Магнитоэлектрический амперметр – —

Содержание

Амперметры. Виды и работа. Устройство и применение. Особенности

Чтобы измерить силу тока в некоторой электрической цепи, существуют приборы, называемые амперметры. Они включаются в цепь по последовательной схеме. Внутреннее сопротивление амперметров очень мало, поэтому такое измерительное устройство не влияет на параметры электрического тока измеряемой цепи. Единицей измерения силы тока является ампер.

Шкалы приборов могут градуироваться в различных долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Соответственно такие приборы называют микроамперметрами, миллиамперметрами и т.д. Чтобы расширить пределы измерений, амперметры включают в цепь с применением трансформатора, либо в параллели с шунтом. В этом случае только небольшая часть тока будет протекать через амперметр, а основная часть тока пойдет через шунт.

Для крепления шунта к амперметру применяются специальные гайки. Запрещается подключать шунт к амперметру при включенном питании электрической сети. Полярность прибора при подключении также имеет большое значение. Если перепутать полярность, то стрелка прибора будет уходить в другую сторону, а цифровой амперметр, покажет отрицательную величину.

Виды амперметров

Точность показаний прибора зависит от принципа действия и вида устройства.

Существует два основных вида амперметров:
  1. Аналоговые.
  2. Цифровые.
Первый вид в свою очередь делится на следующие устройства:
  • Магнитоэлектрические.
  • Электромагнитные.
  • Электродинамические.
  • Ферродинамические.
По виду измеряемого тока амперметры делятся:
  • Для переменного тока.
  • Для постоянного тока.

Существуют и другие специализированные приборы для измерения тока, которые применяются в узконаправленных областях, и не распространены так широко, как перечисленные выше.

Конструктивные особенности и работа
Магнитоэлектрические амперметры

Принцип действия такого вида прибора основывается на взаимодействии магнитного поля магнита и подвижной катушки, находящейся в корпусе прибора.

Достоинствами такого амперметра является низкое потребление электроэнергии при функционировании, высокая чувствительность и точность измерений. Все магнитоэлектрические амперметры оснащены равномерной градуировкой шкалы измерений. Это позволяет произвести измерения с высокой точностью.

К недостаткам магнитоэлектрического амперметра относится его сложность внутренней конструкции, наличие движущейся катушки. Такой прибор не является универсальным, так как он действует только для постоянного тока.

Несмотря на недостатки, магнитоэлектрический вид прибора широко применяется в различных областях промышленности, в лабораторных условиях.

Электромагнитные

Амперметры с электромагнитным принципом работы не имеют в своем устройстве движущейся катушки, в отличие от магнитоэлектрических моделей. Устройство их значительно проще. В корпусе находится специальное устройство и один или несколько сердечников, которые установлены на оси.

Электромагнитный амперметр имеет меньшую чувствительность, по сравнению с магнитоэлектрическим прибором. А значит, точность его измерений будет ниже. Преимуществами таких приборов является универсальность работы. Это означает, что они могут измерять силу тока как в цепи постоянного, так и переменного тока. Это значительно расширяет его сферу применения.

Электродинамические

Метод работы таких приборов заключается во взаимодействии электрических полей токов, которые проходят по электромагнитным катушкам. Конструкция прибора состоит из подвижной и неподвижной катушки. Универсальная работа на любом виде тока является основным достоинством электродинамических амперметров.

Из недостатков стоит выделить большую чувствительность, так как они реагируют даже на незначительные магнитные поля, расположенные в непосредственной близости к ним. Подобные поля способны создавать для электродинамических приборов большие помехи, поэтому такие амперметры применяют только в защищенном экраном месте.

Ферродинамические

Такие приборы, обладают наибольшей эффективностью и точностью измерений. Магнитные поля, расположенные рядом с прибором, не оказывают на него заметного влияния, поэтому нет необходимости в установке дополнительных защитных экранов.

Конструкция такого амперметра включает в себя замкнутый ферримагнитный провод, а также сердечник и неподвижную катушку. Такое устройство позволяет повысить надежность работы прибора. Поэтому ферродинамические виды амперметров чаще всего используются в военной промышленности и оборонных учреждениях. К его преимуществам также можно отнести удобство и простоту пользования, точность всех измерений, по сравнению с ранее рассмотренными видами приборов.

Цифровые

Кроме рассмотренных приборов, существует цифровой вид амперметров. В настоящее время они все шире используются в различных сферах производства, а также в бытовых условиях. Такая популярность цифровых приборов связана с удобством пользования, небольшими размерами и точными измерениями. Вес прибора также очень незначительный.

Цифровые модификации используют в различных условиях, он невосприимчив к вибрациям, в отличие от механических аналоговых приборов.

Цифровые приборы, не боятся незначительных механических ударов, которые возможны от работающего рядом оборудования. Расположение в вертикальной или горизонтальной плоскости прибора не имеет влияния на его работоспособность, так же как изменение температуры и давления. Поэтому такой прибор применяют в условиях внешней среды.

Измерение переменного и постоянного тока

Все рассмотренные приборы способны измерять постоянный ток. Однако иногда требуется измерить силу переменного тока. Если у вас для этого нет отдельного амперметра, то можно собрать элементарную схему.

Существуют и специальные приборы, измеряющие переменный ток. Оптимальным выбором прибора будет мультиметр, в котором имеется возможность измерения переменного тока.

Чтобы выполнить правильное измерение, необходимо определить вид тока, то есть, переменный ток в сети, или постоянный. В противном случае измерение будет ошибочным.

Общий принцип действия амперметра

Если рассматривать классический принцип работы амперметра, то его действие заключается в следующем.

На оси кронштейна вместе с постоянным магнитом расположен стальной якорь с закрепленной на нем стрелкой. Воздействуя на якорь, постоянный магнит передает ему магнитные свойства. В этом случае позиция якоря находится вдоль силовых линий, проходящих вдоль магнита.

Такая позиция якоря определяет нулевое расположение стрелки по градуированной шкале. При протекании тока от генератора или другого источника по шине, возле нее возникает магнитный поток. Силовые линии этого потока в точке расположения якоря направлены под прямым углом к силовым линиям магнита.

Магнитный поток, образованный электрическим током, действует на якорь, который стремится повернуться на 90 градусов. В этом ему мешает магнитный поток, образованный в постоянном магните. Сила взаимодействия двух потоков зависит от направления и величины электрического тока, протекающего по шине. На эту величину и происходит отклонение стрелки прибора от нуля.

Сфера применения

Цифровые и аналоговые амперметры, используются в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Особенно широко они применяются в энергетической отрасли промышленности, радиоэлектронике, электротехнике. Также их могут использовать в строительстве, в автомобильном и другом транспорте, в научных целях.

В бытовых условиях прибор также часто используется обычными людьми. Амперметр полезно иметь с собой в автомобиле, на случай выявления неисправностей электрооборудования в пути.

