Ammeter Arbeitsprinzip und Arten von Amperemessern
Einführung in den Amperemesser
Wie wir wissen, ist das Wort „Meter“ mit dem Messsystem verbunden. Ein Meter ist ein Instrument, das eine bestimmte Größe messen kann. Wie wir wissen, ist die Einheit des Stromes Ampere. Amperemesser bedeutet Ampere-Meter, das den Wert in Ampere misst. Da Ampere die Einheit des Stromes ist, ist ein Amperemesser also ein Instrument, das den Strom misst.
Arbeitsprinzip des Amperemessers
Das Hauptprinzip des Amperemessers besteht darin, dass es einen sehr geringen Widerstand und auch eine geringe induktive Reaktanz haben muss. Warum brauchen wir das? Kann man nicht einfach einen Amperemesser parallel schalten? Die Antwort auf diese Frage lautet, dass er einen sehr geringen Impedanzwert hat, weil er einen sehr geringen Spannungsabfall über sich haben muss und in einer Serienschaltung angeschlossen werden muss, da der Strom in einer Serienschaltung überall gleich ist.
Durch den sehr geringen Widerstand ist auch der Verlustleistung gering, und wenn er parallel geschaltet wird, wird er fast zu einem Kurzschlusspfad, und der gesamte Strom fließt durch den Amperemesser. Als Folge davon könnte das Instrument bei hohem Strom verbrennen. Aus diesem Grund muss es in Serie geschaltet sein. Für einen idealen Amperemesser müsste die Impedanz null sein, damit der Spannungsabfall null ist und der Verlust im Instrument null. Aber das Ideale ist in der Praxis nicht erreichbar.
Klassifizierung oder Arten von Amperemessern
Abhängig vom Bauprinzip gibt es viele Arten von Amperemessern, die hauptsächlich sind –
Permanenter Magnet Drehspul (PMD) Amperemesser.
Beweglicher Eisen (BI) Amperemesser.
Elektrodynamometer-Typ Amperemesser.
Gleichrichter-Typ Amperemesser.
Je nachdem, welche Art von Messung wir durchführen, haben wir-
Gleichstrom-Amperemesser.
Wechselstrom-Amperemesser.
Gleichstrom-Amperemesser sind hauptsächlich PMD-Instrumente, BI können sowohl Gleich- als auch Wechselströme messen, auch Elektrodynamometer-Typ thermische Instrumente können Gleich- und Wechselstrom messen, Induktionsmesser werden nicht allgemein für die Konstruktion von Amperemessern verwendet, aufgrund ihrer höheren Kosten und Ungenauigkeit in der Messung.
Beschreibung verschiedener Arten von Amperemessern
PMD Amperemesser
Prinzip PMD Amperemesser:
Wenn ein stromführender Leiter in einem Magnetfeld platziert wird, wirkt eine mechanische Kraft auf den Leiter. Wenn er an einem beweglichen System angebracht ist, bewegt sich der Zeiger über die Skala, wenn sich die Spule bewegt.
Erklärung: Wie der Name schon sagt, werden permanente Magnete in dieser Art von Messinstrumenten eingesetzt. Es ist besonders für Gleichstrommessungen geeignet, da hier die Ablenkung proportional zum Strom ist. Wenn also die Stromrichtung umgekehrt wird, wird auch die Ablenkung des Zeigers umgekehrt, daher wird es nur für Gleichstrommessungen verwendet. Dieses Instrument wird als D'Arsonval-Typ Instrument bezeichnet. Es hat den großen Vorteil, eine lineare Skala, einen geringen Energieverbrauch und eine hohe Genauigkeit zu haben. Der Hauptnachteil ist, dass es nur Gleichgrößen messen kann und teurer ist etc.
Ablenkmoment,
Wobei,
B = Flussdichte in Wb/m².
i = Strom, der durch die Spule fließt, in Amp.
l = Länge der Spule in m.
b = Breite der Spule in m.
N = Anzahl der Windungen in der Spule.
Vergrößerung des Messbereichs eines PMD Amperemessers:
Es sieht ziemlich außergewöhnlich aus, dass wir den Messbereich dieses Instrumententyps vergrößern können. Viele von uns werden denken, dass wir einen neuen Amperemesser kaufen müssen, um höhere Stromstärken zu messen, und viele von uns denken, dass wir die konstruktiven Merkmale ändern müssen, um höhere Ströme zu messen, aber das ist nicht der Fall. Wir müssen nur einen Schuntwiderstand parallel anschließen, und der Messbereich des Instruments kann erweitert werden. Dies ist eine einfache Lösung, die das Instrument bietet.
