پرینسیپ کار و انواع آمتر

آشنایی با آمتر

همانطور که می‌دانیم، واژه "متر" با سیستم اندازه‌گیری مرتبط است. متر وسیله‌ای است که می‌تواند مقدار خاصی را اندازه‌گیری کند. همان‌طور که می‌دانیم، واحد جریان الکتریکی آمپر است. آمتر به معنای آمپر-متر است که مقدار آمپر را اندازه‌گیری می‌کند. آمپر واحد جریان است بنابراین آمتر یک متر یا وسیله‌ای است که جریان را اندازه‌گیری می‌کند.

اصل عمل آمتر

اصل اصلی آمتر این است که باید مقاومت بسیار کمی داشته باشد و همچنین واکنش القایی کمی. حالا، چرا به این نیاز داریم؟ آیا نمی‌توانیم آمتر را موازی متصل کنیم؟ پاسخ به این سوال این است که چون آمتر دارای ضدمان بسیار کمی است، زیرا باید ولتاژ بسیار کمی در آن سقوط کند و باید در اتصال سری قرار گیرد زیرا جریان در مدار سری یکسان است.

به علاوه، به دلیل ضدمان بسیار کم، تلفات توان کم خواهد بود و اگر آمتر را به صورت موازی متصل کنیم، مسیر تقریباً کوتاه‌مدار می‌شود و تمام جریان از طریق آمتر می‌گذرد. به عنوان نتیجه، جریان بالا می‌تواند وسیله را سوزانده. بنابراین به دلیل این دلیل، باید آمتر را به صورت سری متصل کرد. برای یک آمتر ایده‌آل، باید ضدمان صفر داشته باشد تا ولتاژ صفر در آن سقوط کند و تلفات توان در وسیله صفر باشد. اما ایده‌آل در عمل قابل دسترسی نیست.

طبقه‌بندی یا انواع آمتر

بر اساس اصول ساخت، انواع مختلفی از آمتر وجود دارد، که عبارتند از:

1. آمتر مغناطیس دائمی با میله متحرک (PMMC).

2. آمتر آهن متحرک (MI).

3. آمتر نوع الکترو دینامومتر.

4. آمتر نوع مستقیم‌کننده.

بر اساس انواع اندازه‌گیری که انجام می‌دهیم، ما داریم:

1. آمتر DC.

2. آمتر AC.

آمتر DC عمدتاً وسایل PMMC هستند، MI می‌تواند هم AC و هم DC را اندازه‌گیری کند، همچنین وسیله حرارتی نوع الکترو دینامومتر می‌تواند هم DC و هم AC را اندازه‌گیری کند، وسایل القایی به دلیل هزینه بالا و عدم دقت در اندازه‌گیری عموماً برای ساخت آمتر استفاده نمی‌شوند.

توصیف انواع مختلف آمترها

آمتر PMMC

اصل آمتر PMMC:
وقتی رسانای حامل جریان در یک میدان مغناطیسی قرار گیرد، یک نیرو مکانیکی روی رسانا وارد می‌شود. اگر این رسانا به یک سیستم متحرک متصل باشد، با حرکت میله، عقربه روی مقیاس حرکت می‌کند.
توضیح: همان‌طور که از نام آن مشخص است، آن دارای مغناطیس‌های دائمی است که در این نوع از وسایل اندازه‌گیری استفاده می‌شود. این وسیله به خصوص برای اندازه‌گیری DC مناسب است زیرا در اینجا انحراف متناسب با جریان است و بنابراین اگر جهت جریان معکوس شود، انحراف عقربه نیز معکوس می‌شود. بنابراین فقط برای اندازه‌گیری DC استفاده می‌شود. این نوع از وسیله را وسیله نوع D'Arsonval می‌نامند. این وسیله مزایای مهمی مانند مقیاس خطی، مصرف توان کم و دقت بالا دارد. نقص اصلی آن تنها اندازه‌گیری کمیت DC است، هزینه بالا و غیره.
گشتاور انحراف،