Аналоговые приборы до сих пор также применяются в различных областях жизни. Их преимуществом является то, что для работы не требуется подключение питания, так как они пользуются электричеством от измеряемой цепи. Также их удобство состоит в отображении данных. Многим людям привычнее смотреть за стрелкой. Некоторые устройства оснащены регулировочным винтом, который позволяет точно настроить стрелку на нулевое значение. Инертность работы прибора отрицательно влияет на его применяемость, так как для стрелки необходимо время для нахождения устойчивой позиции.

Как выбрать

Для более точных измерений следует выбирать прибор сопротивлением до 0,5 Ом. Лучше, если зажимы контактов будут покрыты специальным антикоррозийным слоем.

Корпус должен быть качественного изготовления, без повреждений, желательно герметичного исполнения, для предотвращения проникновения влаги. Это продлит его срок службы и повысит точность показаний.

Наиболее удобный вид амперметра – это цифровой. Хотя в настоящее время более популярными являются мультиметры, в состав которых также входит функция измерения тока.

Запрещается подключение амперметра в сеть напрямую без нагрузки, во избежание выхода его из строя. При измерениях нельзя прикасаться к неизолированным токоведущим элементам прибора, так как возможен удар электрическим током. При работе с амперметром следует соблюдать осторожность и внимательность.

Похожие темы:

electrosam.ru

Амперметр. Виды и работа. Применение и особенности

Амперметр применяется для снятия показания силы тока. Данный прибор может работать с любым потребителем, по которому осуществляется передача электричества. Непосредственное подключение в электроцепь осуществляется последовательно с тем отрезком, с которого нужно снять показания. Сила тока измеряется количеством электронов, способных пройти через проводник за определенное время. Устройство названо в честь единицы измерения принятой в физике – ампер. Прибор способен измерять раздробленные частицы данного показателя, такие как мкА – микроампер, мА – миллиампер и кА – килоампер.

Применяемые типы амперметров

Существует около десятка устройств амперметра действующих по различному принципу. Большинство из них слишком затратные для производства или не точны, поэтому не нашли своего применения. Фактически все амперметры можно разделить на аналоговые (механические) и цифровые. Среди аналоговых устройств, которые нашли широкое применение можно отметить:

  • Магнитоэлектрический.
  • Электромагнитный.
  • Термоэлектрические.
  • Электродинамический.
  • Ферродинамический.

Механические устройства требовательны к условиям хранения. Они не переносят встряски. Для получения точных данных корпус аналогового амперметра должен быть размещен правильно. Любые отклонения от нормы утяжелят стрелку, и она будет немного сдвигаться, давая неверные показатели.

Магнитоэлектрический амперметр

Данный тип устройств является одним из самых первых, которые были изобретены. Принцип их действия заключается в измерении взаимодействия между катушкой закрепленной неподвижно и магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом, установленным в корпусе прибора.

Такие устройства отличаются минимальным потреблением мощности, что обеспечивает достаточный уровень чувствительности и минимальный коэффициент отклонения. Подобные амперметры оснащены равномерной шкалой, между отметками, которой всегда одинаковое расстояние. Длительное время такие приборы были самыми лучшими, но сейчас появились и более простые в изготовлении, поэтому магнитоэлектрические амперметры начали уступать.

Магнитоэлектрические амперметры могут работать только с постоянным током, поэтому их обычно применяют для измерения характеристик в электрооборудовании автомобилей и другой техники. Такие устройства нашли применение в лабораториях и на промышленных предприятиях, где применяется постоянный ток.

Электромагнитные амперметры

Данная категория приборов не имеет плавающей обмотки с сердечником как предыдущая. Электромагнитное устройство одно из самых простых. Внутри корпуса используется несложный механизм и сердечник, установленный на ось. В зависимости от силы тока сердечник, который фиксируется к стрелке, отодвигается в сторону, указывая на шкалу с цифровым отображением измерений. Низкая себестоимость таких приборов сделала их часто используемыми, но они обладают низкой точностью. Их обычно выбирают для сетей постоянного тока, а также переменного с частотой до 50 Гц.

Термоэлектрические амперметры

Применяются для цепей с высокой частотой тока. В корпусе приборов имеется магнитоэлектрический механизм, который состоит из проводки с припаянной термопарой. При прохождении тока происходит подогрев жил проводов. Чем сильнее сила, тем выше поднятие температуры. По данному показателю специальный механизм проводит перевод нагрева в показатель тока.

Электродинамические амперметры

Реагирует на взаимодействие полей тока, которые протекают по катушкам. Одна из них закреплена неподвижно, а вторая может двигаться. Устройство является универсальным, поэтому покупается довольно часто. Его можно встретить в лабораториях, где требуется очень точное измерение. Недостаток электродинамических амперметров заключается в чрезмерной чувствительности. Прибор буквально реагирует на любые магнитные поля. В результате помех точно определить силу тока без использования экранирования довольно сложно.

Электродинамические приборы используется для постоянных и переменных цепей, в которых частота доходит до 200 Гц. Обычно этот тип выбирают для проведения контрольной поверки других амперметров, в связи с высокой чувствительностью.

Ферродинамические амперметры

Амперметр данного типа является самым лучшим среди механических. Они обеспечивают максимальную точность и эффективность. Такие приборы не реагируют на сторонние источники магнитного поля. Благодаря этому нет необходимости в постоянной установке дополнительного экрана. Прибор состоит из ферримагнитного замкнутого провода. В корпусе находится закрепленная катушка и сердечник. Приборы данного типа самые дорогие, поэтому применяются не слишком часто.

Цифровые амперметры

Самыми современными и удобными являются цифровые амперметры. Они не имеют стрелок, которые постоянно колеблются. Такие устройства оснащаются дисплеем, на который выводятся цифры отображающие силу тока в амперах. При этом они дают вполне точные показания. К немаловажным преимуществом цифровых моделей относятся их нечувствительность к вибрациям и встряске, как в механических. Благодаря этому можно проводить измерение силы тока в автомобильной проводке на ходу, не останавливая машину. Многие цифровые модели оснащены влагозащитным и противоударным корпусом, что делает их более устойчивыми для эксплуатации в сложных условиях. Поскольку устройство не имеет стрелки, то его можно размещать горизонтально, вертикально или под углом. Направление прибора при снятии замеров никак не влияет на получаемый результат.

Правильное подключение амперметра для измерения

Для того чтобы снять показания силы тока необходимо подключить амперметр в цепь. Для этого участок, который нуждается в проведении измерения, должен быть сначала обесточен. Амперметр подключается специальными зажимами к проводам цепи. При этом требуется строго соблюсти полярность, поскольку в противном случае показания будут неверными.

Для точного измерения нужно провести подключение в обход определенного участка цепи с нагрузкой, которую создает шунт. После того как амперметр будет подключен к цепи шунтом и полярность будет проверена, можно подключить ранее обесточенное питание. После получения измерительных данных питание отключается и проводится отсоединение проводов.

Следует всегда помнить, что запрещено подключение амперметра в сеть без создания нагрузки. Если просто включить устройство напрямую, как вольтметр, то его можно испортить и даже вызвать короткое замыкание.

