עקרון הפעולה של מד זרם וסוגי מד זרם

הצגת האמפרמטר

כפי שאנו יודעים, המילה "מד" קשורה למערכת מדידה. מד הוא מכשיר שיכל למדוד כמות מסוימת. כפי שאנו יודעים, יחידת זרם היא אמפר. אמפרמטר פירושו מד אמפר שמדד ערך אמפר. אמפר היא יחידת זרם ולכן אמפרמטר הוא מד או מכשיר שמדד זרם.

עקרון ההפעלה של האמפרמטר

העקרון העיקרי של האמפרמטר הוא שיש לו 저נגדות מאוד נמוכה וגם ריאקטנס אינ덕טיבי נמוך. עכשיו, למה אנחנו צריכים את זה? האם לא ניתן לחבר אמפרמטר במקביל? התשובה לשאלה זו היא שיש לו תנגדות מאוד נמוכה כי עליו להיות ישן מתח מאוד נמוך והוא חייב להיות מחובר בהגדרה סדרתית כי הזרם בשני הצדדים של המעגל הסדרתי שווה.

בנוסף, עקב התנגדות נמוכה מאוד, ההפסד בעוצמה יהיה נמוך ואם הוא מחובר במקביל הוא יהפוך כמעט למסלול קצר וכל הזרם יזרום דרך האמפרמטר כתוצאה מהזרם הגבוה המכשיר עשוי להישרף. לכן, מסיבה זו הוא חייב להיות מחובר באופן סדרתי. עבור אמפרמטר אידיאלי, עליו להיות עם תנגדות אפס כך שיש לו מתח אפס על פני המשטח ולכן ההפסד בעוצמה במכשיר הוא אפס. אבל האידיאל אינו ניתן להשגה בעובדה.

מיון או סוגים של אמפרמטר

בהינתן העיקרון הבונה, ישנם מספר סוגים של אמפרמטרים שאנחנו מקבלים, הם בעיקר –

1. אמפרמטר בסוג מגנט קבוע וסליל נע (PMMC).

2. אמפרמטר בסוג ברזל נע (MI).

3. אמפרמטר בסוג אלקטרודינמומטר.

4. אמפרמטר בסוג מתקין.

בהתאם לסוגי המדידה שאנו עושים, יש לנו-

1. אמפרמטר DC.

2. אמפרמטר AC.

אמפרמטר DC הם בעיקר מכשירים PMMC, MI יכולים למדוד גם AC וגם DC זרמים, בנוסף מכשירי מדידת חום אלקטרודינמומטר יכולים למדוד DC ו-AC, מדדי השראה אינם בדרך כלל משמשים לבניית אמפרמטרים בשל עלות גבוהה יותר, אי דיוק במדידה.

תיאור סוגים שונים של אמפרמטרים

אמפרמטר PMMC

עקרון האמפרמטר PMMC:
כאשר מוליך נושא זרם ממוקם בשדה מגנטי, כוח מכני פועל על המוליך, אם הוא מחובר למערכת בתנועה, עם תנועת הסליל, המחץ נע מעל הסרגל.
הסבר: כפי שמראה השם, יש בו מגנטים קבועים המשמשים בסוג זה של מכשירי מדידה. הוא מתאים במיוחד למדידת DC כי כאן ההסחה היא פרופורציונלית לזרם ולפיכך אם כיוון הזרם מתהפך, ההסחה של המחץ גם כן תשתנה ולכן הוא משמש רק למדידת DC. סוג זה של מכשיר נקרא מכשיר ד' ארנסונוואל. יש לו יתרונות כמו סרגל ליניארי, צריכת אנרגיה נמוכה, דיוק גבוה. החיסרון העיקרי הוא שהוא יכול למדוד רק כמות DC, עלות גבוהה וכו'.
טורק ההסחה,

כאשר,
B = צפיפות השדה המגנטי בWb/m².
i = הזרם הזורם דרך הסליל באמפר.
l = אורך הסליל במטר.
b = רוחב הסליל במטר.
N = מספר הסיבובים בסליל.
הרחבה של טווח באמפרמטר PMMC:
עכשיו זה נראה די יוצא דופן שאנחנו יכולים להרחיב את טווח המדידה בסוג זה של מכשיר. רבים מאיתנו יחשבו שנצטרך לקנות אמפרמטר חדש כדי למדוד כמות גבוהה יותר של זרם וגם רבים מאיתנו יחשבו שנצטרך לשנות את התכונות הבנויות כדי שנוכל למדוד זרמים גבוהים יותר, אבל אין דבר כזה, אנחנו פשוט צריכים לחבר נגד שוטה במקביל וטווח המכשיר יכול להתרחב, זהו פתרון פשוט שהמכשיר מספק.

