Princip rada ampermetra i vrste ampermetara

Uvod u ampermetar

Kao što znamo, reč "merač" je povezana sa sistemom merenja. Merač je instrument koji može mjeriti određenu količinu. Kao što znamo, jedinica za struju je Amper. Ampermetar znači Amper-merač koji mjeri vrednost ampera. Ampere su jedinice struje, pa je ampermetar merač ili instrument koji mjeri struju.

Načelo rada ampermetra

Glavno načelo ampermetra je da mora imati veoma nisku otpornost i induktivnu reaktivitet. Sada, zašto nam to treba? Ne možemo li povezati ampermetar paralelno? Odgovor na ovo pitanje je da ima veoma niski impedans jer mora imati veoma malu pad napona preko njega i mora biti povezan serijskim spojem jer je struja ista u serijskom krugu.

Takođe, zbog veoma niskega impedansa, gubitak snage će biti nizak, a ako se poveže paralelno, postaje gotovo kratki spoj i sva struja će proticati kroz ampermetar, kao rezultat čega može doći do visokih struja i instrument može sagorjeti. Zbog ovog razloga, mora biti povezan serijalno. Za idealni ampermetar, mora imati nula impedans tako da ima nula pad napona preko njega, tako da je gubitak snage u instrumentu nula. Međutim, ideal nije praktično dostižan.

Klasifikacija ili vrste ampermetara

Zavisno o principu konstrukcije, postoje mnoge vrste ampermetara koje dobijamo, a one su uglavnom –

1. Stalni magnet pokretni bobinasti (PMMC) ampermetar.

2. Pokretni željezni (MI) ampermetar.

3. Elektrodinamometarski tip ampermetra.

4. Rectifier tip ampermetra.

Zavisno o vrsti merenja koju obavljamo, imamo -

1. DC ampermetar.

2. AC ampermetar.

DC ampermetri su uglavnom PMMC instrumenti, MI mogu meriti i AC i DC struje, takođe termički instrumenti elektrodinamometarskog tipa mogu meriti DC i AC, indukcijski merilnici se općenito ne koriste za izradu ampermetara zbog više cene i netočnosti u merenju.

Opis različitih vrsta ampermetara

PMMC ampermetar

Princip PMMC ampermetra:
Kada se vodilac struje stavi u magnetno polje, mehanička sila deluje na vodilac, a ako je pričvršćen na pokretni sistem, sa kretanjem bobine, kazaljka se kreće po ljestvici.
Objašnjenje: Kao što naziv sugerira, ima stalne magnete koji se koriste u ovom tipu merilnih instrumenata. Posebno je prilagođen za merenje DC jer je tu defleksija proporcionalna struji, pa ako se smer struje promeni, defleksija kazaljke će se takođe promeniti, pa se koristi samo za merenje DC. Ovaj tip instrumenta zove se D Arnsonval tip instrumenta. Ima veliku prednost linearne ljestvice, niske potrošnje snage, visoke tačnosti. Glavna nedostatak je da može meriti samo DC količine, veću cenu itd.
Defleksiona torza,

Gdje,
B = Gustomerna fluksa u Wb/m².
i = Struja koja teče kroz bobinu u Amperima.
l = Dužina bobine u metrima.
b = Širina bobine u metrima.
N = Broj zavojaka u bobini.
Proširenje opsega u PMMC ampermetru:
Sada izgleda izuzetno da možemo proširiti opseg merenja u ovom tipu instrumenta. Mnogi od nas će misliti da moramo kupiti novi ampermetar za merenje veće količine struje, a mnogi od nas bi mogli misliti da moramo promeniti konstrukciona osobina kako bismo mogli meriti veće struje, ali ništa takvo, samo treba povezati shunt otpornost paralelno i opseg tog instrumenta može biti proširen, ovo je jednostavno rešenje koje pruža instrument.

Na slici I = ukupna struja koja teče u krugu u Amperima.
Ish je struja kroz shunt otpornik u Amperima.
Rm je otpornost ampermetra u Ohmima.

MI ampermetar

To je instrument sa pokretnim željezom, korišćen za AC i DC, može se koristiti za obe jer je defleksija θ proporcionalna kvadratu struje, pa bez obzira na smer struje, pokazuje smernu defleksiju, dalje su klasifikovani na dva načina -

1. Tip privlačenja.

2. Tip odbijanja.

Jednačina torze je:
Gdje,
I je ukupna struja koja teče u krugu u Amperima.
L je samoindukcija bobine u Henryevima.
θ je defleksija u Radijanima.

1. Princip tipa privlačenja MI instrumenta:
   Kada se nemagnetiziran mekan željezo stavi u magnetno polje, privlači se ka bobini, ako je pričvršćen pokretni sistem i struja prođe kroz bobinu, stvara se magnetno polje koje privlači željezni komad i stvara defleksionu torzu kao rezultat čega se kazaljka kreće po ljestvici.

2. Princip tipa odbijanja MI instrumenta:
   Kada se dva željezna komada magnetizuju sa istim polom prolaskom struje, dolazi do odbijanja između njih i to odbijanje proizvodi defleksionu torzu zbog koje se kazaljka kreće.
   Prednosti MI instrumenta su da mogu meriti i AC i DC, jeftini, niske greške trenja, otpornost itd. Pre uglavnom se koriste za merenje AC jer će kod merenja DC greške biti veće zbog histerezisa.

Elektrodinamometarski tip ampermetra

Ovaj se može koristiti za merenje i AC i DC struje. Sada vidimo da imamo PMMC i MI instrumente za merenje AC i DC struje, može se postaviti pitanje - "zašto nam treba Elektrodinamometarski ampermetar? Ako možemo tačno meriti struju i drugim instrumentima?". Odgovor je Elektrodinamometarski instrumenti imaju istu kalibraciju za AC i DC, tj. ako je kalibrisan sa DC, onda možemo meriti AC bez ponovne kalibracije.

Princip Elektrodinamometarskog tipa ampermetra:
Tamo imamo dvije bobine, fiksnu i pokretnu. Ako struja prođe kroz obje bobine, ostace u nuli poziciji zbog razvoja jednakih i suprotne torze. Ako se somehow, smer jedne torze promeni kao i struja u bobini, proizvodi se unidirekciona torza.
Za ampermetar, veza je serijska i φ = 0
Gdje, φ je fazni ugao.

Gdje,
I je količina struje koja teče u krugu u Amperima.
M = Mutualna induktivnost bobine.
Nemaju grešku histerezisa, koriste se za merenje i AC i DC, glavne nedostaci su da imaju nizak omjer torze i težine, visoki gubitak trenja, skuplji od drugih merilnih instrumenata itd.

Rectifier ampermetar