Область использования

Область использования амперметров очень обширна. Данные приборы незаменимы во многих сферах. Их устанавливают на автомобилях с целью контроля эффективности работы генератора. По показателям амперметра можно определить, что аккумуляторная батарея недополучает заряд или он проходит с избытком. Также данное устройство устанавливается в самолетах и прочей технике, оснащенной электрическими элементами.

Следует учитывать, что каждый амперметр имеет сопротивление. Если требуется получение точных данных с минимальной погрешностью, то рекомендовано выбирать прибор с сопротивлением до 0,5 ом. Также следует учитывать, что если прибор предназначен для измерения амперов в мкА, то его нельзя подсоединять к сетям с высокой силой тока, поскольку это приведет к перегоранию. Диапазон работы устройства должен полностью соответствовать сети, в которой требуется проведения измерения.

Особенности эксплуатации

Кроме того, что прибор должен соответствовать сети, в которой работает, он весьма требователен к условиям хранения. Особенно если это механический амперметр. Для аналоговых приборов не допускается встряска удары или падения. После неблагоприятного воздействия вполне вероятным является появление погрешности. Зачастую к механическим устройствам прилагается паспорт, в котором указываются оптимальные условия влажности и температуры для хранения. Электрические приборы существенно проще в эксплуатации. Их можно трясти и ронять, без риска получить погрешность, в пределах разумного. При значительных повреждениях прибор несомненно будет сломан, как и любой другой механизм.

Имеющиеся на рынке модели амперметров отличаются между собой не только по принципу действия, но и по способу исполнения. В частности, предлагаются компактные переносные устройства, которые позволяют подключиться к различным источникам для проведения измерений. Также существуют амперметры модульного исполнения, которые предназначены для закрепления в посадочные места в силовом щитке. Бывают и компактные устройства, которые фиксируются на панели автомобиля с помощью специального держателя. Они применяются в тех случаях, когда требуется провести контроль заряда аккумулятора при отсутствии в комплектации автомобиля собственных приборов.

Похожие темы:

tehpribory.ru

устройство и виды приборов, принцип действия, проведение измерения

Прибор амперметрАмперметр — прибор, предназначенный для измерения силы тока в электрической цепи. Подключение измерительного устройства в схему проводится последовательно с участком, который необходимо замерить. Чем ниже внутреннее сопротивление прибора, тем меньше погрешность измерения. Амперметр нельзя подключать как вольтметр, то есть непосредственно к источнику питания, так как произойдет короткое замыкание.

Конструктивные особенности

Существует несколько видов приборов, которые конструктивно отличаются друг от друга. Служат они для измерения переменного и постоянного тока. По своему принципу действия амперметры бывают:

  • электромагнитными;
  • магнитоэлектрическими;
  • тепловыми;
  • электродинамическими;
  • детекторными;
  • индукционными;
  • фото- и термоэлектрическими.

Из всех видов наиболее точными считаются электромагнитные и магнитоэлектрические приборы. Основу магнитоэлектрических устройств составляет постоянный магнит. При прохождении тока через обмотку рамки, между ним и магнитом создается крутящий момент.

С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале амперметра и показывает значение силы тока. В электродинамическом приборе основными деталями считаются подвижная и неподвижная катушки. Они могут быть соединены между собой как последовательно, так и параллельно.

Проходящие через них токи взаимодействуют между собой, и подвижная катушка, соединенная со стрелкой, отклоняется. Если с помощью амперметра измеряется большая сила тока, то его соединяют через трансформатор.

Принцип работы

Как измерять ток прибором амперметромПервый прибор в начале XIX века изобрел Швейгер, но он тогда назывался гальванометром. Рисунок простейшего амперметра выглядит так. На оси кронштейна расположен якорь из стали со стрелкой. Эта конструкция расположена параллельно постоянному магниту, который воздействует на якорь и придает ему магнитные свойства.

Вдоль магнита и стрелки проходят силовые линии, что соответствует нулевому положению на шкале. Как только начнет проходить электрический ток по шине, то произойдет образование магнитного потока. Его силовые линии будут расположены перпендикулярно линиям постоянного магнита.

Под таким воздействием якорь будет стараться повернуться на 90°, а магнитный поток воспрепятствует его возвращению в исходное положение. От величины и направления тока, который проходит по шине, зависит взаимодействие магнитных потоков. Соответственно этой величине стрелка отклонится от нуля по шкале.

Применение приборов

Электромагнитные типы устройств обычно применяются в электрическом оборудовании, работающего в сетях переменного тока с частотой 50 Гц. Магнитоэлектрические приборы фиксируют малые значения силы постоянного тока. Все амперметры по отсчетным устройствам бывают:

  • со стрелочным указателем;
  • с записывающим механизмом;
  • электронные;
  • с цифровым показанием.

Принцип действия прибора амперметрДля измерения силы тока в электрических сетях высоких частот применяются термоэлектрические устройства, в которых роль датчика играет термопара. Она фиксирует степень нагрева проводника, при протекании по нему тока. Рамка реагирует на температуру, которая пропорциональна силе тока.

Электродинамические приборы используются для замера силы тока в цепях частотой до 200 Гц. Отличаются чувствительностью к перегрузкам и посторонним электромагнитным волнам. Благодаря точности замеров, применяются в качестве контрольных приборов для проверки остальных устройств для измерения силы тока.

Более современными моделями считаются цифровые амперметры, которые по физическим показаниям сочетают преимущества аналоговых приборов. Пользователи могут делать замеры с их помощью в любых условиях, так как они не боятся тряски, вибрации и т. д.

Модель амперметра

К бесконтактным устройствам относятся клещи для измерения тока. Устроены они из головки трансформатора. С их помощью могут определяться значения в любых участках электрической цепи. Для этого следует клещами охватить замеряемый кабель или провод.

Популярные модели

Как отечественными, так и зарубежными производителями выпускается довольно большое количество приборов, разнообразной классификации. Особенно ценятся цифровые устройства, которые нужны для измерения показаний. К ним относятся:

  1. Виды измерительного прибора амперметрА-05 (DC-2) — прибор устроен с внешним шунтом 75 мВ для измерения показаний в цепях постоянного напряжения. В зависимости от используемого трансформатора, амперметр используется в сетях с током от 100 до 1 тыс. А. Единицей измерения является ампер, замеры которого получают с погрешностью 1%, если класс точности шунта не менее 0,5. Потребляемая мощность не более 5 Вт.
  2. ВАР-М01−083 AC 20−450 В УХЛ4 — универсальный прибор, применяемый как вольтметр, так и амперметр. Устройство может использоваться в качестве основного и дополнительного оборудования. Питается за счет проверяемой электрической цепи. Прибор обладает функцией сохранения в памяти минимального и максимального значения. Управление осуществляется одной кнопкой, переключением которой можно вызвать все функции.
  3. ТДМ SQ 1102−0060 400А/5А — недорогой стрелочный прибор, применяемый в однофазных сетях. Корпус выполнен из негорючего пластика и имеет полную совместимость со многими маркировками трансформаторов. Средний срок службы составляет около 12 лет.
  4. АМ-1 — стационарный измерительный прибор, устанавливаемый на DIN-рейку. В комплект входит дополнительный трансформатор. Погрешность измерения составляет не более 0,5 А.

