a la seva baixa impedància, la pèrdua de potència serà baixa i, si es connecta en paral·lel, es converteix en una via gairebé curt-circuitada i tota la corrent passarà a través de l'amperímetre, com a resultat d'una corrent alta, l'instrument pot cremar-se. Per aquest motiu, s'ha de connectar en sèrie. Per a un amperímetre ideal, hauria de tenir zero impedància perquè tingui un voltatge zero a través seu, per tant, la pèrdua de potència en l'instrument seria zero. Però l'ideal no és assolible pràcticament.

Classificació o Tipus d'Amperímetres

Depenent del principi de construcció, hi ha molts tipus d'amperímetres, els principals són –

1. Amperímetre de Bobina Mòbil amb Magnet Permanent (PMMC).

2. Amperímetre de Ferro Mòbil (MI).

3. Amperímetre de Tipus Electrodinamòmetre.

4. Amperímetre de Tipus Rectificador.

Depenent dels tipus de mesura que fem, tenim-

1. Amperímetre DC.

2. Amperímetre AC.

Els Amperímetres DC són principalment instruments PMMC, MI poden mesurar tant corrents AC com DC, també els instruments tèrmics de tipus electrodinamòmetre poden mesurar DC i AC, els contadors d'inducció no s'utilitzen generalment per la construcció d'amperímetres degut al seu cost més elevat i inexactitud en la mesura.

Descripció de Diferents Tipus d'Amperímetres

Amperímetre PMMC

Principi de l'Amperímetre PMMC:
Quan un conductor portador de corrent es col·loca en un camp magnètic, una força mecànica actua sobre el conductor, si està atacat a un sistema mòbil, amb el moviment de la bobina, el punter es mou sobre l'escala.
Explicació: Com indica el nom, té magnets permanents que s'utilitzen en aquests tipus d'instruments de mesura. És especialment adequat per a mesures DC perquè aquí la desviació és proporcional a la corrent i, per tant, si la direcció de la corrent s'inverteix, la desviació del punter també s'inverteix, per tant, només es fa servir per a mesures DC. Aquest tipus d'instrument es diu instrument de tipus D'Arsonval. Té l'avantatge d'una escala lineal, baix consum d'energia, alta precisió. Els inconvenients majors són que només pot mesurar quantitats DC, cost més elevat, etc.
Torque de desviació,

On,
B = Densitat de flux en Wb/m².
i = Corrent que flueix a través de la bobina en Amp.
l = Longitud de la bobina en m.
b = Amplada de la bobina en m.
N = Nombre de voltes de la bobina.
Ampliació de la gamma en un Amperímetre PMMC:
Ara sembla bastant extraordinari que puguem ampliar la gamma de mesura en aquest tipus d'instrument. Molts de nosaltres pensarem que hem de comprar un nou amperímetre per mesurar una quantitat més gran de corrent i també molts de nosaltres podrem pensar que hem de canviar les característiques constructives per poder mesurar corrents més grans, però no hi ha res com això, només hem de connectar una resistència de derivació en paral·lel i la gamma d'aquest instrument es pot ampliar, això és una solució simple proporcionada per l'instrument.

En la figura I = corrent total que flueix en el circuit en Amp.
Ish és la corrent a través de la resistència de derivació en Amp.
Rm és la resistència de l'amperímetre en Ohms.

Amperímetre MI

És un instrument de ferro mòbil, utilitzat tant per AC com per DC, es pot utilitzar per a ambdós perquè la desviació θ és proporcional al quadrat de la corrent, així que independentment de la direcció de la corrent, mostra una desviació direccional, més endavant es classifiquen en dos tipus més –

1. Tipus d'atracció.

2. Tipus de repulsió.

La seva equació de torque és:
On,
I és la corrent total que flueix en el circuit en Amp.
L és l'autoinductància de la bobina en Henry.
θ és la desviació en Radians.

1. Principi de l'Instrument MI de Tipus Atracció:
   Quan un ferro suau no magnetitzat es col·loca en un camp magnètic, es veu atraït cap a la bobina, si un sistema mòbil està atacat i es passa corrent a través d'una bobina, crea un camp magnètic que atrau la peça de ferro i crea un torque de desviació com a resultat del qual el punter es mou sobre l'escala.

2. Principi de l'Instrument MI de Tipus Repulsió:
   Quan dues peces de ferro es magnetitzen amb la mateixa polaritat passant una corrent, es produeix una repulsió entre elles i aquesta repulsió produeix un torque de desviació degut al qual el punter es mou.
   Els avantatges dels instruments MI són que poden mesurar tant AC com DC, són barats, tenen errors de fricció baixos, robustesa, etc. S'utilitza principalment en mesures AC perquè en les mesures DC l'error serà més gran degut a la histèresi.

Amperímetre de Tipus Electrodinamòmetre

Això es pot utilitzar per mesurar tant AC com DC. Ara veiem que tenim instruments PMMC i MI per a la mesura de corrents AC i DC, pot sorgir la qüestió – “per què necessitem un Amperímetre Electrodinamòmetre? Si també podem mesurar la corrent amb precisió amb altres instruments?”. La resposta és que els instruments electrodinamòmetres tenen la mateixa calibració per a AC i DC, és a dir, si s'ha calibrat amb DC, també podem mesurar AC sense recalibrar.

Principi de l'Amperímetre de Tipus Electrodinamòmetre:
Tenim dues bobines, fixa i mòbil. Si es passa corrent a través de les dues bobines, es mantindrà en la posició zero degut al desenvolupament de torques iguals i oposats. Si de alguna manera, la direcció d'un torque s'inverteix com la corrent a la bobina s'inverteix, es produeix un torque unidireccional.
Per a l'amperímetre, la connexió és en sèrie i φ = 0
On, φ és l'angle de fase.

On,
I és la quantitat de corrent que flueix en el circuit en Amp.
M = mutuïnductància de la bobina.
No tenen error de histèresi, es fan servir per a mesures tant AC com DC, els principals inconvenients són que tenen un baix raó torque/pes, pèrdua de fricció elevada, més car que altres instruments de mesura, etc.

Amperímetre Rectificador

Principi de l'Amperímetre Rectificador:
S'utilitzen per a mesures