ברישום I = הזרם הכולל הזורם במעגל באמפר.
Ish הוא הזרם דרך הנגד השוטה באמפר.
Rm הוא התנגדות האמפרמטר באוהם.

אמפרמטר MI

זהו מכשיר ברזל נע, המשמש הן עבור AC והן עבור DC, הוא יכול לשמש לשני אלה כי ההסחה θ פרופורציונית לריבוע הזרם אז ללא קשר לכיוון הזרם, הוא מראה הסחה כיוונית, נוסף על כך הם מסווגים בשני דרכים נוספות-

1. סוג משיכה.

2. סוג דחייה.

משוואת הטורק שלו היא:
כאשר,
I הוא הזרם הכולל הזורם במעגל באמפר.
L הוא האינדוקטיביות העצמית של הסליל בהנרי.
θ היא ההסחה ברדיאנים.

1. עקרון מכשיר MI מסוג משיכה:
   כאשר ברזל רך לא מגנטיזציה ממוקם בשדה מגנטי, הוא מושך לעבר הסליל, אם מערכת בתנועה מחוברת וזרם עובר דרך הסליל, הוא יוצר שדה מגנטי המשך ברזל ומפיק טורק הסחה כתוצאה מהמחץ נע מעל הסרגל.

2. עקרון מכשיר MI מסוג דחייה:
   כאשר שני חלקים של ברזל מגנטזים באותה קוטב באמצעות מעבר זרם, מתרחשת דחייה ביניהם וזה מפיק טורק הסחה כתוצאה מהמחץ נע.
   היתרונות של מכשירי MI הם שהם יכולים למדוד הן AC והן DC, זולים, טעויות חיכוך נמוכות, חזקות וכו'. הוא משמש בעיקר למדידת AC כי במדידת DC תהיה יותר טעות בגלל היסטרזה.

אמפרמטר בסוג אלקטרודינמומטר

זה יכול לשמש למדידת AC ו-DC. עכשיו אנחנו רואים שיש לנו מכשירים PMMC ו-MI למדידת זרמים AC ו-DC, השאלה יכולה להיעשות – "למה אנחנו צריכים אמפרמטר אלקטרודינמומטר? אם אנחנו יכולים למדוד זרם בדיוק בעזרת מכשירים אחרים גם כן?". התשובה היא מכשירי אלקטרודינמומטר יש להם אותו קליבר לשני סוגי הזרם AC ו-DC כלומר, אם הוא מוקליב עם DC, אז גם בלי קליבר אנחנו יכולים למדוד AC.

עקרון האמפרמטר בסוג אלקטרודינמומטר:
יש לנו שני סלים, אחד קבוע ואחד נע. אם זרם עובר דרך שני הסלים הוא יישאר במקום האפס עקב פיתוח טורקים שווים ומגונים. אם איך שהוא, כיוון אחד מהטורקים מתהפך כאשר הזרם בסליל מתהפך, מופק טורק חד כיווני.
לאמפרמטר, החיבור הוא בסדרה ו-φ = 0
כאשר, φ הוא זווית הפאזה.

כאשר,
I הוא כמות הזרם הזורם במעגל באמפר.
M = האינדוקטיביות הדדית של הסליל.
אין להם טעות היסטרזה, משמשים למדידת AC ו-DC, החסרונות העיקריים הם שיש להם יחס טורק/משקל נמוך, אבדן חיכוך גבוה, יקרים יותר מאשר מכשירי מדידה אחרים וכו'.

אמפרמטר מתקין

עקרון האמפרמטר המתקן:
הם משמשים למדידת AC המחובר למשני של ממיר זרם, הזרם המשני הרבה פחות מהראשוני ומחובר למתקן גשר לאמפרמטר סליל נע.

יתרונות:

1. ניתן להשתמש בו גם בתדר גבוה.

2. סרגל אחיד עבור רוב הטווחים.