Принцип действия амперметра. Принцип работы амперметра: устройство, виды и применение измерительного прибора

Как устроен и работает амперметр. Какие бывают виды амперметров. Для чего используется этот измерительный прибор. Как правильно подключать амперметр к электрической цепи.

Что такое амперметр и для чего он нужен

Амперметр — это электроизмерительный прибор, предназначенный для измерения силы тока в электрической цепи. Название «амперметр» происходит от слов «ампер» (единица измерения силы тока) и «метр» (измерительный прибор).

Основные функции амперметра:

• Измерение силы постоянного и переменного тока
• Контроль работы электрических устройств и систем
• Диагностика неисправностей в электрических цепях
• Проверка потребления тока различными приборами

Амперметры широко применяются в электротехнике, электронике, энергетике и других областях, где требуется измерение и контроль электрического тока.

Принцип работы амперметра

В основе работы амперметра лежит взаимодействие магнитного поля, создаваемого измеряемым током, с подвижной частью прибора. Рассмотрим принцип действия наиболее распространенных типов амперметров:

Магнитоэлектрический амперметр

Принцип работы:

1. Измеряемый ток проходит через катушку, расположенную в магнитном поле постоянного магнита
2. Возникает вращающий момент, пропорциональный силе тока
3. Подвижная часть с указателем поворачивается на угол, соответствующий измеряемому току
4. Пружина создает противодействующий момент
5. При равенстве моментов стрелка останавливается, показывая значение тока на шкале

Электромагнитный амперметр

Принцип работы:

1. Ток проходит через неподвижную катушку, создавая магнитное поле
2. В поле катушки находится подвижный ферромагнитный сердечник
3. Сердечник втягивается в катушку под действием магнитного поля
4. Угол поворота сердечника пропорционален квадрату силы тока
5. Движение сердечника передается на стрелку прибора

Основные виды амперметров

Существует несколько типов амперметров, различающихся по принципу действия и конструкции:

1. Магнитоэлектрические амперметры

Особенности:

• Высокая точность измерений
• Применяются для измерения постоянного тока
• Небольшое собственное потребление энергии
• Равномерная шкала

2. Электромагнитные амперметры

Особенности:

• Простая и надежная конструкция
• Измеряют как постоянный, так и переменный ток
• Устойчивы к перегрузкам
• Неравномерная шкала

3. Электродинамические амперметры

Особенности:

• Высокая точность измерений
• Применяются для измерения постоянного и переменного тока
• Используются как эталонные приборы
• Чувствительны к внешним магнитным полям

4. Цифровые амперметры

Особенности:

• Высокая точность и быстродействие
• Удобство считывания показаний
• Возможность автоматической обработки результатов
• Многофункциональность

Как правильно подключать амперметр

Правильное подключение амперметра критически важно для точных измерений и безопасности прибора. Основные правила:

1. Амперметр всегда включается последовательно с нагрузкой
2. Соблюдайте полярность при подключении к цепи постоянного тока
3. Выбирайте предел измерения с запасом, если не уверены в величине тока
4. Не подключайте амперметр параллельно нагрузке или источнику напряжения
5. При измерении больших токов используйте шунты или токовые трансформаторы

Неправильное подключение амперметра может привести к его повреждению или неточным измерениям. Всегда следуйте инструкции по эксплуатации конкретной модели прибора.

Области применения амперметров

Амперметры находят широкое применение в различных сферах:

• Электроэнергетика: контроль нагрузки в электрических сетях
• Промышленность: мониторинг работы электродвигателей и оборудования
• Электроника: разработка и тестирование электронных устройств
• Автомобильная промышленность: диагностика электросистем транспортных средств
• Научные исследования: проведение экспериментов в области электричества и магнетизма
• Бытовая техника: измерение потребляемого тока различными приборами

Амперметры являются незаменимым инструментом для специалистов, работающих с электрическими системами и оборудованием.

