Принцип работы и виды амперметров

Амперметр — прибор для измерения силы тока в амперах. Шкалу амперметров градуируют в микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора. В электрическую цепь амперметр включается последовательно с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют. Поэтому, чем ниже внутреннее сопротивление амперметра (в идеале — 0), тем меньше будет влияние прибора на исследуемый объект, и тем выше будет точность измерения.

Для увеличения предела измерений амперметр снабжается шунтом (для цепей постоянного и переменного тока), трансформатором тока (только для цепей переменного тока) или магнитным усилителем (для цепей постоянного тока). Комплектное устройство из токоизмерительной головки и трансформатора тока специальной конструкции называется «токоизмерительные клещи».

Очень опасно пытаться использовать амперметр в качестве вольтметра (подключать его непосредственно к источнику питания), что может привести к коротким замыканиям!

Общая характеристика

По конструкции амперметры делятся:

• со стрелочной измерительной головкой без электронных схем;
• со стрелочной измерительной головкой с использованием электронных схем;
• с цифровым индикатором.

Приборы со стрелочной головкой

Наиболее распространены амперметры, в которых движущаяся часть прибора со стрелкой поворачивается на угол крена, пропорциональный величине измеряемого тока.

Амперметры бывают магнитоэлектрическими, электромагнитными, электродинамическими, тепловыми, индукционными, детекторными, термоэлектрическими и фотоэлектрическими.

Магнитоэлектрическими амперметрами измеряют силу постоянного тока; индукционными и детекторными — силу переменного тока; амперметры других систем измеряют силу любого тока. Самыми точными и чувствительными являются магнитоэлектрические и электродинамические амперметры.

Приборы со стрелочной головкой могут снабжаться дополнительными электронными схемами для усиления сигнала, подаваемого на головку (для измерения токов, существенно меньших чем ток полного отклонения головки, который для большинства магнитоэлектрических приборов составляет 50 мкА и более), защиты головки от перегруза и прочее.

Приборы с цифровым индикатором

В последнее время приборы со стрелочной измерительной головкой стали вытесняться приборами с цифровым индикатором на основе жидких кристаллов и светодиодов.

Принцип действия стрелочной измерительной головки

Принцип действия самых распространённых в амперметрах систем измерения:

• В магнитоэлектрической системе прибора крутящий момент стрелки создаётся благодаря взаимодействию между полем постоянного магнита и током, который проходит через обмотку рамки (вращающий момент). С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале. Угол поворота стрелки устанавливается при равенстве вращающего момента и момента пружины.
• В электромагнитной системе прибора вращающий момент стрелки создаётся между катушкой и подвижным ферромагнитным сердечником, к которому прикрепляется указательная стрелка.
• В электродинамической системе измерительная головка состоит из неподвижной и подвижной катушек, соединённых параллельно или последовательно. Взаимодействие между токами, которые проходят через катушки, вызывает отклонения подвижной катушки и соединённой с нею стрелки.

Во всех вышеуказанных системах угол поворота стрелки устанавливается при равенстве вращающего момента и момента сопротивления пружины.

Включение амперметра в электрическую цепь

В электрической цепи амперметр соединяется последовательно с нагрузкой, а при больших токах — через трансформатор тока, магнитный усилитель или шунт. Для измерения токов может также применяться милливольтметр и калиброванный шунт (первичные токи шунтов могут быть выбраны из стандартного ряда, вторичное напряжение стандартизировано — чаще всего 75 мВ). При высоких напряжениях (выше 1000 В) — в цепях переменного тока для гальванической развязки амперметров также применяют трансформаторы тока, а цепях постоянного тока — магнитные усилители.

Амперметры

Амперметры постоянного тока DQ (возможна поставка с первичной поверкой) Приборы имеют магнитоэлектрическую систему измерений. Класс точности 1.5. Габаритные размеры: 48×48×63 мм (DQ48), 72×72×63 мм (DQ72), 96×96×63 мм (DQ96), 144×144×63 мм (DQ144). Диапазоны измерения 0-1мА, 0(4)-20мА, 0-600мА, 0-40А. Для измерения больших токов используются милливольтметры серии DQ в комбинации с измерительными шунтами. Отклонение стрелки прибора 0-90° (для приборов серии -x) или 0-240° (для приборов серии -xс). Шкалы сменные, возможно изготовление шкал по желанию заказчика, в том числе цветных. Пример заказа: DQ96-хc 4-20мА пост.тока, шкала 0-10 бар / DQ72-х 0-20А пост.тока, прямое включение / DQ144-x 0-500А пост.тока, включение через шунт 500A/60mV, первичная поверка

