Принцип роботи амперметра та види амперметрів

Вступ до амперметра

Як відомо, слово "метр" пов'язане з системою вимірювання. Метр - це прилад, який може вимірювати певну величину. Як відомо, одиниця струму - це ампер. Амперметр означає ампер-метр, який вимірює значення ампера. Ампер - це одиниця струму, тому амперметр - це прилад, який вимірює струм.

Принцип роботи амперметра

Основний принцип амперметра полягає в тому, що він має мати дуже низьку опір та індуктивну реактивну опір. Тепер, чому нам потрібно це? Чи не можна підключити амперметр паралельно? Відповідь на це питання полягає в тому, що він має дуже низький імпеданс, оскільки він повинен мати дуже низьке значення напруги на своїх кінцях і повинен бути підключений послідовно, оскільки струм у послідовному контурі однаковий.

Також через дуже низький імпеданс втрати енергії будуть невеликими, і якщо він підключений паралельно, він стає майже короткозамкненим шляхом, і весь струм пройде через амперметр, що може призвести до перегоріння приладу через надмірний струм. Тому через цю причину його повинно підключати послідовно. Для ідеального амперметра він повинен мати нульовий імпеданс, щоб напруга на його кінцях була нульовою, і втрати енергії в приладі були нульові. Але ідеальне виконання неможливо на практиці.

Класифікація або типи амперметрів

Залежно від принципу побудови, існує багато типів амперметрів, основні з них -

1. Амперметр з постійним магнітом та рухомою катушкою (PMMC).

2. Амперметр з рухомим залізом (MI).

3. Електродинамометричний амперметр.

4. Амперметр з выпрямителем.

Залежно від типу вимірювання, ми маємо -

1. DC амперметр.

2. AC амперметр.

DC Ammeter в основному PMMC прилади, MI може вимірювати як пряму, так і змінний струм, також електродинамометричні термічні прилади можуть вимірювати DC та AC, індукційні лічильники не використовуються для будівництва амперметрів через їх високу вартість та неточність вимірювання.

Опис різних типів амперметрів

PMMC Амперметр

Принцип PMMC Амперметр:
Коли провідник, що носить струм, розташований у магнітному полі, на провідник діє механічна сила, якщо він прикріплений до рухомої системи, з рухом катушки, стрілка переміщується по шкалі.
Пояснення: Як видно з назви, в цьому типі вимірювальних приладів використовуються постійні магніти. Він особливо підходить для вимірювання DC, оскільки тут відхилення пропорційне струму, і якщо напрямок струму змінюється, відхилення стрілки також змінюється, тому він використовується лише для вимірювання DC. Цей тип приладу називається D Arnsonval. Він має велику перевагу у вигляді лінійної шкали, низького споживання енергії, високої точності. Основні недоліки - вимірювання лише DC величин, висока вартість тощо.
Торкаюча сила,

Де,
B = Плотність потоку в Вб/м².
i = Струм, що проходить через катушку, в А.
l = Довжина катушки в м.
b = Ширина катушки в м.
N = Кількість обмоток в катушці.
Розширення діапазону в PMMC Амперметр:
Тепер це здається дуже надзвичайним, що ми можемо розширити діапазон вимірювання в цьому типі приладу. Багато хто подумає, що нам потрібно купити новий амперметр для вимірювання більшої кількості струму, і багато хто подумає, що нам потрібно змінити конструктивні особливості, щоб ми могли вимірювати більші струми, але нічого подібного, нам просто потрібно під'єднати паралельний резистор-шунт, і діапазон цього приладу можна розширити, це просте рішення, запропоноване приладом.

На малюнку I = загальний струм, що проходить в контурі, в А.
Ish - струм через резистор-шунт в А.
Rm - опір амперметра в Ом.

MI Амперметр

Це прилад з рухомим залізом, використовується для DC та AC, його можна використовувати для обох, оскільки відхилення θ пропорційне квадрату струму, таким чином, незалежно від напрямку струму, він показує напрямкове відхилення, крім того, вони класифікуються ще двома способами-

1. Тип притягування.

2. Тип відштовхування.

Його рівняння моменту:
Де,
I — загальний струм, що протікає у контурі, у амперах.
L — власна індуктивність котушки у генрі.
θ — відхилення у радіанах.

1. Принцип роботи приладу з магнітоелектричним механізмом (тип притягування):
   Коли незамагнічений м’який залізний деталь розташований у магнітному полі, він притягується до котушки, якщо до неї прикріплена рухома система і через котушку проходить струм, він створює магнітне поле, яке притягує залізну деталь і створює відхиляючий момент, в результаті чого показчик переміщується по шкалі.

2. Принцип роботи приладу з магнітоелектричним механізмом (тип відштовхування):
   Коли два залізних деталі намагнічувуються з однаковою полярністю за допомогою проходження струму, між ними виникає відштовхування, і це відштовхування створює відхиляючий момент, завдяки якому переміщується показчик.
   Переваги приладів з магнітоелектричним механізмом полягають у тому, що вони можуть вимірювати як пряму, так і перетворену струм, дешеві, мають невелику помилку від тертя, стійкість тощо. Вони використовуються переважно для вимірювання перетвореного струму, оскільки при вимірюванні прямих струмів помилка буде більшою через гістерезис.

Електродинамометровий амперметр

Цей прилад можна використовувати для вимірювання як прямих, так і перетворених струмів. Тепер, коли у нас є PMMC та MI прилади для вимірювання прямих та перетворених струмів, може виникнути питання – "чому нам потрібен електродинамометровий амперметр? Якщо ми можемо точно виміряти струм за допомогою інших приладів?". Відповідь полягає в тому, що електродинамометрові прилади мають однакову калібрування для обох типів струму, тобто, якщо він калібрується на прямий струм, то без додаткового калібрування ми можемо вимірювати перетворений струм.

Принцип роботи електродинамометрового амперметра:
У нас є дві котушки, фіксована та рухома. Коли струм проходить через обидві котушки, вони залишаються в нульовому положенні через формування рівних і протилежних моментів. Якщо якось напрямок одного моменту змінюється, оскільки струм у котушці змінюється, створюється однонаправлений момент.
Для амперметра підключення є серійним, φ = 0
Де, φ — кут фази.

Де,
I — величина струму, що протікає у контурі, у амперах.
M = взаємна індуктивність котушки.
Вони не мають помилок гістерезису, використовуються для вимірювання як прямих, так і перетворених струмів, основні недоліки полягають у низькому співвідношенні момент/вага, високих втрат від тертя, високій вартості порівняно з іншими вимірювальними приладами тощо.

Амперметр-прямокутник

Принцип роботи амперметра-прямокутника:
Вони використовуються для вимірювання перетвореного струму, які підключаються до вторинної обмотки трансформатора струму, вторинний струм набагато менший за первинний і під'єднаний до містового прямокутника, який під'єднаний до амперметра з рухомою котушкою.

Переваги:

1. Також може використовуватися на високій частоті.

2. Рівномірна шкала для більшості діапазонів.

Недоліки пов'язані з помилками через зниження чутливості при спадку температури під час роботи від сумісного струму.

Заява: Поважайте оригінал, добрих статей варто поширювати, якщо є порушення авторських прав, будь ласка, зверніться для видалення.