Для измерения силы постоянного или переменного электрического тока используются амперметры. Графическое обозначение этого прибора на электрических схемах — круг с размещенной внутри буквой «А». Это измерительное устройство определяет силу электрического тока в амперах, миллиамперах или микроамперах. Подключается амперметр последовательно в разрыв цепи.
Применение амперметров:
Амперметры применяются в промышленности, в телекоммуникациях, лабораторных исследованиях и в других сферах деятельности для измерений постоянного или переменного электрического тока в диапазоне от единиц мкА до десятков кА. При этом величина измеряемого тока не должна превышать максимального значения шкалы прибора с учетом схемы подключения. В зависимости от предела измерений современные амперметры подразделяются на:
- микроамперметры;
- миллиамперметры;
- амперметры;
- килоамперметры.
Когда был изобретен амперметр?
Первые попытки измерения силы электротока были осуществлены в начале XIX века. В то время к проводнику, через который протекал электрический ток, подносили обычный компас. Судить о величине электротока позволяла величина угла отклонения магнитной стрелки.
Какие бывают амперметры?
В зависимости от типа амперметры делятся на устройства для измерения:
- постоянного тока;
- переменного тока.
Существуют следующие типы амперметров:
- магнитоэлектрические — служат для измерения малых величин постоянного электрического тока;
- электромагнитные — обеспечивают измерение переменного (частота 50 Гц) и постоянного тока;
- электродинамические — выполняют измерение переменного (частота до 200 Гц) и постоянного тока;
- термоэлектрические — предназначены для измерения величины переменного электрического тока высокой частоты;
- ферродинамические — представляют собой самопишущие приборы и применяются в автоматических системах измерения.
В зависимости от вида используемой шкалы эти приборы бывают:
- стрелочные;
- электронные (цифровые).
Принцип действия амперметра
В основе работы различных типов амперметров лежат разные принципы действия. Используемые методы измерения электрического тока в основном зависят от сферы применения прибора.
Принцип действия магнитоэлектрического амперметра основан на том, что постоянное магнитное поле и протекающий через обмотки рамки электрический ток вызывают возникновение крутящего момента. Протекание электротока через прибор вызывает движение стрелки. Последняя непосредственно связана с рамкой. Поэтому угол поворота стрелки прямо пропорционален амплитуде измеряемого электрического тока.
Конструкция электродинамического амперметра включает в себя неподвижную и подвижную катушки. Для измерения токов малой величины они соединяются последовательно, большой величины — параллельно. Стрелка крепится к подвижной катушке и двигается в результате взаимодействия между токами, протекающими в неподвижной и подвижной катушке.
В основе конструкции термоэлектрического амперметра лежит магнитоэлектрическое устройство с контактным или бесконтактным преобразователем. Последний представляет собой проводник с приваренной к нему термопарой. Проходя по преобразователю, электроток вызывает его нагревание, которое регистрируется термопарой. Возникающее при этом термическое излучение воздействует на магнитоэлектрическое устройство. Его рамка отклоняется на пропорциональный значению протекающего электрического тока угол.
Работа цифрового амперметра основана на аналого-цифровом преобразовании амплитуды измеряемого тока. Проходя через аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), сигнал квантуется по времени, а потом по уровню. Полученная информация преобразуется в цифровой вид и индицируется на табло.
Как рассчитать шунт для амперметра?
В случаях, когда требуется измерить электрический ток, превышающий максимальное значение шкалы амперметра, необходимо использовать шунт. Его сопротивление рассчитывается по следующей формуле:
Rш=(Rа*Iа)/(Iш-Iа)
При этом:
- Rш — искомое сопротивление шунта (в Омах);
- Rа – внутреннее сопротивление амперметра (в Омах);
- Iа — максимальная величина тока, измеряемая амперметром (в Амперах);
- Iш — ориентировочная величина измеряемого тока (в Амперах).
Внутреннее сопротивление амперметра
Для корректной работы величина внутреннего сопротивления амперметра должна быть на порядок меньше значения сопротивления цепи. В некоторых случаях такая информация отсутствует. Тогда следует измерить внутреннее сопротивление используемого амперметра. Для этого к источнику питания последовательно подключаются нагрузочное сопротивление и амперметр, а параллельно последнему включается чувствительный вольтметр. После включения схемы снимаются показания приборов. Величина внутреннего сопротивления амперметра определяется, как отношение показаний чувствительного вольтметра и амперметра.