D45 (для монтажа на DIN-рейку) Приборы имеют магнитоэлектрическую систему измерений и предназначены для установки на DIN-рейку. Класс точности 1.5. Габаритные размеры 85×45×63 мм. Диапазоны измерения 0-1мА, 0(4)-20мА, 0-600мА, 0-40А. Для измерения больших токов используются милливольтметры серии DQ в комбинации с измерительными шунтами. Отклонение стрелки прибора 0-90°. Шкалы сменные, возможно изготовление шкал по желанию заказчика, в том числе цветных. Пример заказа: D45-х 4-20мА пост.тока, шкала 0-200A

Амперметры переменного тока EQ (возможна поставка с первичной поверкой) Амперметры переменного тока EQ предназначены для измерения действующих значений силы тока. Приборы имеют электромагнитную систему измерений с подвижным сердечником. Класс точности 1.5. Габаритные размеры: 48×48×63 мм (EQ48), 72×72×63 мм (EQ72), 96×96×63 мм (EQ96), 144×144×63 мм (EQ144). Диапазон измерения: прямого включения до 25 А для EQ48; до 60 А для EQ72, 96, 144; через трансформатор тока (-/1 А, -/5 А) — определяется используемым трансформатором тока. Отклонение стрелки прибора 0-90°. Шкалы сменные, возможно изготовление шкал по желанию заказчика, в том числе цветных. Пример заказа: EQ96-х 0-500A перем.тока включение через трансформатор тока 500/5А / EQ72-х 0-40A перем.тока прямое включение, первичная поверка

BQ Амперметры BQ предназначены для измерения максимального и установившегося значений тока. Благодаря своей конструкции амперметр не реагирует на кратковременные изменения тока, а фиксирует его установившееся значение. Класс точности 3. Диапазон измерения через трансформатор тока (-/1 А, -/5 А): определяется используемым трансформатором тока. Приборы рассчитаны на длительную перегрузку током 1,2 Inom, при этом на шкале амперметра существует зона для индикации перегрузки. Шкалы сменные, возможно изготовление шкал по желанию заказчика, в том числе цветных. Пример заказа: BQ96-х 0-500A перем.тока включение через трансформатор тока 500/5А

BEQ Амперметр переменного тока BEQ предназначен для измерения действующего и максимального длительного значений тока. В одном корпусе объединены измерительные механизмы приборов EQ и BQ. Измерительная система тепловая с биметаллической пружиной и электромагнитная с подвижным сердечником. Класс точности 3. Диапазон измерения через трансформатор тока (-/1 А, -/5 А): определяется используемым трансформатором тока. Шкалы сменные, возможно изготовление шкал по желанию заказчика, в том числе цветных. Пример заказа: BEQ96-х 0-100A перем.тока включение через трансформатор тока 100/5А

VDQ96-sw Амперметры переменного тока VDQ96-sw предназначены для измерения действующих значений тока. Встроенный переключатель позволяет переключать прибор для измерения тока в любой из трех фаз, при этом обеспечивается безопасная коммутация трансформаторов тока – их вторичные обмотки остаются всегда замкнутыми. Класс точности 1.5. Габаритные размеры 96×96×63 мм (VDQ96). Диапазон измерения: через трансформатор тока (-/1 А, -/5 А) — определяется используемым трансформатором тока. Отклонение стрелки прибора 0-90°. Шкалы сменные, возможно изготовление шкал по желанию заказчика, в том числе цветных. Пример заказа: VDQ96-sw 0-500A перем.тока включение через трансформатор тока 500/5А

Е45 (для монтажа на DIN-рейку) Амперметры переменного тока E45 предназначены для измерения действующих значений силы тока. Приборы имеют электромагнитную систему измерений с подвижным сердечником. Класс точности 1.5. Габаритные размеры: 85×45×63 мм. Диапазон измерения: прямого включения до 25 А; через трансформатор тока (-/1 А, -/5 А) — определяется используемым трансформатором тока. Отклонение стрелки прибора 0-90°. Шкалы сменные, возможно изготовление шкал по желанию заказчика, в том числе цветных. Пример заказа: E45-х 0-400A перем.тока включение через трансформатор тока 400/5А / E45-х 0-10A перем.тока прямого включения

Вольтметр/амперметр постоянного тока 0-100В и 0-100А с шунтом.