Стоит отметить еще модели амперметров АМ-3, IEK Э 47−1500/5 А, ACS 712 30 А RD и др. Чтобы избежать больших погрешностей, следует выбирать устройства с сопротивлением до 0,5 Ом. Корпус устройств должен быть герметичным и состоять из негорючего материала. Клеммы обычно покрывают антикоррозийным слоем, назначение которых считается обеспечение более прочного контакта.

Процесс измерения

Измерение амперметромНа практике амперметр используется гораздо реже, но иногда все-таки существует необходимость сделать замеры тока. Обычно такая процедура применяется для определения мощности электрического прибора, если нет соответствующих обозначений. Очень важно, что при измерении тока величина напряжения, приложенного к электрической цепи, не имеет значения. Замер прибором можно проводить, разорвав цепь в любом месте.

Источником может быть простая батарейка на 1,5 В, аккумулятор на 12 В или однофазная сеть 220 В. Перед началом измерений пользователи подготавливают оборудование, переводя ручки настройки в соответствующее начальное положение. Если примерное значение тока неизвестно, то переключатели устанавливаются на максимальное значение.

Когда все будет подготовлено, в одну из розеток подключается электрический прибор, а в другую провода амперметра. Если это бытовая сеть, то на измерительном устройстве следует выставить переменный ток и максимальное его значение. При измерении стрелочными приборами часто допускаются ошибки, так как сам процесс с ними проводить не очень удобно.

В этом случае гораздо удобнее использовать цифровые измерительные устройства. Очень популярны мультиметры M890G, в которых есть два диапазона для измерений как переменного, так и постоянного тока. Опытные электрики обычно примерно знают параметры электрической сети, поэтому они сразу устанавливают переключатели в нужное положение.

Если они не знают значения измеряемого тока, то устанавливают на мультиметре предельное значение равное 10 А. Далее, прибор перенастраивается на меньшее значение, соответствующее току сети.

Следует помнить, что переключение осуществляется при обесточивании проверяемой электрической цепи. Используя универсальный прибор, который выполняет задание вольтметра и амперметра, косвенно измеряют сопротивление подключенного прибора. Для этого дополнительно проводят расчеты, связанные с законом Ома.

rusenergetics.ru

Устройство и принцип работы амперметра переменного тока

Если взять амперметр переменного тока, можно с легкостью измерить силу тока. Учитываются типы приборов, назначение, маркировка. Важно рассмотреть устройство и схему амперметра.

Амперметр переменного тока

Амперметром постоянного тока называют прибор, который показывает силу тока в цепи. Показатель измеряется в амперах. Из этих данных можно узнать о магнитодвижущей силе, понять электрический потенциал. Изобретателем устройства является И. Швейгер, университетский профессор из Галле. Произошло это еще в XIX веке. И тогда прибор носил название «токовый гальванометр».

Амперметр переменного тока

Что измеряют амперметром

Физическая величина амперметра демонстрирует силу тока в цепи. Ампер привязан к международной системе единиц. Начиная с 1948 года, определена его формула. В ней учитывается магнитодвижущая сила плюс проводимость проводников.

Интересная информация! Есть разделение на кратные и дольные единицы. Опираясь на международное бюро мер и весов, амперметр способен показывать значения в декаамперах, гектоамперах, килоамперах и так далее.

Дольные единицы

Сфера применения широка, и электрики обязательно держат прибор под рукой. Цифровые, а также аналоговые модификации востребованы в промышленности. Еще встречаются модификации для потребности народного хозяйства. В энергетической области устройства позволяют определить силу тока на выходе у электротехники.

Строители используют приборы на площадках, чтобы провести проводку в домах и сооружениях. Автотранспорт, как известно, также функционирует на электронике. Устанавливая бортовой компьютер, важно знать силу тока. Отдельное направление – научные институты. Работая с радиоэлектроникой, важно подключать электрооборудование. Блоки питания подлежат тестированию, и чтобы проверить регулятор, важно использовать амперметр.

Принципы работы

Принцип работы зависит от типа модификации, а для этого стоит рассмотреть устройство амперметра постоянного тока.

Работа прибора

Основные элементы механической модели:

  • рамка;
  • наконечники;
  • центральная катушка;
  • подключенный сердечник;
  • магнит;
  • пружина.

Если рассматривать магнитоэлектрические модели, они включают следующие элементы:

  • проводник;
  • подпятник;
  • винт;
  • грузики.

Принцип работы механических модификаций построен на полярности подключения к цепи. На стрелку оказывается воздействие магнитного поля. Направление грузика зависит от амплитуды импульсов. При возрастании электричества стрелка отклоняется в левую сторону.

Амперметр – типы

В зависимости от конструкции различают следующие амперметры:

  • электродинамические;
  • ферродинамические;
  • электромагнитные;
  • электрические.

Ферродинамический измеритель

Классификация по способу вывода информации:

  • аналоговые;
  • цифровые.

Если оценивать рынок, предлагается большое количество электродинамических амперметров. Измерители изготавливаются с катушками, имеется ряд особенностей:

  • широкий диапазон работы;
  • подходит для цепи переменного тока;
  • неподвижная катушка;
  • точный контрольный прибор.

Устройства востребованы в лабораториях, частных предприятиях. Они функционируют при частоте максимум до 200 Гц. К слабым сторонам стоит отнести повышенную чувствительность к перегрузкам. Если взглянуть на схему электродинамического амперметра, учитывается использование проводных конденсаторов.

Проводные конденсаторы

Преобладают рабочие резисторы повышенной проводимости. Если есть потребность в приобретении, стоит обратить внимание на измеряемые величины. Также в расчет берется показатель сопротивления. При подключении амперметра в цепи определяется воздействие силы тока от 1 ампера. Эксперты полагают, что электродинамические приборы обеспечивают наиболее высокую точность.

Класс оборудования должен указываться производителем. Также встречаются модели с экранированным, статическим построением компонентов. Если взглянуть на панель, может встречаться различное разделение по амперам.

Важно! Ферродинамический прибор поставляется с подвижными и неподвижными катушками. 

Особенности:

  • частотная погрешность;
  • четкая позиция сердечника;
  • широкий температурный диапазон;
  • проблема с намагничиванием;
  • подходит для щитовых установок.

Электрики выбирают их за счет высокого класса надежности. Амперметры данного типа являются компактными. Они способны использоваться на плоской поверхности или монтироваться на рейку. Конфигурация предоставляется с поворотными механизмами либо рядом подшипников. За основу используется пластик, есть варианты с металлической защитой.

