アメータの動作原理とアメータの種類

アメータの紹介

「メーター」という言葉は測定システムに関連しています。メーターは特定の量を測定する装置です。電流の単位はアンペアです。アメータはアンペアメーターであり、アンペア値を測定します。アンペアは電流の単位なので、アメータは電流を測定するメーターまたは装置です。

アメータの動作原理

アメータの主な動作原理は、非常に低い抵抗と誘導反応が必要であることです。なぜこれが必要なのか？ アメータを並列に接続することはできないのでしょうか？この質問に対する答えは、非常に低いインピーダンスを持っているためで、これによりアメータにかかる電圧降下が非常に小さく、直列接続でなければなりません。直列回路では電流が同じだからです。

また、非常に低いインピーダンスにより消費電力も低くなります。もし並列に接続すると、ほぼ短絡状態となり、全ての電流がアメータを通るため、高電流により計器が焼損する可能性があります。そのため、直列に接続する必要があります。理想的なアメータの場合、ゼロインピーダンスを持ち、電圧降下がゼロになるため、計器の消費電力もゼロになりますが、これは実際には達成できません。

アメータの分類または種類

構造原理によって、多くの種類のアメータがあります。主なものには以下の通りです。

1. 永久磁石可動コイル（PMMC）アメータ。

2. 可動鉄アメータ。

3. 電動計型アメータ。

4. 整流器型アメータ。

測定の種類によって、以下のように分類されます。

1. DCアメータ.

2. ACアメータ.

DCアメータは主にPMMC計器であり、MIはACとDCの両方の電流を測定できます。また、電動計型熱計器はDCとACを測定できます。誘導計器は通常、アメータの構築には使用されません。コストが高いことや測定の不正確さがあるためです。

異なるタイプのアメータの説明

PMMCアメータ

PMMCアメータの原理：
電流が流れている導体を磁場に置くと、導体に機械的な力が作用します。これが移動系に接続されている場合、コイルの動きとともに指針がスケール上で動きます。
説明： 名前の通り、この種の計測器具には永久磁石が使用されています。これは特にDC測定に適しており、ここでは偏向は電流に比例し、電流の方向が逆転すると指針の偏向も逆転するため、DC測定専用です。この種の計器はD Arnsonval型計器と呼ばれています。線形スケール、低消費電力、高精度などの大きな利点があります。一方、DCのみの測定、高コストなどという大きな欠点もあります。
偏向トルク：

ここで、
B = フラックス密度 (Wb/m²)。
i = コイルを通る電流 (Amp)。
l = コイルの長さ (m)。
b = コイルの幅 (m)。
N = コイルの巻数。
PMMCアメータの範囲拡張：
この計器の種類で測定範囲を拡張できるのは驚くべきことです。多くの人が新しいアメータを購入してより高い電流を測定するか、あるいは構造を変更してより高い電流を測定すると思うかもしれませんが、それらは必要ありません。単にシャント抵抗を並列に接続すれば、その計器の範囲を拡張することができます。これは計器が提供するシンプルな解決策です。

図において I = 回路全体の電流 (Amp)。
Ish はシャント抵抗を通る電流 (Amp)。
Rm はアメータの抵抗 (Ohm)。

MIアメータ

これは可動鉄計器であり、ACとDCの両方に使用されます。偏向θは電流の平方に比例するため、電流の方向に関わらず偏向を示します。さらに、これらは以下の2つの方法で分類されます。

1. 吸引型.

2. 反発型.

トルク方程式は：

ここで、
I は回路全体の電流 (Amp)。
L はコイルの自己インダクタンス (Henry)。
θ は偏向 (Radian)。

1. 吸引型MI計器の原理：
   非磁化された軟鉄を磁場に置くと、コイルに引き寄せられます。移動系が接続されて電流がコイルに通ると、磁場が生成され、軟鉄を引き寄せ、偏向トルクを生じさせ、指針がスケール上で動きます。

2. 反発型MI計器の原理：
   2つの鉄片が同じ極性を持つ電流によって磁化されると、それらの間で反発が起こり、偏向トルクを生じさせます。これにより指針が動きます。
   MI計器の利点は、ACとDCの両方を測定でき、安価で摩擦誤差が少なく、堅牢性が高いことです。主にAC測定に使用されますが、DC測定ではヒステリシスによる誤差が大きくなるため、あまり使用されません。

電動計型アメータ

これはACとDCの両方を測定するために使用できます。PMMCとMI計器でACとDCの電流を正確に測定できる場合、なぜ電動計型アメータが必要なのでしょうか？ 答えは、電動計型計器がACとDCの両方で同じ校正を持つからです。つまり、DCで校正した場合でも、再校正せずにACを測定できます。

電動計型アメータの原理：
固定コイルと可動コイルの2つのコイルがあります。電流が2つのコイルに通ると、等しい向きのトルクが発生し、ゼロ位置に留まります。あるコイルの電流が逆転すると、一方のトルクの向きが逆転し、一方向のトルクが発生します。
アメータの場合、接続は直列でφ = 0
ここで、φは位相差です。

ここで、
I は回路内の電流 (Amp)。
M = コイルの相互インダクタンス。
これらにはヒステリシス誤差がなく、ACとDCの両方を測定できます。主な欠点はトルク/重量比が低く、摩擦損失が高く、他の計測器具よりも高価であることなどです。

整流器型アメータ

整流器型アメータの原理：
これらはAC測定に使用され、電流変換器の二次側に接続されます。二次電流は一次電流よりもはるかに小さいもので、ブリッジ整流器を経て可動コイルアメータに接続されます。

利点：

1. 高周波でも使用できます。

2. ほとんどの範囲で均一なスケール。

欠点： 温度による誤差、AC操作での感度の低下。

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