Добрый день. Несколько слов про вольтметр, который вы видите на фото.

Честно говоря, до сих пор не пойму, почему не купил мультиметр… Наверное, понравился компактный размер и цветное табло, хороший диапазон измерений (от 0 до 100В и от 0 до 100А), однако, как показала практика, следовало посоветоваться с электриком).

Сам-то я с электроникой на «пошел ты на фиг», хотя ток иногда померить где-нибудь, скажем, на тестах тех же китайских блоков питания, было бы интересно…

В общем заказал. Вольтметр пришел в ПЭ пакетике с шунтом.

Инструкции не было, поэтому полез искать схему подключения. Нашел.

Решил померить ток в блоке питания своего телефона, для чего разобрал хаб, разрезал проводки и на скрутках (не паять же)) по-быстрому собрал.

Цифры зажглись.) Вольтаж еще, если и похож на правду, то вместо силы тока вольтметр показал какую-то ересь.
При подключении нагрузки — шнура телефона к USB хабу, тот вообще отказался заряжаться.
В общем, после нескольких дней колдований, я все-таки решил занести его на работу и отдать человеку с нехилыми радиотехническими знаниями.

Эксперт исследовал его, и даже нашел типовую схему в интернете.

Типовая схема. (сопротиления нет, встроенного шунта нет)

Оказалось, что данные вольтметры являются с одной стороны универсальными, а с другой — могут сильно отличаться друг от друга. Например, данная модель вольтметра вообще не может мерить силу тока без подключения шунта.

В описании на сайте написано, что можно подключать вольтметр напрямую при измерении токов до 10А, неправда, в этом вольтметре нет встроенного шунта, значит подключать придется по-любому через внешний шунт. Схема которую я нашел не подходит, электронщик нарисовал мне свою, как следует подключать этот вольтметр.

Как только я подключил по его схеме, телефон начал заряжаться, а вольтметр стал показывать вольтаж точно, но силу тока опять показывал в районе 50А.)

Без нагрузки

С нагрузкой

Причем реагировал на касание к корпусу и проводам на шунте.
Кстати, позже оказалось, что прибор чувствителен к собственному питанию. Хоть и написано, что его можно питать от 4,5В до 30В, на обычном китайском блоке питания 5В для телефона, показывал странные показания, при подключении 12В блока питания стал работать стабильно.

Электрик высказал мнение, что, вероятнее всего, данная модель не подходит для измерения маленьких токов. Также имеет значение сечение проводов, провода в моей «схеме» тонкие и неплотно прикручены к шунту.

В общем, эти вольтметры в какой-то мере универсальные, как я понял, их можно встроить в любой прибор или панель, скажем, в зарядное для авто аккумулятора, или даже в саму машину, чтобы отслеживать ток и напряжение на аккумуляторе, но для моих целей (измерять малые токи) эта модель не подходит.

Следовало прикупить подешевле и попроще, с диапазоном измерений до нескольких Ампер, например такой. У таких вольтметров и чувствительность была бы побольше и показания точнее для малых токов…

Электрик прибор похвалил, в нем есть калибровка показаний вольтажа и силы тока, но, поскольку машины у меня нет, вероятнее всего продам я его, и куплю попроще. А может и правда — лучше мультметр).

Всем спасибо за внимание, удачи в покупках.

Доработка амперметра переменного тока — RadioRadar

Измерительная техника

Главная  Радиолюбителю  Измерительная техника

---

Электромагнитные амперметры Э8025, Э8030, Э8031 обычно рассчитаны на измерение переменного тока в несколько десятков ампер. Они неприхотливы в эксплуатации, долговечны, не требуют обслуживания, не нуждаются в источнике питания. Для обычного домашнего применения такие измерители малоэффективны, поскольку бытовые электроприборы нечасто по отдельности или даже суммарно потребляют ток более 10…15 А. Однако если необходимо часто измерять переменный ток в сети 50 Гц меньшей силы, то такие амперметры несложно сделать более чувствительными.

Доработке подвергся амперметр Э8030, изначально рассчитанный на измерение переменного тока 20…50 А.

Для этого амперметр разбирают и с металлического основания снимают каркас с катушкой. Последняя намотана многослойной медной лентой и состоит из трёх витков. Вместо неё наматывают новую обмотку, которая должна содержать 37 витков жгута из свитых вместе десяти отрезков провода ПЭВ-2 0,27 или другого аналогичного (рис. 1). С такой катушкой амперметр будет измерять переменный ток 2…5 А (это значение выбрано, чтобы не изготавливать новую шкалу, но может быть и другим). При установке катушки на металлический каркас прибора не забудьте установить овальный металлический регулировочный рычаг (рис. 2,внизу справа).