که در آن،
B = چگالی فلوکس در وبر/متر مربع.
i = جریان عبوری از میله در آمپر.
l = طول میله در متر.
b = عرض میله در متر.
N = تعداد دور میله.
گسترش دامنه در آمتر PMMC:
حالا به نظر می‌رسد که می‌توانیم دامنه اندازه‌گیری در این نوع وسیله را گسترش دهیم. بسیاری از ما فکر می‌کنند که باید آمتر جدیدی برای اندازه‌گیری جریان‌های بالاتر بخریم و بسیاری از ما ممکن است فکر کنیم باید ویژگی‌های ساختاری را تغییر دهیم تا بتوانیم جریان‌های بالاتر را اندازه‌گیری کنیم، اما چیزی چنینی وجود ندارد. ما فقط باید یک مقاومت شانل موازی متصل کنیم و دامنه آن وسیله می‌تواند گسترش یابد. این یک راه‌حل ساده‌ای است که توسط وسیله ارائه می‌شود.

در شکل I = جریان کل در مدار در آمپر.
Ish جریان از طریق مقاومت شانل در آمپر.
Rm مقاومت آمتر در اهم.

آمتر MI

این یک وسیله آهن متحرک است که برای هر دو AC و DC استفاده می‌شود. این وسیله می‌تواند برای هر دو استفاده شود زیرا انحراف θ متناسب با مربع جریان است، بنابراین هر چه جهت جریان باشد، انحراف جهت‌دار نشان می‌دهد. بیشتر آن‌ها به دو روش دیگر تقسیم‌بندی می‌شوند:

1. نوع جذب.

2. نوع دفع.

معادله گشتاور آن عبارت است از:
که در آن،
I جریان کل در مدار در آمپر است.
L خود القایی میله در هنری.
θ انحراف در رادیان.

1. اصل وسیله نوع جذب MI:
   وقتی آهن نرم غیر مغناطیسی در یک میدان مغناطیسی قرار گیرد، به سمت میله جذب می‌شود. اگر یک سیستم متحرک متصل شود و جریان از طریق میله عبور کند، میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود که آهن را جذب می‌کند و گشتاور انحراف ایجاد می‌کند که عقربه را روی مقیاس حرکت می‌دهد.

2. اصل وسیله نوع دفع MI:
   وقتی دو قطعه آهن با همان قطبیت با عبور جریان مغناطیسی می‌شوند، دفع بین آن‌ها رخ می‌دهد و آن دفع گشتاور انحراف ایجاد می‌کند که عقربه را حرکت می‌دهد.
   مزایای وسایل MI این است که می‌توانند هر دو AC و DC را اندازه‌گیری کنند، ارزان، خطاهای اصطکاک کم، قدرت تحمل بالا و غیره. این وسیله عمدتاً برای اندازه‌گیری AC استفاده می‌شود زیرا در اندازه‌گیری DC خطاهای بیشتری به دلیل هیسترزیس وجود دارد.

آمتر نوع الکترو دینامومتر

این می‌تواند برای اندازه‌گیری هر دو AC و DC استفاده شود. حالا می‌بینیم که PMMC و MI برای اندازه‌گیری جریان‌های AC و DC داریم، یک سوال ممکن است مطرح شود – "چرا به آمتر الکترو دینامومتر نیاز داریم؟ اگر می‌توانیم جریان را با دقت توسط دیگر وسایل هم اندازه‌گیری کنیم؟". پاسخ این است که وسایل الکترو دینامومتر هم برای AC و هم برای DC همان کالیبراسیون را دارند یعنی اگر با DC کالیبره شده باشد، بدون نیاز به کالیبراسیون مجدد می‌توانیم AC را اندازه‌گیری کنیم.

اصل آمتر نوع الکترو دینامومتر:
در اینجا دو میله داریم، یکی ثابت و دیگری متحرک. اگر جریان از طریق دو میله عبور کند، به دلیل ایجاد گشتاورهای مساوی و مخالف در موقعیت صفر باقی می‌ماند. اگر به somehow جهت یک گشتاور معکوس شود، گشتاور یک‌سویه ایجاد می‌شود.
برای آمتر، اتصال سری است و φ = 0
که در آن، φ زاویه فاز است.