Princip rada ampermetra i vrste ampermetara
Uvod u Ampermetar
Kao što znamo, riječ "metar" povezana je s sustavom mjerenja. Metar je instrument koji može mjeriti određenu količinu. Kao što znamo, jedinica struje je Ampere. Ampermetar znači amper-metar, koji mjeri vrijednost ampera. Ampere je jedinica struje, stoga je ampermetar metar ili instrument koji mjeri struju.
Načelo rada ampermetra
Glavno načelo ampermetra jest da mora imati vrlo niski otpornik i induktivnu reaktanciju. Zašto nam to treba? Ne možemo li povezati ampermetar paralelno? Odgovor na to pitanje jest da ima vrlo niski impedans jer mora imati vrlo malo pad napona preko njega i mora biti spojen serijalno jer je struja u serijskom krugu ista.
Također, zbog vrlo niskega impedansa gubitak snage bit će nizak, a ako se spoji paralelno, postaje skoro put kratkog spoja i cijela struja protiče kroz ampermetar, rezultirajući visokom strujom, čime se može oštetiti instrument. Stoga, zbog ovog razloga, mora biti spojen serijalno. Za idealni ampermetar, trebao bi imati nulički impedans tako da ima nul-pad napona, stoga je gubitak snage u instrumentu nula. Međutim, ideal nije praktično ostvaren.
Klasifikacija ili Vrste Ampermetara
Ovisno o principu konstrukcije, postoje mnoge vrste ampermetara, a one su uglavnom –
Stalni magnet i pokretni šipak (PMMC) ampermetar.
Pokretno željezo (MI) Ampermetar.
Elektrodinamometrijski tip ampermetra.
Rektifikatorski tip ampermetra.
Ovisno o vrsti mjerenja, imamo -
DC Ampermetar.
AC Ampermetar.
DC Ampermetri su uglavnom PMMC instrumenti, MI mogu mjeriti i AC i DC struje, također elektrodinamometrijski termički instrument može mjeriti DC i AC, indukcijski brojaci se općenito ne koriste za izradu ampermetara zbog više cijene i netočnosti u mjerenju.
Opis različitih vrsta ampermetara
PMMC Ampermetar
Princip PMMC Ampermetra:
Kada provodnik s strujom smješten je u magnetsko polje, mehanička sila djeluje na provodnik, ako je pričvršćen na pokretni sustav, s pokretom šipka se pomiče po ljestvici.
Objašnjenje: Kao što naziv sugerira, sadrži stalne magnete koji se koriste u ovom tipu mjernih instrumenata. Posebno je prilagođen za DC mjerenje jer je otklon proporcionalan struji, stoga, ako se smjer struje promijeni, otklon pokazivača će se također promijeniti, stoga se koristi samo za DC mjerenje. Ovaj tip instrumenta zove se D Arnsonval tip instrumenta. Ima glavnu prednost linearne ljestvice, niske potrošnje snage, visoke točnosti. Glavna nedostatak je mjeri samo DC količine, viša cijena itd.
Sila otklona,
Gdje,
B = Gustinova fluksa u Wb/m².
i = Struja koja teče kroz šipak u Amp.
l = Duljina šipka u m.
b = Širina šipka u m.
N = Broj zavojnica u šipku.
Proširenje raspona u PMMC Ampermetru:
Sada izgleda vrlo izvanredno da možemo proširiti raspon mjerenja u ovom tipu instrumenta. Mnogi od nas mislite da moramo kupiti novi ampermetar za mjerenje veće količine struje, a mnogi od nas možda mislite da moramo promijeniti konstrukcijske značajke kako bismo mogli mjeriti veće struje, ali ništa takvo, samo trebamo spojiti šunt otpornik paralelno i raspon tog instrumenta može se proširiti, to je jednostavno rješenje koje pruža instrument.
Na slici I = ukupna struja koja teče u krugu u Amp.
Ish je struja kroz šunt otpornik u Amp.
Rm je otpornost ampermetra u Ohm.
MI Ampermetar
To je pokretno željezni instrument, koristi se za AC i DC, može se koristiti za oba jer je otklon θ proporcionalan kvadratu struje, tako da, bez obzira na smjer struje, pokazuje smjerni otklon, dalje su klasificirani na još dva načina -
Tip privlačenja.
Tip odbijanja.
Jednadžba momenta je:
Gdje,
I je ukupna struja koja teče u krugu u Amp.
L je samoodpornost šipka u Henry.
θ je otklon u Radijanima.
Princip Tipa Privlačenja MI Instrumenta:
Kada se neomagnetizano meko željezo smjesti u magnetsko polje, privlači se prema šipku, ako je pričvršćen pokretni sustav i struja prođe kroz šipak, stvara magnetsko polje koje privlači komad željeza i stvara moment otklona, kao rezultat čega se pokazivač pomakne preko ljestvice.Princip Tipa Odbijanja MI Instrumenta:
Kada su dva komada željeza magnetizirana istim polom prolaskom struje, događa se odbijanje između njih, a to odbijanje stvara moment otklona, zbog čega se pokazivač pomakne.
Prednosti MI instrumenta su da mogu mjeriti i AC i DC, jeftini, niske greške trenja, otpornost itd. Pretežno se koriste za AC mjerenje jer će kod DC mjerenja biti više grešaka zbog histereze.
Elektrodinamometrijski Tip Ampermetra
To se može koristiti za mjerenje i AC i DC struje. Sada vidimo da imamo PMMC i MI instrumente za mjerenje AC i DC struje, može se postaviti pitanje - "zašto nam treba Elektrodinamometrijski Ampermetar? Ako možemo točno mjeriti struju i drugim instrumentima?". Odgovor je elektrodinamometrijski instrumenti imaju istu kalibraciju za AC i DC, tj. ako je kalibriran sa DC, tada možemo mjeriti i AC bez ponovne kalibracije.
Princip Elektrodinamometrijskog Tipa Ampermetra:
Tamo imamo dvije šipke, fiksnu i pokretnu. Ako struja prođe kroz dvije šipke, zastati će se u položaju nule zbog razvoja jednakih i suprotnih momenata. Ako na neki način smjer jednog momenta promijeni jer se struja u šipku okrenuti, stvara se unidirektni moment.
Za ampermetar, spoj je serijalan i φ = 0
Gdje, φ je fazni kut.
Gdje,
I je količina struje koja teče u krugu u Amp.
M = Mutualna indukcija šipke.
Nemaju grešku histereze, koriste se za mjerenje i AC i DC, glavne nedostatke su nizi omjer moment/tijelo, visoki gubitak trenja, skuplji od drugih mjernih instrumenata itd.
Rektifikatorski Ampermetar