Рис. 1. Новая обмотка катушки

Рис. 2. Овальный металлический регулировочный рычаг

Для калибровки прибора удобно применить понижающий трансформатор с габаритной мощностью от 90 В·А и вторичной обмоткой на 12 В. К ней подключают последовательную цепь, составленную из калибруемого прибора, образцового амперметра переменного тока и нагрузки, в качестве которой могут быть использованы лампы накаливания, мощные постоянные резисторы или реостат. У переделываемого амперметра середина шкалы соответствует значению около 3 А. Установив в цепи такой ток, переводят регулировочный рычаг в среднее положение и, отматывая поштучно витки с катушки, подводят стрелку амперметра к отметке шкалы 3 А. Добившись этого и увеличив ток в цепи до 5 А, перемещением регулировочного рычага устанавливают стрелку на соответствующую отметку шкалы. Обе регулировки частично взаимозависимы, поэтому их придётся повторить несколько раз. Для перемещения регулировочного рычага следует использовать немагнитный инструмент.

Закончив калибровку, выводы катушки максимально укорачивают и припаивают к контактным винтам. Готовую катушку необходимо пропитать лаком ХВ-784 или аналогичным. Вид амперметра в сборе показан на рис. 3.

Рис. 3. Вид амперметра в сборе

Такие измерители удобно применять для контроля работы различного оборудования в домашней мастерской, гараже. Например, можно вовремя отследить перегрузку в работе металло- и деревообрабатывающих станков.

Для переделки амперметров на больший ток число витков катушки пропорционально уменьшают, а суммарное сечение обмоточного провода увеличивают. Падение напряжения переменного тока на амперметре при переделке его на предел 5 А должно быть не более 0,3 В, т. е. рассеиваемая измерительной катушкой мощность не должна превышать 1,5 Вт. Иначе катушку следует перемотать проводом с большим сечением по меди. При эксплуатации таких и подобных амперметров следует учитывать, что они являются источником акустического шума, он тихий, но в ночное время в жилом помещении может быть заметен.

Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.

Дата публикации: 02.09.2015

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Измерение постоянного и переменного тока амперметром (ампервольтметром)

Величина потребления тока была названа именем французского математика и физика Андре-Мари Ампера. С тех пор нет в мире ни одной электротехники, у которой бы эта основная характеристика ни измерялась бы в амперах.

Сила ампера

Для информации. Сила ампера, с которой магнитное поле действует на проводник, является векторной величиной. Она имеет взаимно перпендикулярное направление вектору индукции. Для визуального представления взаимодействия физических величин ниже приведена картинка.

Прибор, который измеряет силу ампера, называется амперметром. В зависимости от пределов измерения, шкала такого прибора градуируется в микро-, милли-, кило,- амперах.

Виды приборов

Приборы классифицируются по роду тока, принципу действия, классу точности.

Род тока

Переменный

Устройство амперметра, подключаемое последовательно в электрическую цепь, пропускает через себя полный рабочий ток. При этом сопротивление амперметра должно быть достаточно низкое. Этот фактор заложен в основу принципа действия электрического измерителя.

Важно! Амперметр нельзя подключать параллельно в цепь, только последовательно. Ибо весь электроток потечет через него, в результате чего прибор может перегореть.

Амперметр переменного тока

В идеале прибор должен иметь нулевые сопротивление и падение напряжения, тогда потери мощности в электроустройстве будут равны нулю. Но такие идеальные условия практически недостижимы. Фактически, чем меньше импеданс, тем лучше совместимость устройств.

Постоянный

В низковольтных цепях с аккумуляторной батареей токи обычно измеряются высокочувствительными мини-устройствами – гальванометрами. Гальванометр – это устройство, используемое для обнаружения тока в цепи. При этом само устройство работает как электропривод. Оно производит вращательное движение указателя в ответ на электроток, протекающий через катушки в постоянном магнитном поле.

Измеритель силы ампера

Поскольку гальванометр является очень чувствительным инструментом, он не может измерять тяжелые токи. Чтобы преобразовать гальванометр в амперметр, используют очень слабое сопротивление, известное как «шунтирующее». Последнее подключается параллельно к гальванометру. Значение шунта регулируется таким образом, чтобы большая часть силы ампера проходила через шунт. Таким образом, гальванометр преобразуется и тогда может измерять тяжелые токи без полного отклонения. Вот что такое гальванометр. Также он служит базовым блоком ампервольтметра и других измерителей.