Сердечники с дополнительной обмоткой

Сердечники поставляются с дополнительной обмоткой, крепление осуществляется на винтах. Серийные щитовые приборы производятся с замкнутыми магнитопроводами. Сердечник у таких конструкций выполнен в виде сплошного цилиндра, на котором надето кольцо. Подвижная рамка служит в качестве измерительной обмотки.

Сердечник зафиксирован в горизонтальном положении. Также у амперметров используется подшипник качения, который крепится рядом с фланцем. Электромагнитный тип имеет ряд преимуществ:

  • компактность;
  • высокая точность;
  • подвижный сердечник;
  • учет изменения магнитного поля;
  • простота устройств.

Интересно! Амперметры поставляются с ферримагнитными сердечниками, которые установлены по центру.

Катушка может иметь выпуклую либо плоскую форму. В виде обмотки представлена толстая проволока, которая крепится на каркасе. Между элементами предусмотрен небольшой зазор. Под каркасом используется ферромагнитная пластина, расположенная в вертикальном положении. Пружина закреплена в корпусе и служит противодействующей силой стрелки. К числу особенностей стоит приписать такое:

  • нет проблем с перемагничиванием;
  • минимальный угол отклонения;
  • различные измеряемые величины;
  • дешевизна продукции;
  • подходит для щитовых приборов.

Аналоговый амперметр считается устаревшим, однако такое заявление еще преждевременно. Большинство модификаций работают в широком диапазоне, отличаются повышенной точностью.

Аналоговый измеритель

Параметры:

  • масса от 0.2 кг;
  • класс точности 1.5;
  • средний размер 80 на 80 мм.

Аналоговые модели просты в монтаже, используются в пластиковом корпусе. Особенности цифровых амперметров:

  • разнообразие типов;
  • интересный дизайн;
  • различные способы монтажа;
  • высокая точность.

В цепи переменного тока модели демонстрируют стабильную работу. Модули устанавливаются в источниках питания, используются платы на 4–5 выводов.

Характеристики:

  • напряжения от 3.5 вольт;
  • максимальный ток до 20 а;
  • вес от 20 грамм;
  • средний размер 40 на 30 мм;
  • минимальная температура – 15 градусов;
  • точность измерения от 0.5 процента;
  • частота обновления 150 мс за один раз;
  • максимальная температура + 70 градусов.

Цифровые амперметры Emas, Feron, GTM, Hager могут характеризоваться, как профессиональные. Некоторые подходят для лабораторий, другие – востребованы в промышленности.

Амперметры Ам-2 DigiTOP

Прибор данной серии работает в сети переменного тока с частотой не более 50 Гц.

Ам-2 DigiTOP

Характеристики:

  • максимальный ток – 50 ампер;
  • электроцепь – однофазная;
  • погрешность не более 1%;
  • максимальная температура эксплуатации 55 градусов;
  • производитель – Украина;
  • минимальная температура – 35 градусов;
  • нижний предел – 1 амперметр.

Установка относится к электронным, есть цифровое табло. Она используется на промышленных предприятиях, где установлено электрооборудование. Прибор может быть монтироваться на рейку шириной в 35 мм. Подключение осуществляется согласно схеме. Для питания конструкции не требуется отдельный аккумулятор, источником энергии выступает сеть.

Амперметр лабораторный Э537

В лабораториях остаются востребованными товары представленной серии. Они служат для измерения силы тока в цепи переменного тока.

Лабораторный измеритель Э537

Характеристики:

  • класс точности – 0.5;
  • масса – 1.2 кг;
  • минимальная частота – 45 Гц;
  • длина, ширина –140 на 195 мм.

Прибор выделяется высокой точностью и качеством элементов. В лабораториях его можно подключать к электрооборудованию, значение показывается в миллиамперметрах.

Амперметр СА3020

В среде цифровых приборов выгодно смотрится представленный щитовой вариант. Работает в цепи переменного тока.

Измеритель СА3020

Характеристики:

  • минимальная частота – 47 Гц;
  • постоянное напряжение – 120 вольт;
  • потребляемая мощность – 4 В;
  • масса – 0.5 кг;
  • максимальная частота – 65 Гц;
  • напряжение сети – от 85 вольт.

Прибор имеет высокую степень защиты от замыканий, плюс к этому – устройство очень простое в подключении.

Устройство прибора

Цифровой прибор включает в себя плату, дисплей, а также контакт. Если детальнее рассматривать блок управления, предусмотрены следующие компоненты:

  • компаратор;
  • операционный усилитель;
  • регулятор;
  • конденсаторы;
  • резисторная сборка;
  • резонатор.

Шкала и схема амперметра переменного тока

На схеме видны элементы, отвечающие за уровень напряжения. Распространенными считаются варианты с последовательным подключением резисторов. Максимальное падение напряжения происходит на обмотке.

Схема элемента

Интересно! Диоды используются кремниевого типа, они отвечают за стабильность показаний.

Также на схеме показана дополнительная обмотка изоляции. За катушкой трансформатора идут конденсаторы. Кремниевый диод служит для защиты показаний. В сложных схемах амперметр используется с выпрямителями.

Выше описано понятие прибора переменного тока. Рассказана сфера применения, особенности устройств. Показан принцип работы и преимущества конкретных приборов.

rusenergetics.ru

Измерение постоянного и переменного тока амперметром (ампервольтметром)

После открытия электрического тока возникла необходимость в его измерении. Несмотря на то, что первые прототипы устройств не отличались точностью, принцип их работы не изменялся уже несколько столетий. Сегодня для замеров используют амперметр – это прибор, измеряющий силу электрического тока.

Классический амперметр что такое

Классический амперметр что такое

История происхождения

По названию устройства можно догадаться о том, кто приложил руку к его созданию. Андре-Мари Ампер – блестящий ученый своего времени, многие годы посвятивший электродинамике. Ему принадлежат многие знаковые открытия в этой области:

  • взаимодействие магнитного поля и электрического тока;
  • магнитный эффект катушки с током;
  • введение в научную терминологию понятия кибернетики и кинематики.

Основная заслуга ученого – не разработка прибора, а подготовка научного плацдарма для самой возможности создания амперметра и вольтметра. Поэтому первые упоминания измерительного устройства датируют 20-ми годами XIX века, когда самому Амперу было уже за 50.

Тогда речь шла о самом простом приборе – гальваноскопе, состоящем из закрученной проволоки и магнитной стрелки. Он позволял уловить относительные показатели по градусу отклонения стрелки.

Гальванометр – прототип амперметра

Гальванометр – прототип амперметра

В течение следующих десятилетий конструкция совершенствовалась. В 1884 году отечественными учеными были разработаны более совершенные приборы, однако патенты были переданы в Германию, ввиду недостаточного развития электротехнического производства. Лишь к тому времени были утверждены названия современных величин. В 1881 г. в отношении тока приняли решение о том, в чем измеряется сила – в Амперах.