In der Abbildung I = Gesamtstrom, der im Schaltkreis fließt, in Amp.
Ish ist der Strom durch den Schuntwiderstand in Amp.
Rm ist der Widerstand des Amperemessers in Ohm.
BI Amperemesser
Es handelt sich um ein Bewegliches Eisen-Instrument, das sowohl für Gleich- als auch Wechselstrom verwendet wird. Es kann für beide verwendet werden, weil die Ablenkung θ proportional zum Quadrat des Stroms ist, so dass unabhängig von der Stromrichtung eine gerichtete Ablenkung erfolgt. Sie werden weiterhin in zwei weitere Kategorien unterteilt-
Anziehungstyp.
Abstoßungstyp.
Die Drehmomentgleichung lautet:
Wobei,
I der Gesamtstrom ist, der im Schaltkreis fließt, in Amp.
L die Selbstinduktion der Spule in Henry.
θ die Ablenkung in Radiant.
Prinzip des Anziehungstyps BI-Instrument:
Wenn ein unmagnetisiertes weiches Eisen in einem Magnetfeld platziert wird, wird es von der Spule angezogen. Wenn ein bewegliches System angebracht ist und ein Strom durch die Spule geleitet wird, entsteht ein Magnetfeld, das das Eisenstück anzieht und ein Drehmoment erzeugt, wodurch der Zeiger über die Skala gleitet.Prinzip des Abstoßungstyps BI-Instrument:
Wenn zwei Eisenstücke durch einen Strom mit derselben Polarität magnetisiert werden, tritt eine Abstoßung zwischen ihnen auf, die ein Drehmoment erzeugt, wodurch der Zeiger sich bewegt.
Die Vorteile von BI-Instrumenten sind, dass sie sowohl Gleich- als auch Wechselstrom messen können, billig, geringe Reibungsfehler und Robustheit usw. Sie werden hauptsächlich für Wechselstrommessungen verwendet, da bei Gleichstrommessungen durch Hysterese Fehler auftreten.
Elektrodynamometer-Typ Amperemesser
Dies kann sowohl für Gleich- als auch Wechselstrom verwendet werden. Nun sehen wir, dass wir PMD- und BI-Instrumente zur Messung von Gleich- und Wechselstrom haben, eine Frage könnte auftauchen – „Warum benötigen wir einen Elektrodynamometer-Amperemesser? Wenn wir den Strom auch mit anderen Instrumenten genau messen können?“. Die Antwort darauf ist, dass Elektrodynamometer-Instrumente dieselbe Kalibrierung sowohl für Gleich- als auch Wechselstrom haben, d.h. wenn sie mit Gleichstrom kalibriert sind, können wir ohne Neukalibrierung auch Wechselstrom messen.
Prinzip des Elektrodynamometer-Typ Amperemessers:
Wir haben dort zwei Spulen, nämlich feste und bewegliche Spulen. Wenn ein Strom durch die beiden Spulen geleitet wird, bleibt er in der Nullposition, da gleich große und entgegengesetzte Drehmomente entstehen. Wenn irgendwie die Richtung eines Drehmoments umgekehrt wird, wie der Strom in der Spule umgekehrt wird, entsteht ein einseitiges Drehmoment.
Für den Amperemesser ist die Verbindung eine Serienverbindung und φ = 0
Wobei, φ der Phasenwinkel ist.
Wobei,
I die Menge des Stroms, der im Schaltkreis fließt, in Amp.
M = Mutual Induktion der Spule.
Sie haben keinen Hysteresisfehler, werden sowohl für Gleich- als auch Wechselstrommessungen verwendet, die Hauptnachteile sind, dass sie ein geringes Drehmoment/Gewichtsverhältnis, hohe Reibungsverluste und sind teurer als andere Messinstrumente usw. haben.
Gleichrichter-Amperemesser
Prinzip des Gleichrichter-Amperemessers:
Sie werden für Wechselstrommessungen verwendet, die an der Sekundärseite eines Stromtransformators angeschlossen sind. Der Sekundärstrom ist viel geringer als der Primärstrom und wird über einen Brückengleichrichter mit einem Drehspulamperemesser verbunden.
