Войти
Демонстрационная модель амперметра с подвижным железом. По мере увеличения тока через катушку плунжер втягивается дальше в катушку, и стрелка отклоняется вправо. амперметр (от амперметра) - это измерительный прибор используется для измерения тока в цепи . Электрические токи измеряются в амперах (А), отсюда и название. Приборы, используемые для измерения малых токов в миллиамперном или микроамперном диапазоне, обозначаются как миллиамперметры или микроамперметры. Ранние амперметры были лабораторными приборами, работа которых зависела от магнитного поля Земли. К концу 19 века были разработаны усовершенствованные инструменты, которые можно было устанавливать в любом положении и позволяющие производить точные измерения в электроэнергетических системах. Обычно он обозначается буквой «А» в цепи.
Амперметр из старого Penn Station терминал обслуживания в Нью-Йорке Связь между электрическим током, магнитными полями и физическими силами была впервые отмечена Гансом Кристианом Орстедом в 1820 году, который наблюдал стрелка компаса отклонилась от направления на север, когда в соседнем проводе протекал ток. касательный гальванометр использовался для измерения токов с использованием этого эффекта, где возвращающая сила, возвращающая указатель в нулевое положение, обеспечивалась магнитным полем Земли. Это сделало эти инструменты пригодными для использования только тогда, когда они были выровнены по полю Земли. Чувствительность инструмента была увеличена за счет использования дополнительных витков провода для увеличения эффекта - инструменты были названы «умножителями».
Слово реоскоп как детектор электрических токов было придумано сэром Чарльзом Уитстоном около 1840 г., но больше не используется для описания электрических инструментов. Слово «макияж» похоже на реостат (также придуманный Уитстоном), который был устройством, используемым для регулирования тока в цепи. Реостат - это исторический термин для обозначения переменного сопротивления, хотя в отличие от реоскопа все еще можно встретить.
Некоторые инструменты представляют собой панельные измерители, предназначенные для установки на какой-то панели управления. Из них плоский, горизонтальный или вертикальный тип часто называют измерителем кромки.
Провод, по которому измеряется ток.. Пружина, обеспечивающая возвращающую силу. Эта иллюстрация является концептуальной; в практическом измерителе стальной сердечник неподвижен, а передняя и задняя спиральные пружины проводят ток к катушке, которая поддерживается на прямоугольной бобине. Кроме того, полюса постоянного магнита представляют собой дуги окружности. Гальванометр Д'Арсонваля представляет собой амперметр с подвижной катушкой. Он использует магнитное отклонение, где ток, проходящий через катушку, помещенную в магнитное поле постоянного магнита, заставляет катушку двигаться. Современная форма этого инструмента была разработана Эдвардом Уэстоном, и в нем используются две спиральные пружины для обеспечения восстанавливающей силы. Равномерный воздушный зазор между железным сердечником и полюсами постоянного магнита делает отклонение измерителя линейно пропорциональным току. Эти счетчики имеют линейные шкалы. Основные движения измерителя могут иметь отклонение на полную шкалу для токов от примерно 25 микроампер до 10 миллиампер.
. Поскольку магнитное поле поляризовано, стрелка измерителя действует в противоположных направлениях для каждого направления тока. Таким образом, амперметр постоянного тока чувствителен к тому, с какой стороны он подключен; большинство из них отмечены положительным выводом, но некоторые из них имеют механизм с нулевым центром и могут отображать токи в любом направлении. Измеритель с подвижной катушкой показывает среднее (среднее значение) переменного тока через него, который равен нулю для переменного тока. По этой причине измерители с подвижной катушкой могут использоваться только для постоянного тока, а не для переменного тока.
Этот тип движения измерителя чрезвычайно распространен как для амперметров, так и для других измерителей, производных от них, таких как вольтметры и омметры.
