Strömmätars arbetsprincip och typer av strömmätare

Introduktion av Ammeter

Som vi vet, är ordet "meter" förknippat med mätsystem. En meter är ett instrument som kan mäta en viss storhet. Som vi vet, är enheten för ström ampere. Ammeter betyder ampere-meter, vilket mäter ampervärde. Ampere är enheten för ström, så en ammeter är en meter eller ett instrument som mäter ström.

Arbetsprincip för ammeter

Den huvudsakliga principen för ammeter är att den måste ha en mycket låg motstånd och även induktiv reaktans. Varför behöver vi detta? Kan vi inte ansluta en ammeter parallellt? Svaret på denna fråga är att den har mycket låg impedans eftersom den måste ha ett mycket litet spänningsfall över sig och måste anslutas i seriekoppling eftersom strömmen är densamma i seriekretsen.

På grund av den mycket låga impedansen blir effektförlusten låg, och om den ansluts parallellt blir det nästan en kortslutningsväg och all ström kommer att flöda genom ammeter. Detta kan leda till att instrumentet brinner ut. Därför måste det anslutas i serie. För en idealisk ammeter måste den ha noll impedans så att den har noll spänningsfall över sig, vilket innebär att effektförlusten i instrumentet är noll. Men det idealiska är inte praktiskt uppnåeligt.

Klassificering eller typer av ammeter

Beroende på konstruktionsprincipen finns det många typer av ammeter, de är huvudsakligen –

1. Permanentmagnetisk rörlig spole (PMMC) ammeter.

2. Rörlig järn (MI) ammeter.

3. Elektrodynamometertyp ammeter.

4. Rektifieraretyp ammeter.

Beroende på dessa typer av mätningar vi gör, har vi -

1. DC ammeter.

2. AC ammeter.

DC ammeter är huvudsakligen PMMC-instrument, MI kan mäta både AC och DC strömmar, också elektrodynamometertyp termiskt instrument kan mäta DC och AC, induktionsmätare används generellt inte för ammeterkonstruktion på grund av deras högre kostnad, fel i mätning.

Beskrivning av olika typer av ammeter

PMMC ammeter

Princip PMMC ammeter:
När en strömledande ledare placeras i ett magnetfält verkar en mekanisk kraft på ledaren, om den är fäst vid ett rörligt system, med spolens rörelse, rör sig pekaren över skalan.
Förklaring: Som namnet antyder har det permanenta magneterna som används i denna typ av mätinstrument. Det är särskilt lämpligt för DC-mätning eftersom här är avvikelsen proportionell mot strömmen och om strömsriktningen ändras, kommer avvikelsen av pekaren också att ändras, så det används endast för DC-mätning. Denna typ av instrument kallas D Arnsonval-typ instrument. Det har fördelen med att ha linjär skala, låg energiförbrukning, hög precision. Den stora nackdelen är att endast DC-mängd kan mätas, högre kostnad osv.
Avvikningsmoment,

Där,
B = Fluxdensitet i Wb/m².
i = Ström genom spolen i Amp.
l = Längden av spolen i m.
b = Bredden av spolen i m.
N = Antal varv i spolen.
Utväxt av mätområde i en PMMC ammeter:
Det ser nu ganska extraordinärt ut att vi kan utvidga mätområdet i detta typ av instrument. Många av oss kommer tänka att vi måste köpa en ny ammeter för att mäta större mängd ström och många av oss kanske tänker att vi måste ändra konstruktionsfunktioner så att vi kan mäta högre strömmar, men det finns ingenting sådant, vi bara behöver ansluta en shunt motstånd parallellt och mätområdet för det instrumentet kan utvidgas, detta är en enkel lösning som erbjuds av instrumentet.

I figuren I = total ström som flyter i kretsen i Amp.
Ish är strömmen genom shuntresistorn i Amp.
Rm är ammeter-resistansen i Ohm.

MI ammeter

Det är ett rörligt järninstrument, används för både AC och DC, det kan användas för båda eftersom avvikelsen θ är proportionell mot kvadraten av strömmen, så oavsett strömsriktningen visar det riktad avvikelse, dessutom delas de in i två ytterligare sätt -

1. Attraktionstyp.

2. Avvisningstyp.

Dess momentekvation är:
Där,
I är den totala strömmen som flyter i kretsen i Amp.
L är självinduktansen av spolen i Henry.
θ är avvikelsen i radian.

1. Princip för attraktionstyp MI-instrument:
   När ett omagnetiserat mjukt järn placeras i ett magnetfält dras det till spolen, om ett rörligt system är fäst och ström passerar genom en spole, skapas ett magnetfält som drar järnstycket och skapar avvikningsmoment, vilket gör att pekaren rör sig över skalan.

2. Princip för avvisningstyp MI-instrument:
   När två järnstycken magnetiseras med samma polaritet genom att passera en ström uppstår avvisning mellan dem och denna avvisning producerar ett avvikningsmoment som gör att pekaren rör sig.
   Fördelarna med MI-instrument är att de kan mäta både AC och DC, billiga, låga friktionsfel, robusthet osv. De används huvudsakligen för AC-mätning eftersom fel vid DC-mätning blir större på grund av hysteres.

Elektrodynamometertyp ammeter

Detta kan användas för att mäta både AC och DC strömmar. Nu ser vi att vi har PMMC- och MI-instrument för mätning av AC och DC-strömmar, en fråga kan uppstå – "varför behöver vi Elektrodynamometer ammeter? Om vi kan mäta ström noggrant med andra instrument också?". Svaret är att elektrodynamometerinstrument har samma kalibrering för både AC och DC, dvs. om det är kalibrerat med DC, då kan vi också mäta AC utan att kalibrera igen.

Princip för elektrodynamometer ammeter:
Där har vi två spolar, nämligen fast och rörlig spola. Om en ström passerar genom båda spolar kommer den att stanna i nollposition p.g.a. utvecklingen av lika och motsatt moment. Om något, riktningen på ett moment vänds eftersom strömmen i spolen vänds, produceras ett unidirektionellt moment.
För ammeter är anslutningen en serieanslutning och φ = 0
Där, φ är fasvinkeln.

Där,
I är mängden ström som flyter i kretsen i Amp.
M = Mutuell induktans av spolen.
De har inga hysteresfelet, används för både AC- och DC-mätning, de stora nackdelarna är att de har lågt moment/vikt-förhållande, hög friktionsförlust, dyra än andra mätinstrument etc.

Rektifier ammeter

Princip för rektifier ammeter:
De används för AC-mätning som är ansluten till sekundären av en strömförstärkare, sekundärstr