Как устроены амперметры сегодня? В корпусе с индикацией располагаются измерительная катушка и постоянные магниты, которые выравнивают ее при подаче электрического тока. Чем сильнее отклонение, тем выше показатель прибора. Существует несколько разновидностей, отличающихся конструкцией и областью применения.

К сведению. Классический вид – прибор со шкалой, деления которой обозначают силу тока в Амперах. В зависимости от величины, движущийся элемент поворачивает стрелку на определенный угол.

Виды амперметров

Классифицировать устройства можно по способу индикации. Наиболее широко распространены аналоговые амперметры – с градуированной шкалой, по которой движется стрелка. Современные приборы имеют цифровой дисплей, на котором отображается значение величины тока.

Стрелочные амперметры

Стрелочные амперметры

Приборы со стрелочной головкой

Стрелочные амперметры постепенно исчезают. Они отличаются более сложным устройством, чем современные модели, и обладают ограниченной областью применения. Еще один недостаток – меньший срок работы из-за наличия большего количества механических деталей. При этом современные условия иногда требуют измерения меньших величин, чем требуется для отклонения стрелки даже на одно деление. Из-за этого стрелочные приборы приходится модифицировать усилителями сигнала.

Интересно. Долгое время эти приборы не имели аналогов – точность измерений была достаточно высокой. Однако развитие электротехнической промышленности позволило разработать более дешевые в изготовлении приборы.

Принцип действия стрелочной головки

Еще одна сложность при использовании стрелочного амперметра – принцип работы стрелки, отличающийся в разных системах измерения:

  1. Магнитоэлектрическая. Стрелка поворачивается по линейной шкале, пропорциональной силе тока. Вращающий момент задается током, проходящим через обмотку рамки.
  2. Электромагнитная. Стрелка закреплена на сердечнике из ферромагнита, который двигается внутри катушки.
  3. Электродинамическая. Используются две катушки с последовательным либо параллельным соединением. На подвижной – закреплена стрелка, поворачивающаяся от взаимодействия между токами катушек.

Во всех типах прибора используется корректор – специальный винт, соединенный с пружиной. Он необходим для установки стрелки в нулевое положение.

Игнорирование начальной регулировки может привести к неправильному отображению величины измеряемого тока, так как стартовое положение стрелки будет находиться левее нуля.

Приборы с цифровым индикатором

Цифровые устройства вытесняют аналоговые, благодаря ряду отличий:

  • простота изготовления – дешевле производить, легче собрать самостоятельно;
  • возможность измерения меньших величин;
  • отсутствие износа подвижных частей – дольше служат, не требуют замены элементов;
  • наглядная и удобная индикация;
  • меньший вес.
Цифровой амперметр

Цифровой амперметр

Переход к цифровому исполнению позволил шире применять приборы в быту. Они проще в использовании – вертикальное и горизонтальное расположение не влияет на работу. Также они лучше защищены от внешних воздействий, например, механических ударов по корпусу.

Включение амперметра в цепь

Существует два главных правила использования прибора:

  1. Подключать последовательно с элементом цепи, на котором необходимо измерить силу тока.
  2. Соблюдать полярность.
Схема включения амперметра в цепь

Схема включения амперметра в цепь

Амперметры со стрелкой – это приборы для измерения с ограниченным диапазоном. В случае превышения максимального значения шкалы при включении в цепь используют шунт.

Устройство амперметра

В основе устройства амперметра – взаимодействие между двумя элементами при прохождении электрического тока. В зависимости от того, что измеряет амперметр, используются свои варианты устройств. Замер сил разного типа тока предполагает особое строение и чувствительность. Существует несколько категорий:

  1. Магнитоэлектрические. В основе лежит подвижная катушка, закрепленная на оси между двумя магнитными полюсами.
  2. В электромагнитных амперметрах используется сердечник, отодвигаемый на пропорциональное силе тока расстояние.
  3. Термоэлектрические. Ключевой элемент – термопара, припаянная к проводке. Величина нагрева по мере подачи тока разной величины трансформируется в показатель его силы, после чего выводится на дисплей.
  4. Электродинамические. Подвижная и неподвижная катушки. В быту малоприменимы из-за высокой чувствительности к магнитным полям. Применяются для точных измерений либо в демонстрационных целях.
  5. Ферродинамические. Самые точные и дорогие из механических приборов. Благодаря замкнутому проводу, не реагируют на внешние магнитные поля.
  6. Цифровой. Используется интегратор, преобразующий величину тока в цифровой эквивалент. От его типа и настройки зависит то, как работают амперметры. Различают несколько классов точности по погрешности измерений.

Несмотря на разницу в конструкции, в основе всех механических приборов лежит общий принцип действия.

Принцип действия

Способ измерения основывается на работе нескольких элементов:

  1. На оси между постоянными магнитами располагается якорь со стрелкой.
  2. Благодаря воздействию магнитов, стальной якорь находится вдоль силовых линий, в нулевой позиции.
  3. При подаче тока появляется магнитный поток с силовыми линиями, перпендикулярными магнитам.
  4. Вследствие этого воздействия якорь стремится повернуться под прямым углом, чему мешает основное магнитное поле.
  5. Итоговое отклонение стрелки – результат взаимодействия двух потоков.
Принцип работы амперметра

Принцип работы амперметра

Благодаря простому принципу работы амперметра, механические устройства долгое время отличались лишь материалом изготовления элементов.

Как подключить амперметр

Для правильного подключения необходимо изучить схемы амперметра в разных типах цепей. Для разного тока существуют свои типы прибора – различают амперметры переменного тока и постоянного. Чтобы подключить амперметр постоянного тока, необходимо учитывать диапазон измерения, определив максимальный уровень тока.

Главное – не подключать устройство параллельно. В этом случае велика вероятность того, что оно перегорит. Это связано с низким значением внутреннего сопротивления амперметра.

Внутреннее сопротивление амперметра

Оно должно быть меньше сопротивления самой цепи. Рассчитывается показатель после замеров вольтметром, который подключают параллельно амперметру. Затем показания второго делят на показания первого, результатом будет внутреннее сопротивление. Малое значение необходимо для того, чтобы падение напряжения на приборе не влияло на точность измерений.

Этот прибор – один из самых простых и распространенных. О том, как пользоваться амперметрами, рассказывают еще на уроках физики, поэтому особых проблем при эксплуатации возникнуть не должно, особенно с приходом цифровых амперметров, которые значительно упростили нюансы работы с прибором и расширили область его применения.

Видео

amperof.ru

26. .Принцип работы, устройство и характеристики магнитоэлектрического измерительного механизма (им).

Основой магнитоэлектрических приборов являются ИМ, в которых вращающий момент создается в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и магнитного поля провода с током, конструктивно выполняемого в виде катушки (рамки) . В практических конструкциях ИМ неподвижной частью, как правило, является магнит, а подвижной — катушка (хотя есть приборы с подвижным магнитом и неподвижной катушкой). На рис. 3.2 схематично показан наиболее распространенный вариант конструкции ИМ—с внешним подковообразным магнитом.