подвижный Магнитные амперметры работают по существу по тому же принципу, что и движущаяся катушка, за исключением того, что катушка установлена в корпусе измерителя, а постоянный магнит перемещает стрелку. Амперметры с подвижным магнитом способны пропускать большие токи, чем инструменты с подвижной катушкой, часто несколько десятков ампер, потому что катушка может быть сделана из более толстого провода, и ток не должен переноситься волосковыми пружинами. Действительно, некоторые амперметры этого типа вообще не имеют волосковых пружин, а вместо этого используют фиксированный постоянный магнит для обеспечения восстанавливающей силы.
Электродинамический амперметр использует электромагнит вместо постоянного магнита механизма Д'Арсонваля. Этот прибор может реагировать как на переменный, так и на постоянный ток, а также показывает истинное среднеквадратичное значение для переменного тока. См. Ваттметр для альтернативного использования этого прибора.
циферблат старого подвижного железного амперметра с характерной нелинейной шкалой. Символ амперметра с подвижным железом находится в нижнем левом углу лицевой панели счетчика. В амперметрах с подвижным железом используется кусок железа, который перемещается под действием электромагнитной силы фиксированной катушки с проволокой. Счетчик с подвижным железом был изобретен австрийским инженером в 1884 году. Этот тип счетчика реагирует как на постоянный, так и на переменный ток (в отличие от подвижной катушки амперметр, работающий только на постоянном токе ). Железный элемент состоит из подвижной лопасти, прикрепленной к стрелке, и неподвижной лопасти, окруженной катушкой. Поскольку переменный или постоянный ток течет через катушку и индуцирует магнитное поле в обеих лопастях, лопатки отталкиваются друг от друга, и движущаяся лопасть отклоняется против восстанавливающей силы, создаваемой тонкими винтовыми пружинами. Отклонение движущегося железного счетчика пропорционально квадрату силы тока. Следовательно, такие измерители обычно имеют нелинейную шкалу, но железные части обычно изменяют форму, чтобы сделать шкалу достаточно линейной на большей части ее диапазона. Приборы с подвижным железом показывают значение RMS любого приложенного сигнала переменного тока. Амперметры с подвижным железом обычно используются для измерения тока в цепях переменного тока промышленной частоты.
В амперметре с горячим проводом ток проходит через провод, который расширяется при нагревании. Хотя эти инструменты имеют малое время отклика и низкую точность, они иногда использовались для измерения радиочастотного тока. Они также измеряют истинное среднеквадратичное значение для приложенного переменного тока.
Во многом так же, как аналоговый амперметр лег в основу множества производных измерителей, включая вольтметры, основным механизмом цифрового измерителя является механизм цифрового вольтметра, и другие типы счетчиков построены вокруг этого.
В цифровых амперметрах используется шунтирующий резистор для создания калиброванного напряжения, пропорционального протекающему току. Затем это напряжение измеряется цифровым вольтметром с помощью аналого-цифрового преобразователя (ADC); цифровой дисплей откалиброван для отображения тока через шунт. Такие инструменты часто калибруются для индикации среднеквадратичного значения только для синусоидальной волны, но во многих конструкциях будет отображаться истинное среднеквадратичное значение в пределах волны пик-фактора.
интегрирующий измеритель тока, калиброванный в ампер-часах или charge Существует также ряд устройств, называемых интегрирующими амперметрами. В этих амперметрах ток суммируется во времени, давая в результате произведение тока и времени; который пропорционален электрическому заряду, переносимому этим током. Их можно использовать для измерения энергии (чтобы получить энергию, необходимо умножить заряд на напряжение) или для оценки заряда батареи или конденсатора.
Пикоамперметр или пикоамперметр измеряет очень слабый электрический ток, обычно от пикоамперного диапазона на нижнем конце до миллиамперного диапазона на верхнем конце. Пикоамперметры используются для чувствительных измерений, когда измеряемый ток ниже теоретических пределов чувствительности других устройств, таких как Мультиметры.
Большинство пикоамперметров используют метод «виртуального короткого замыкания» и имеют несколько различных диапазонов измерения, которые необходимо переключать. между, чтобы охватить несколько декад измерения. Другие современные пикоамперметры используют сжатие логарифмов и метод «стока тока», который исключает переключение диапазона и связанные с ним скачки напряжения. Следует соблюдать особые требования к конструкции и использованию, чтобы уменьшить ток утечки, который может затруднить измерения, такие как специальные изоляторы и управляемые экраны. Триаксиальный кабель часто используется для подключения датчиков.
