Principe de fonctionnement de l'ammètre et types d'ammètres

Introduction de l'ampèremètre

Comme nous le savons, le mot "mètre" est associé au système de mesure. Un mètre est un instrument qui peut mesurer une quantité particulière. Comme nous le savons, l'unité du courant est l'ampère. L'ampèremètre signifie ampèremètre, qui mesure la valeur en ampères. L'ampère est l'unité de courant, donc un ampèremètre est un mètre ou un instrument qui mesure le courant.

Principe de fonctionnement de l'ampèremètre

Le principe principal de l'ampèremètre est qu'il doit avoir une très faible résistance et aussi une réactance inductive. Pourquoi avons-nous besoin de cela ? Ne pouvons-nous pas connecter un ampèremètre en parallèle ? La réponse à cette question est qu'il a une très faible impédance car il doit avoir une très faible chute de tension à travers lui et doit être connecté en série car le courant est le même dans le circuit en série.

De plus, en raison de sa très faible impédance, la perte de puissance sera faible et s'il est connecté en parallèle, il devient presque un court-circuit et tout le courant passera à travers l'ampèremètre, ce qui peut entraîner une surintensité et endommager l'instrument. C'est pourquoi il doit être connecté en série. Pour un ampèremètre idéal, il doit avoir une impédance nulle afin d'avoir une chute de tension nulle, donc la perte de puissance dans l'instrument est nulle. Mais l'idéal n'est pas réalisable en pratique.

Classification ou types d'ampèremètres

En fonction du principe de construction, il existe de nombreux types d'ampèremètres, principalement –

1. Ampèremètre à bobine mobile avec aimant permanent (PMMC).

2. Ampèremètre à fer mobile (MI).

3. Ampèremètre de type électrodynamomètre.

4. Ampèremètre de type redresseur.

En fonction des types de mesures que nous effectuons, nous avons -

1. Ampèremètre DC.

2. Ampèremètre AC.

Les ampèremètres DC sont principalement des instruments PMMC, les MI peuvent mesurer à la fois le courant AC et DC, les instruments thermiques de type électrodynamomètre peuvent également mesurer le DC et l'AC, les compteurs à induction ne sont généralement pas utilisés pour la construction d'ampèremètres en raison de leur coût élevé et de leur imprécision de mesure.

Description des différents types d'ampèremètres

Ampèremètre PMMC

Principe de l'ampèremètre PMMC :
Lorsqu'un conducteur porteur de courant est placé dans un champ magnétique, une force mécanique agit sur le conducteur, si celui-ci est attaché à un système mobile, avec le mouvement de la bobine, le pointeur se déplace sur l'échelle.
Explication : Comme son nom l'indique, il utilise des aimants permanents dans ce type d'instruments de mesure. Il est particulièrement adapté à la mesure du courant continu car ici la déviation est proportionnelle au courant et donc si la direction du courant est inversée, la déviation du pointeur sera également inversée, c'est pourquoi il est utilisé uniquement pour la mesure du courant continu. Ce type d'instrument est appelé instrument de type D Arnsonval. Il a l'avantage majeur d'avoir une échelle linéaire, une consommation de puissance faible, une grande précision. Les principaux inconvénients sont qu'il ne peut mesurer que des quantités continues, un coût plus élevé, etc.
Torque de déviation,

Où,
B = Densité de flux en Wb/m².
i = Courant circulant dans la bobine en Amp.
l = Longueur de la bobine en m.
b = Largeur de la bobine en m.
N = Nombre de spires de la bobine.
Extension de la plage d'un ampèremètre PMMC :
Il semble assez extraordinaire que nous puissions étendre la plage de mesure de cet instrument. Beaucoup penseront qu'il faut acheter un nouvel ampèremètre pour mesurer des courants plus élevés et que nous devons modifier les caractéristiques de construction pour mesurer des courants plus élevés, mais ce n'est pas le cas. Il suffit de connecter une résistance shunt en parallèle et la plage de l'instrument peut être étendue, c'est une solution simple fournie par l'instrument.

Dans la figure I = courant total circulant dans le circuit en Amp.
Ish est le courant à travers la résistance shunt en Amp.
Rm est la résistance de l'ampèremètre en Ohm.

Ampèremètre MI

C'est un instrument à fer mobile, utilisé pour le courant alternatif et continu, il peut être utilisé pour les deux car la déviation θ est proportionnelle au carré du courant, donc quelle que soit la direction du courant, il montre une déviation directionnelle, en outre, ils sont classés de deux manières supplémentaires -

1. Type d'attraction.

2. Type de répulsion.

Son équation de couple est :
Où,
I est le courant total circulant dans le circuit en Amp.
L est l'inductance propre de la bobine en Henry.
θ est la déviation en Radian.

1. Principe de l'instrument MI de type attraction :
   Lorsqu'un fer doux non magnétisé est placé dans un champ magnétique, il est attiré vers la bobine, si un système mobile est attaché et qu'un courant passe à travers la bobine, il crée un champ magnétique qui attire le morceau de fer et crée un couple de déviation, ce qui fait bouger le pointeur sur l'échelle.

2. Principe de l'instrument MI de type répulsion :
   Lorsque deux morceaux de fer sont magnétisés avec la même polarité en faisant passer un courant, une répulsion entre eux se produit et cette répulsion produit un couple de déviation qui fait bouger le pointeur.
   Les avantages des instruments MI sont qu'ils peuvent mesurer à la fois le courant alternatif et continu, ils sont bon marché, ont peu d'erreurs de frottement, robustes, etc. Ils sont principalement utilisés pour la mesure du courant alternatif car, en mesure de courant continu, l'erreur sera plus grande en raison de l'hystérésis.

Ampèremètre de type électrodynamomètre

Cela peut être utilisé pour mesurer à la fois le courant alternatif et continu. Maintenant, nous voyons que nous avons des instruments PMMC et MI pour la mesure des courants alternatifs et continus, une question peut se poser – "pourquoi avons-nous besoin d'un ampèremètre électrodynamomètre ? Si nous pouvons mesurer le courant précisément avec d'autres instruments aussi ?". La réponse est que les instruments électrodynamomètres ont la même calibration pour le courant alternatif et continu, c'est-à-dire que s'ils sont calibrés avec du courant continu, nous pouvons également mesurer le courant alternatif sans recalibrer.

Principe de l'ampèremètre de type électrodynamomètre :
Nous avons deux bobines, fixe et mobile. Si un courant passe à travers les deux bobines, elles resteront en position zéro en raison du développement de couples égaux et opposés. Si, de quelque manière que ce soit, la direction d'un couple est inversée lorsque le courant dans la bobine est inversé, un couple unidirectionnel est produit.
Pour l'ampèremètre, la connexion est en série et φ = 0
Où, φ est l'angle de phase.

Où,
I est la quantité de courant circulant dans le circuit en Amp.
M = inductance mutuelle de la bobine.
Ils n'ont pas d'erreur d'hystérésis, sont utilisés pour la mesure du courant alternatif et continu, les principaux inconvénients sont qu'ils ont un rapport couple/poids faible, une perte de friction élevée, sont plus chers que d'autres instruments de mesure, etc.

Ampèremètre redresseur

Principe de l'ampèremètre redresseur :
Ils sont utilisés pour la mesure du courant alternatif, qui est connecté à la seconde d'un transformateur de courant, le courant secondaire est beaucoup moins important que le primaire et est connecté à un pont redresseur à un ampèremètre à bobine mobile.

Avantages:

1. Il peut être utilisé à haute fréquence également.

2. Échelle uniforme pour la plupart des gammes.