Как видно из рис. 3.2, магнитная система ИМ образуется постоянным магнитом 1, полюсными наконечниками 2 с цилиндрической расточкой и неподвижным сердечником 3 цилиндрической формы из магнитомягкого материала. В воздушном зазоре между полюсными наконечниками и сердечником благодаря такой конструкции создается практически равномерное радиальное магнитное поле, в котором свободно поворачивается катушка 4. Она образуется тонким медным проводом, намотанным на бумажный или алюминиевый каркас прямоугольной формы. К катушке приклеивают алюминиевые буксы, в которых закрепляются полуоси (или растяжки) подвижной

Рис. 3.2 Магнитоэлектрический

измерительный механизм.

части ИМ. Противодействующий момент создается спиральными пружинами 5 (или растяжками), через которые в обмотку катушки подается измеряемый ток. Для создания My используется короткозамкнутый виток, размещаемый на катушке. Эксцентрический винт 6 образует корректор (для начальной установки стрелки на нуль), а грузики — противовесы 7 служат для балансирования подвижной части ИМ.

При протекании по катушке измеряемого тока IХ энергия поля W, обусловленная взаимодействием сцепляющегося с катушкой потока Ф постоянного магнита и тока IХ, будет равна W=IХФ, т. е. в соответствии с выражением вращающегося момента

Значение Ф может быть определено как (Ф> = Bswa, где В — магнитная индукция в воздушном зазоре; s — площадь катушки, а w— число витков обмотки катушки.

Тогда из при В = const (за счет равномерности магнитного поля) следует

MB = BswIx. (1)

установившемся режиме, как мы уже знаем, МВ=МП. С учетом формул (1) и это условие теперь конкретизируется:

(2)

где по определению величина (3)

является чувствительностью прибора при измерении тока.

Формулы (2) и (3) позволяют сделать важные выводы в отношении свойств ИМ. магнитоэлектрических приборов. Поскольку мы условились при анализе схемы рис. 3.1, что для рассматриваемого класса электромеханических приборов Y=X, распространим эти выводы на магнитоэлектрические приборы в целом.

27. Область применения магнитоэлектрических приборов (для измерения токов и напряжения).

Магнитоэлектрические приборы по принципу работы ИМ являются амперметрами. При изменении направления 1Х изменяется и направление отклонения подвижной части ИМ. Из-за инерционности подвижной части отклонение стрелки прибора при включении его в цепь переменного тока будет равно нулю. Поэтому область применения магнитоэлектрических приборов без преобразователей рода тока ограничивается измерением постоянного тока и напряжения.

Хотя магнитоэлектрические приборы в принципе являются амперметрами, с помощью простой измерительной цепи они легко трансформируются в вольтметры.

Магнитоэлектрические амперметры применяются при прямых измерениях постоянного тока путем включения ИМ непосредственно в цепь с измеряемым током 1Х. Измерительная схема, соответствующая этому случаю, представлена на рис. 3.3, а, где Rн — сопротивление нагрузочного резистора, а Rа — внутреннее сопротивление амперметра, равное сумме сопротивлений обмотки катушки и токоподводящих пружин.

Как видно из рис. 3.3, а, включение амперметра изменяет электрический режим цепи, что в свою очередь приводит к появлению методической погрешности измерения 1Х_. Очевидно, эта

погрешность тем меньше, чем меньше, потребление амперметром мощности от источника Ux_ (на что уже обращалось внимание в § 2.2 и 3.1). Для оценки методической погрешности воспользуемся формулой (1.4) и очевидными соотношениями:

Место для формулы.

где под 1Х_ нужно понимать действительное значение тока (до включения амперметра), а значение /и — результат измерения. Таким образом, относительная методическая погрешность измерения тока оказывается равной

(3.14)

Из (3.14) следует, что значением можно пренебречь только тогда, когда Ra<<Rn В то же время" является систематической погрешностью с известными значением и знаком, т. е. может быть исключена из результатов измерений с помощью поправки.

Если при измерениях значение /*__ становится больше верхнего предела измерения амперметра, параллельно ИМ подключается масштабный преобразователь — измерительный шунт, который позволяет расширить пределы измерения. Измерительная схема принимает вид, показанный на рис. 3.3, б. Для этой схемы

(3.15)

Если обозначить через n = 1Х Нл требуемый коэффициент расширения пределов измерения амперметра (шунтовой коэффициент), то из соотношений (3.15) следует

(3.16)

т. е. при известном значении Ra и заданном п легко выбирается требуемый шунт. Шунты конструктивно оформляются как переносные и стационарные. Переносные шунты на токи до 30 А, как правило, встраиваются в амперметры и могут быть одно- и многопредельными.

Магнитоэлектрические вольтметры

Магнитоэлектрические вольтметры образуются из амперметров с помощью добавочных резисторов, включаемых последовательно с ИМ. Суммарное сопротивление R0 определяет входной импеданс вольтметра. Вольтметр подключается к тем точкам цепи (схемы), между которыми необходимо измерить напряжение. Схема соответствует рис. 3.5, а.

Рис. 3.5. Схемы включения вольтметра при измерении напряжения: а — прямое включение; б — с помощью добавочного сопротивления.

где, по определению (2.6), величин

Через вольтметр протекает ток /v = UX=/RV. Под действием этого тока стрелка прибора отклоняется, согласно , на угол

является чувствительностью вольтметра. Сопоставление формул (3.17) и (3.18) с базовыми формулами и показывает, что все отмеченные выше свойства и достоинства магнитоэлектрических амперметров полностью относятся к вольтметрам.

Из рис. 3.5, а видно также, что за счет шунтирующего действия входного импеданса вольтметра измеренное значение напряжения всегда меньше Ux_. По аналогии с формулой (3.14) можно получить выражение для относительной методической погрешности измерения напряжения

(3.19)

Как видно из (3.19), значением 8а можно пренебречь только при Rv >> rh и Rv >> r0 . Таким образом, входной импеданс вольтметра должен быть значительно больше сопротивления того участка цепи (схемы), к которому он подключается. Хотя " как иявляется систематической погрешностью, исключение ее затруднено, поскольку необходимо точно знать не только значение RН но и R0.

Для расширения пределов измерения магнитоэлектрических вольтметров применяются масштабные преобразователи — добавочные сопротивления, включаемые последовательно с Rv (рис. ~3.5, б). Можно показать по аналогии с формулами (3.15) и (3.16), что при известном Rv и заданном коэффициенте расширения пределов m = Ux/Uv требуемое добавочное сопротивление может быть выбрано с помощью соотношения

(3.20)

studfile.net

А) Магнитоэлектрическая система

Логометр магнитоэлект-

 

Логометр ферродинами-

 

рический с

подвижным

 

 

 

ческий

 

 

магнитом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прибор электромагнит-

 

Прибор

индукционный

 

ный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прибор электромагнит-

 

Логометр

индукционный

 

ный поляризованный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Логометр

электромаг-

 

Прибор

электростати-

 

нитный

 

 

ческий

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1. Принцип действия основных электроизмерительных механизмов

ЭИП

Принцип работы электроизмерительного прибора зависит от вида действия электрического тока или напряжения. В соответствии с этим электроизмерительные приборы различают по системам. При работе с электроизмерительным прибором необходимо знать его систему, потому что от этого зависит способ его применения.