Принцип действия

Аналоговые

Магнитоэлектрические

Принцип работы стрелочного амперметра основан на взаимодействии проводника с магнитным полем. Проводник, прикрепленный к движущейся системе, представляет собой всем известную подвижную катушку. Соединенный с пружиной указатель перемещается по шкале под воздействием магнитоэлектрических сил. На картинке изображен схематически магнитоэлектрический прибор с элементами:

1. магнитом,
2. катушкой,
3. осью,
4. пружинами,
5. стрелкой,
6. шкалой.

Схема амперметра магнитоэлектрического

Такой прибор не универсален, поскольку используется только для измерения постоянного тока. Область применения магнитоэлектрических приборов широко распространяется на сферы промышленности и образования (в качестве компонентов лабораторных установок).

Преимущества:

• наличие линейной шкалы,
• низкое энергопотребление,
• высокая точность.

К сведению. Основной недостаток заключается в высокой стоимости.

Электромагнитные

Схема электромагнитных измерителей несложная. В корпусе могут находиться несколько сердечников (либо один), установленных на оси. В отличие от магнитоэлектрических моделей:

• в составе не имеют движущейся катушки;
• обладают меньшей чувствительностью и, следовательно, более низкой точностью.

Преимущества:

• С их помощью измеряются как постоянный, так и переменный ток. Это делает электроустройства универсальными и значительно расширяет сферу их применения;
• Низкозатратное энергопотребление при функционировании;
• Высокая чувствительность и точность измерений.

Электродинамические

Электродинамический амперметр устроен несколько более сложным образом, нежели предыдущие электроустройства. В нем есть две катушки: одна – неподвижная, а вторая – подвижная.

Приборы этого типа могут быть использованы для измерения как постоянного, так и переменного тока. Другим преимуществом является отсутствие ошибки гистерезиса. Основными недостатками являются низкий коэффициент вращающего момента, высокие потери на трение, выше, чем в других измерительных приборах.

Ферродинамические

Приборы аналогичны электродинамическим устройствам, но отличаются от них усиленным магнитным полем неподвижной обмотки за счет ферромагнитного магнитопровода. За счет этого увеличивается вращающий момент, повышается чувствительность, ослабляется влияние внешних магнитных полей, и уменьшается потребление электроэнергии.

На заметку. Точность ферродинамических измерителей невысокая.

Цифровые амперметры

Цифровые амперметры – это электроустройства без движущихся частей. В основе их принципа действия лежит использование интегратора для преобразования измеряемой физической величины в ее цифровой эквивалент. Многие цифровые аппараты имеют точность более чем 0,1 процента.

Цифровой амперметр постоянного тока бывает разного номинала: от 1 А до 200 А. Принцип действия электроустройства основан на падении напряжения.

Цифровое устройство

Класс точности

Класс точности представляет собой обобщенную характеристику, определяемую пределами допускаемых погрешностей измерения.

Как пользоваться амперметром

Имея дело с электротоком, следует предпринять все меры предосторожности для избежания травм вследствие короткого замыкания цепи. Для этого необходимо:

• выполнять работу в сухих местах;
• не допускать попадания влаги на электрическую цепь и электроприбор.

Важно! Перед выполнением работ следует ознакомиться со схемой электроснабжения, чтобы не допустить ошибок. Подключают в цепи постоянного тока плюс к положительному и минус отрицательному разъему устройства. Если схема с переменным током, то порядок подключения не имеет значения.

Подключение измерителя

Многие думают, что для измерения высоких токов нужно купить новый прибор или изменить конструкцию старого. Но ничего подобного, можно сделать из имеющегося устройство с необходимым диапазоном. Для этого применяют один из способов:

• параллельно подключают шунт сопротивления;
• включают электроприбор в цепь с применением трансформатора.

Амперметры – это модифицированные гальванометры. Они делятся по роду тока, принципу действия и классу точности. Принцип работы амперметра со стрелочным указателем заключается в отклонении стрелки линейной шкалы на величину, пропорциональную силе ампера. Для расширения своими руками диапазона измерения постоянного или переменного тока используйте трансформаторы или дополнительные шунты. В многопредельных ампервольтметрах, вольтметрах применяют более одного шунтирующего резистора.

Видео

Оцените статью: