Princip delovanja ampermetra in vrste ampermetrov

Predstavitev ampermetra

Kot vemo, je beseda "merilo" povezana z merilnimi sistemi. Merilo je instrument, ki meri določeno količino. Kot vemo, je enota za tok ampere. Ampermetr pomeni amper-merilo, ki meri vrednost ampere. Ampere je enota za tok, zato je ampermetr merilo ali instrument, ki meri tok.

Delovanje ampermetra

Glavni načel ampermetra je, da mora imeti zelo nizko upornost in tudi induktivno reaktivno upornost. Zakaj to potrebujemo? Ne moremo li ampermetra povezati vzporedno? Odgovor na to vprašanje je, da ima zelo nizko impedanco, ker mora imeti zelo majhen padec napetosti preko njega in biti povezan v serije, ker je tok v serijskem vezju enak.

Tudi zaradi zelo nizke impedancije bo izguba moči nizka in, če bi bil ampermetr povezan vzporedno, bi postal skoraj kratični pot in vse tokove bi pretekli skozi ampermetr, kar bi lahko kot rezultat visokih tokov povzročilo poškodbo instrumenta. Zato mora biti povezan v seriji. Za idealni ampermetr mora imeti ničelno impedanco, da ima ničelni padec napetosti, zato je izguba moči v instrumentu ničelna. Vendar je idealni primer praktično ne dosegljiv.

Razvrščanje ali vrste ampermetrov

Glede na konstruktivna načela obstaja veliko vrst ampermetrov, glavne so –

1. Stalni magnet s premikajočim se bobnom (PMMC) ampermetr.

2. Premikajoče železo (MI) ampermetr.

3. Elektrodinamometrični ampermetr.

4. Rectifier tip ampermetr.

Glede na te vrste meritve imamo -

1. DC ampermetr.

2. AC ampermetr.

DC ampermetri so predvsem PMMC instrumenti, MI lahko meri oba AC in DC toku, tudi elektrodinamometrični termični instrument lahko meri DC in AC, indukcijski merilniki pa niso splošno uporabljani za gradnjo ampermetrov zaradi višje cene in netočnosti pri merjenju.

Opis različnih vrst ampermetrov

PMMC ampermetr

Načelo PMMC ampermetra:
Ko je vodilo, skozi katero teče tok, postavljeno v magnetno polje, deluje mehanska sila na vodilo. Če je to pripeto k premikajočemu sistemu, s premikom bobna se kazalec premakne po lestvici.
Razlaga: Kako ime nakazuje, ima ta vrsta merilnega instrumenta stalne magnete. Ta vrsta je posebej primerna za merjenje DC, ker je odmika sorazmeren z tokom, zato, če je smer toka obrnjena, se tudi odmik kazalca obrne, zato se uporablja le za merjenje DC. Ta vrsta instrumenta se imenuje D Arnsonval instrument. Njegov glavni prednost je linearna lestvica, nizka poraba moči, visoka natančnost. Glavni nedostatak je, da meri le DC količine, višja cena itd.
Odmikajoči navor,

Kjer,
B = Gostota fluksa v Wb/m².
i = Tok, ki teče skozi boben v A.
l = Dolžina bobna v m.
b = Širina bobna v m.
N = Število zvitkov v bobnu.
Razširitev obsega PMMC ampermetra:
Zdi se, da lahko razširimo obseg meritve v tem tipu instrumenta. Mnogi mislijo, da moramo kupiti nov ampermetr za merjenje višjih tokov, drugi pa mislijo, da moramo spremeniti konstrukcijske značilnosti, da bi lahko merili višje tokove, vendar ni treba nič takega, samo povežemo šunt upornost vzporedno in obseg instrumenta lahko razširimo, to je preprosto rešitev, ki jo ponuja instrument.

Na sliki I = skupni tok, ki teče skozi vez v A.
Ish je tok skozi šunt upornik v A.
Rm je upornost ampermetra v Ohm.

MI ampermetr

To je instrument s premikajočim železom, uporabljan za AC in DC, ker je odmik θ sorazmeren kvadratu toka, torej ne glede na smer toka, kaže usmerjen odmik, dodatno pa so klasificirani na dva načina -

1. Tip privlačenja.

2. Tip odpornosti.

Njegova enačba navora je:
Kjer,
I je skupni tok, ki teče skozi vez v A.
L je lastna induktivnost bobna v Henry.
θ je odmik v Radijanih.

1. Načelo instrumenta tipa privlačenja MI:
   Ko je nemagnetiziran blag želez postavljen v magnetno polje, ga privlači k bobnu. Če je to pripeto k premikajočemu sistemu in skozi boben teče tok, ustvari magnetno polje, ki privlači železni del in ustvarja odmikajoči navor, zaradi katerega se kazalec premakne po lestvici.

2. Načelo instrumenta tipa odpornosti MI:
   Ko sta dva železna dela magnetizirana z isto polariteto, med njima nastane odpornost, ki ustvari odmikajoči navor, zaradi katerega se kazalec premakne.
   Prednosti instrumentov MI so, da lahko merijo AC in DC, so poceni, imajo nizke trenutne napake, so trdni itd. Predvsem se uporabljajo za merjenje AC, ker pri merjenju DC bodo večje napake zaradi histerze.

Elektrodinamometrični ampermetr

Ta se lahko uporablja za merjenje obeh, AC in DC tokov. Torej, ko imamo PMMC in MI instrumente za merjenje AC in DC tokov, se lahko pojavi vprašanje – "Zakaj potrebujemo Elektrodinamometrični ampermetr? Če lahko točno merimo tok z drugimi instrumenti?". Odgovor je, da elektrodinamometrični instrumenti imajo enako kalibracijo za AC in DC, torej, če je kalibriran z DC, lahko brez dodatne kalibracije merimo tudi AC.

Načelo elektrodinamometričnega ampermetra:
Tukaj imamo dva bobna, fiksni in premikajoči. Če skozi obe bobna teče tok, bo zaradi razvoja enakih in nasprotnih navorov ostal v ničelnem položaju. Če se nekako smer enega navora obrne, ker se smer toka v bobnu obrne, se ustvari unidirekcijski navor.
Za ampermetr je povezava serija in φ = 0
Kjer, φ je fazni kot.

Kjer,
I je količina toka, ki teče skozi vez v A.
M = medsebojna induktivnost bobnov.
Ni histerznih napak, uporabljajo se za merjenje AC in DC, glavni nedostatak je, da imajo nizko razmerje navora/debelosti, visoke trenutne izgube, so dražji od drugih merilnih instrumentov itd.

Rectifier ampermetr