Принцип работы приборов магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии воздействие магнитного поля тока, проходящего по обмотке рамки с магнитным полем постоянного магнита (рис.1). Когда по рамке идет ток, она поворачивается на угол α пропорциональный измеряемому току (напряжению):

Рис. 1. Устройство электроизмерительного механизма прибора магнитоэлектрической системы (подвижная катушка в радиальном магнитном поле).

К1 - коэффициент пропорциональности. Из этой зависимости видно, что шкала в таких приборах равномерна, а направление поворота рамки, а значит и стрелки, зависит от направления тока в рамке.

Основные достоинства: высокая точность, равномерность шкалы, хорошая защита, от внешних магнитных полей.

Недостатки: этими приборами нельзя измерять переменный ток, сравнительно высокая стоимость. Магнитоэлектрические измерительные механизмы с механическим противодействующим моментом используются главным образом в амперметрах, вольтметрах и гальванометрах, а также в некоторых типах омметров.

Б) Электромагнитная система

Принцип действия приборов этой системы основан на взаимодействии магнитного поля тока проходящего по обмотке катушки с магнитным полем намагничивающего сердечника ( рис.2.) . Сердечник имеет вид тонкой пластинки, жестко скреплённой с осью, на которой расположена указательная стрелка. При этом сердечник втягивается

внутрь катушки благодаря чему указательная стрелка

отклоняется. Угол отклонения

стрелки α связан с током квадратичной зависимостью:

(7)

α = K2 I 2

Шкала у таких приборов неравномерная. Приборы электромагнитной системы можно применять для измерений в цепях как постоянного, так и переменного токов. Класс точности этих приборов: 1,0; 1,5; 2,5.

При измерении направления тока в обмотке меняется полярность сердечника, поэтому при любом направлении тока сердечник втягивается внутрь катушки и, стрелка отклоняется всегда в одну сторону.

Рис. 2. Электромагнитная система

Основные достоинства: простота устройства, невысокая стоимость, надёжность в работе, способны (из-за отсутствия токопроводов к подвижной части) выдерживать большие перегрузки, пригодны для измерения как переменного, так и постоянного токов.

Недостатки: невысокая точность, неравномерность шкалы, зависимость точности показаний отвлияниявнешнихмагнитныхполей, сравнительно большое потребление электроэнергии. Эту систему используют в амперметрах и вольтметрах.

В. Электродинамическая система

Рис. 3.

Принцип действия приборов этой системы заключается во взаимодействии магнитных полей токов, проходящих по двум обмоткам, одна из которых неподвижна, а другая может вращаться (рис.3.).

Обмотка неподвижной катушки называется токовой, имеет мало витков и включается в цепь последовательно. Обмотка подвижной катушки имеет много витков, включается цепь параллельно и называется обмоткой напряжения.

Подвижная катушка поворачивается на угол α, пропорциональный произведению токов в каждой катушке, т.е. вращающий момент пропорционален квадрату общеготока, протекающего черезприбор.

Направление тока в обмотках может изменяться лишь одновременно. Поэтому независимо от направления тока подвижная катушка, а значит и стрелка поворачивается в одну сторону. Электродинамические приборы в основном изготавливаются как переносные приборы классов точности: 0,1;0,2; 0,5 для измерений тока, напряжения и мощности в цепях постоянного и переменного токов, например, /амперметры, вольтметры, ваттметры /.

Достоинства: приборы имеют высокую точность и чувствительность. Недостатки: высокая стоимость, влияние на показания внешних магнитных по-

лей, малая УСТОЙЧИВОСТЬ к перегрузкам.

При проведении электрических измерений могут быть также использованы приборы других систем: ферродинамической, тепловой, электростатической, индукционной.

Г.Ферродинамическая система

Принцип действия такой же, как у приборов электродинамической системы, но здесь неподвижная обмотка помещена на магнитопроводе, благодаря чему повышается чувствительность прибора, смотри рис.4.

Рис. 4 . Ферродинамические измерительные механизмы.

Д. Тепловая система

Принцип действия основан на изменении длины проводника при его нагревании, используется в приборах для измеренияи постоянного и переменного тока.

Е. Индукционная система

Принцип действия основан на взаимодействии токов, индуцируемых в подвижкой части прибора, с магнитным потоком неподвижного магнита. Эта система используется, например, в счетчике электрической энергии.

Ж.Электростатическая система Принцип работы приборов данной системы заключается во взаимодействии элек-

трически заряженных подвижных и неподвижных пластин. Под действием сил поля

подвижные пластины втягиваются в пространство между неподвижными пластинами, а противодействующий момент создаётся спиральной пружиной. Электростатические приборы измеряют постоянные и переменные напряжения до частот порядка 107 …108 Гц, характеризуются очень большим входным напряжением, практически не вносят искажений в исследуемую цепь, нечувствительны ко внешним магнитным полям.

Недостатки: малая чувствительность, неравномерность шкалы, опасность электрического пробоя между пластинами.

3. Амперметры, вольтметры, гальванометры

Амперметрами называют приборы, служащие для измерения силы тока в цепи. При измерениях амперметр включают в цепь последовательно тому участку, на

котором измеряется величина тока. Поэтому амперметры должны иметь очень малое собственное сопротивление, чтобы их включение не изменяло заметно величины тока в цепи. Для измерения малых токов, применяют микро- и миллиамперметры. Для расширения пределов измерения амперметров к ним присоединяют шунт.

Шунт- это малое сопротивление rш, включенноев цепь параллельно сопротивлению амперметра, вследствие чего на амперметр ответвляется только малая часть из полного тока, текущегопомагистральному проводу( рис.5)..

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.

 

 

Введемкоэффициентувеличения пределаизмеренияамперметра:

 

 

n =

I

(7)

 

 

 

 

I A

 

где

I – величинатокав магистральнойцепи,

JA- величинатока, текущего через амперметр.

Если

rA- сопротивление амперметра, тогда между сопротивлением шунта и амперметра связь

выражается соотношением:

 

 

rA

(7)

 

 

r

=

 

 

ш

 

n −1

 

 

 

 

 

 

Следовательно, чтобы измерить амперметром в n раз больший ток, чем тот, на который амперметр рассчитан, необходимо взять сопротивление шунта в (n-1) раз меньше сопротивления амперметра.

Вольтметрами называют приборы, служащие для измерения напряжения /рис. 6/. Вольтметр включается параллельно тому участку, на котором хотят измерить падение напряжения /разность потенциалов. Для того, чтобы включение вольтметра не сказывалось на режиме работы цепи, сопротивление вольтметра должно быть значительно больше, чем сопротивление участка, на котором производится измерениенапряжения.

studfile.net

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о