Большинство амперметров либо подключены последовательно с цепью, по которой проходит измеряемый ток (для малых дробных ампер), либо их шунтирующие резисторы подключены аналогичным образом последовательно. В любом случае ток проходит через счетчик или (чаще всего) через его шунт. Амперметры нельзя подключать напрямую к источнику напряжения, поскольку их внутреннее сопротивление очень низкое и может протекать избыточный ток. Амперметры рассчитаны на низкое падение напряжения на их выводах, намного меньше одного вольт; дополнительные потери в цепи, создаваемые амперметром, называются "нагрузкой" на измеряемую цепь.
Обычные измерительные механизмы типа Weston могут измерять максимум только миллиампер, потому что пружины и практичные катушки могут пропускать только ограниченные токи. Для измерения больших токов, резистор , называемый шунтом, помещается параллельно измерителю. Сопротивления шунтов находятся в диапазоне от целых до дробных миллиомов. Почти весь ток проходит через шунт, и лишь небольшая его часть проходит через счетчик. Это позволяет измерителю измерять большие токи. Обычно измеритель, используемый с шунтом, имеет полное отклонение (FSD) 50 мВ, поэтому шунты обычно рассчитаны на падение напряжения 50 мВ при прохождении их полного номинального тока.
Принцип переключения шунта Айртона Для создания многодиапазонного амперметра можно использовать селекторный переключатель для подключения одного из нескольких шунтов к измерителю. Это должен быть переключатель, который замыкает перед размыканием, чтобы избежать повреждающих скачков тока из-за движения счетчика при переключении диапазонов.
Лучшее устройство - это шунт Айртона или универсальный шунт, изобретенный Уильямом Э. Айртоном, который не требует включения перед размыканием. Это также позволяет избежать неточностей из-за контактного сопротивления. На рисунке, допустим, например, движение с полномасштабным напряжением 50 мВ и желаемыми диапазонами тока 10 мА, 100 мА и 1 А, значения сопротивления будут: R1 = 4,5 Ом, R2 = 0,45 Ом, R3 = 0,05 Ом. И если сопротивление движения составляет, например, 1000 Ом, R1 необходимо настроить на 4,525 Ом.
Переключаемые шунты редко используются для токов выше 10 ампер.
Амперметр с нулевым центром Амперметр с нулевым центром используются для приложений, требующих измерения тока с обеими полярностями, что является обычным для научного и промышленного оборудования. Амперметры с нулевым центром также обычно устанавливаются последовательно с батареей. В этом случае зарядка батареи отклоняет иглу в сторону одной стороны шкалы (обычно это правая сторона), а разряд батареи отклоняет иглу в другую сторону. Специальный тип амперметра с нулевым центром для проверки высоких токов в легковых и грузовых автомобилях имеет поворотный стержневой магнит, который перемещает указатель, и фиксированный стержневой магнит, чтобы удерживать указатель в центре без тока. Магнитное поле вокруг провода, по которому проходит измеряемый ток, отклоняет движущийся магнит.
Поскольку амперметр шунт имеет очень низкое сопротивление, ошибочное подключение амперметра параллельно источнику напряжения вызовет короткое замыкание, в лучшем случае сработает предохранитель, возможно повреждение прибора и проводки и нанесение травм наблюдателю.
В цепях переменного тока трансформатор тока преобразует магнитное поле вокруг проводника в небольшой переменный ток, обычно 1 А или 5 А при полном номинальном токе, которые легко читаются с помощью метра. Аналогичным образом были созданы точные бесконтактные амперметры переменного / постоянного тока с использованием датчиков магнитного поля эффекта Холла. Портативный портативный амперметр с зажимами - это обычный инструмент для обслуживания промышленного и коммерческого электрического оборудования, который временно закрепляется на проводе для измерения тока. Некоторые современные типы имеют пару параллельных магнитомягких зондов, которые размещаются по обе стороны от проводника.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Амперметрами. |
