Ammeter működési elve és ammeter típusai

Ammeter bemutatása

Ahogy tudjuk, a "mérő" szó a mérési rendszerekkel kapcsolatos. A mérő egy eszköz, ami különböző mennyiségeket mér. Ismeretes, hogy az áramerősség mértékegysége az amper. Az ampermeterv az amper-mérő, ami amper értékeket mér. Mivel az amper az áramerősség mértékegysége, az ampermérő egy olyan mérő vagy eszköz, ami áramerősséget mér.

Ampermérő működési elve

Az ampermérő főbb elve, hogy nagyon alacsony ellenállású és induktív reaktanciájú legyen. De miért van ebben szükség? Nem lehetne párhuzamosan csatlakoztatni egy ampermetert? A kérdésre adott válasz, hogy nagyon alacsony impedanciával rendelkezik, mivel a rajta merthető feszültség lehetséges legkisebbnek kell lennie, és sorosan kell csatlakoztatni, mivel a soros áramkörben ugyanaz az áramerősség.

Ezenkívül, a nagyon alacsony impedancia miatt a teljesítményveszteség is alacsony lesz, és ha párhuzamosan csatlakoztatnánk, majdnem zárt áramkörletet alkotna, és az összes áramerősség az ampermetern keresztül folyik, ami eredményeként a nagy áramerősség miatt az eszköz megsérülhet. Ezért szükséges soros csatlakoztatás. Egy ideális ampermérőnek nulla impedanciájúnak kellene lennie, hogy a rajta merthető feszültség nulla legyen, így a teljesítményveszteség is nulla. De az ideális nem valósítható meg gyakorlatban.

Ampermérő típusai és osztályozása

A konstruktív elv szerint többféle ampermérőt készíthetünk, ezek a főbbek –

1. Végtelenul mozgó tekercsű (PMMC) ampermérő.

2. Mozgó vas (MI) ampermérő.

3. Elektrodinamometriai típusú ampermérő.

4. Szabályozó típusú ampermérő.

A mérés típusától függően két fő típusa van:

1. DC ampermérő.

2. AC ampermérő.

DC ampermérők főleg PMMC eszközök, MI-es eszközök mind DC, mind AC áramerősségeket mérhetnek, elektrodinamometriai hőmérsékleti eszközök is DC és AC mérésre alkalmasak, indukciós mérések viszont általában nem használhatók ampermérők készítésére, mivel magasabbak a költségeik és a mérés pontossága alacsonyabb.

Különböző típusú ampermérők leírása

PMMC ampermérő

PMMC ampermérő elve:
Amikor áramerősség áthalad egy mágneses mezőben lévő vezetőn, egy mechanikai erő hat a vezetőre, ha ez egy mozgó rendszerhez van csatlakoztatva, a tekercs mozgásával a mutató a skálán halad.
Megjegyzés: Ahogyan a neve is utal, ebben a típusú mérőeszközön végzetes mágnesek vannak. Kifejezetten alkalmas a DC mérésre, mivel itt a deflexió arányos az áramerősséggel, tehát ha az áramerősség iránya megváltozik, a mutató deflexiója is megváltozik, ezért csak DC mérésre használható. Ez a típusú eszköz D'Arsonval típusú eszköznak nevezik. Fő előnyei, hogy lineáris skálával, alacsony energiaszükséglettel és nagy pontossággal rendelkezik. Fő hátrányai, hogy csak DC mennyiségeket mér, magasabbak a költségei stb.
Deflexióerő:

Ahol,
B = Flux sűrűség Wb/m²-ben.
i = A tekercsen áthaladó áramerősség Amp-ban.
l = A tekercs hossza méterben.
b = A tekercs szélessége méterben.
N = A tekercs tekeréseinél lévő fordulók száma.
PMMC ampermérő tartományának bővítése:
Ez meglehetősen látványos, hogy ebben a típusú eszközön bővíthetjük a mérési tartományt. Sokan azt gondolják, hogy új ampermetert kell vásárolni, hogy nagyobb áramerősséget mérjen, mások pedig azt, hogy módosítani kell a szerkezeti jellemzőket, hogy nagyobb áramerősségeket mérjen, de semmi ilyesmi, csak egy párhuzamosan kapcsolt ellenállást kell csatlakoztatni, és a mérő eszköz tartománya bővül, ez egy egyszerű megoldás, amit az eszköz nyújt.

A rajzon I = a körben áthaladó teljes áramerősség Amp-ban.
Ish a párhuzamos ellenállón áthaladó áramerősség Amp-ban.
Rm az ampermérő ellenállása Ohmban.

MI ampermérő

Ez egy mozgóvas eszköz, ami mind AC, mind DC mérésre használható. Mindkettőt mérheti, mert a deflexió θ arányos az áramerősség négyzetével, tehát bármilyen irányú az áramerősség, a mutató ugyanabba az irányba tér. További két osztályra oszthatók:

1. Vonzzó típus.

2. Toló típus.

Torzióegyenlete:
Ahol,
I a körben áthaladó teljes áramerősség Amp-ban.
L a tekercs saját induktanciája Henry-ben.
θ a radianban mért deflexió.

1. Vonzzó típusú MI eszköz elve:
   Amikor egy nemmágneses puhavas kerítést helyezünk egy mágneses mezőbe, a kerítés a tekercshez vonzza, ha egy mozgó rendszerhez van csatlakoztatva, és áramerősség áthalad a tekercsen, mágneses mező jön létre, ami a vaskerítést vonzza, és deflexióerőt hoz létre, ami miatt a mutató a skálán halad.

2. Toló típusú MI eszköz elve:
   Amikor két vaskerítést ugyanazzal a polaritással mágnessz áramerősség áramlásával, akkor a kerítések között repulzió keletkezik, ami deflexióerőt hoz létre, ami miatt a mutató a skálán halad.
   A MI eszközök előnyei, hogy mind AC, mind DC mérésre alkalmasak, olcsóak, alacsony súrlódási hibákkal, robustak stb. Főként AC mérésre használják, mert a DC mérésnél a hysteresis miatti hiba nagyobb.

Elektrodinamometriai típusú ampermérő

Ez mind AC, mind DC áramerősségeket mérheti. Most, hogy PMMC és MI eszközöket is használunk AC és DC áramerősség mérésére, felmerül a kérdés – "Miért szükséges az elektrodinamometriai ampermérő, ha más eszközökkel is pontosan mérhetjük az áramerősséget?". A válasz, hogy az elektrodinamometriai eszközök ugyanazt a kalibrációt használják mind AC, mind DC esetén, tehát ha DC-vel kalibrálták, akkor anélkül, hogy újra kalibrálnánk, mérhetjük az AC-t is.

Elektrodinamometriai típusú ampermérő elve:
Itt két tekercs van, rögzített és mozgó. Ha áramerősség áthalad a két tekercsen, a fejlődő egyenlő és ellentétes torziók miatt null pozícióban marad. Ha valahogy a torzió egyik iránya megváltozik, mint ahogy a tekercsen áthaladó áramerősség iránya megváltozik, egy egyirányú torzió jön létre.
Ammeter esetén a kapcsolat soros, és φ = 0
Ahol, φ a fázisszög.

Ahol,
I a körben áthaladó áramerősség Amp-ban.
M = A tekercs mutuális induktanciája.
Nincs hysteresis-hiba, mind AC, mind DC mérésre alkalmas, fő hátrányai, hogy alacsony torzió/súly arány, magas súrlódási veszteség, drágább, mint más mérőeszközök stb.

Tipp