Преимущества и недостатки различных типов амперметров

Каждый тип амперметра имеет свои сильные и слабые стороны. Рассмотрим основные преимущества и недостатки:

Магнитоэлектрические амперметры

Преимущества:

• Высокая точность измерений
• Линейная шкала
• Низкое собственное потребление энергии

Недостатки:

• Чувствительность к перегрузкам
• Измеряют только постоянный ток

Электромагнитные амперметры

Преимущества:

• Простая и надежная конструкция
• Измеряют постоянный и переменный ток
• Устойчивость к перегрузкам

Недостатки:

• Меньшая точность по сравнению с магнитоэлектрическими
• Неравномерная шкала
• Зависимость показаний от частоты переменного тока

Цифровые амперметры

Преимущества:

• Высокая точность измерений
• Удобство считывания показаний
• Возможность автоматической обработки данных
• Многофункциональность

Недостатки:

• Зависимость от источника питания
• Более высокая стоимость
• Чувствительность к электромагнитным помехам

Как выбрать подходящий амперметр

При выборе амперметра следует учитывать несколько ключевых факторов:

1. Тип измеряемого тока (постоянный, переменный или оба)
2. Диапазон измеряемых токов
3. Требуемая точность измерений
4. Условия эксплуатации (лабораторные, промышленные, полевые)
5. Дополнительные функции (запись данных, интерфейсы связи и т.д.)
6. Бюджет

Правильный выбор амперметра обеспечит точные измерения и эффективное решение поставленных задач.

Принцип работы амперметра

Измерительные приборы предназначены для проверки точности показателей оборудования, осуществления контроля и управления технологическими процессами. С их помощью можно подтвердить или опровергнуть научные доводы, оптимизировать работу электронных устройств и достигнуть максимальной эффективности их функционирования. Амперметр представляет собой прибор для определения силы электрического тока.

• Схемы подключения амперметра
• Сфера применения амперметров
• Принцип работы амперметра
• Магнитоэлектрические амперметры
• Электромагнитные амперметры
• Термоэлектрические амперметры
• Электродинамические амперметры
• Ферродинамические
• Разновидности амперметров тока

Измеряемый ток определяется величиной сопротивления составляющих частей цепи, вследствие чего сопротивление самого амперметра должно иметь максимально низкие значения. Благодаря этому снижается воздействие измерительного прибора на объект измерения, что позволяет получить максимально точные результаты измерений амперметром с минимальной погрешностью.

Показатели амперметра отображаются в мкА, мА, А и кА, поэтому прибор нужно выбирать, исходя из необходимой точности и рамок измерений. Повысить измеряемую силу тока можно при помощи добавления в электроцепь шунтов, трансформаторов, усилителей магнитного типа.

Схемы подключения амперметра

Схема косвенного включения амперметра через шунт и трансформатор тока

Сфера применения амперметров

Приборы для измерения тока нашли применение в различных сферах. Их активно используют на крупных предприятиях, связанных с генерацией и распределением электрической, тепловой энергии.

Также их используют в:

— электролабораториях;

— автомобилестроении;

— точных науках;

— строительстве.

Принцип работы амперметра

Амперметры — приборы для измерения силы тока в электрических цепях. По принципу работы амперметры бывают — магнитоэлектрические, электромагнитные, термоэлектрические, электродинамические и другие.

Устройство, с помощью которого измеряют силу протекающего по цепи тока, называют амперметром. Поскольку значения, которые выдает прибор (сила тока), зависят от сопротивления элементов внутри амперметра, то оно должно быть очень низким.

Внутреннее устройство амперметра зависит от целей использования, вида тока и принципа работы.

Бывают амперметры, которые реагируют не на величину сопротивления проводника, а на излучаемое им тепло или магнитные волны.

Магнитоэлектрические амперметры

Устройства, реагирующие на магнитные явления (магнитоэлектрические) применяют для того, чтобы замерить токи очень маленьких значений в цепях с постоянным током. Внутри них нет ничего лишнего, кроме катушки, подсоединенной к ней стрелки и шкалы с делениями.

Электромагнитные амперметры

В отличие от магнитоэлектрических их можно применять и для сетей с переменным током, чаще всего в цепях промышленного назначения с частотой в пятьдесят герц. Электромагнитным амперметром можно пользоваться для замеров в цепях с большой силой тока.

Термоэлектрические амперметры

Используют для измерения переменного тока с высокой частотой. Внутри прибора установлен нагревательный элемент (проводник с высоким сопротивлением) с термопарой. Из-за проходящего тока нагревается проводник, и термопара фиксирует величину. Из-за возникающего тепла отклоняется рамка со стрелкой на определенный угол.

Электродинамические амперметры

Можно применять не только для замеров силы постоянного тока, но и переменного. Из-за особенностей прибора, его можно применять в таких сетях, где частота достигает двухсот герц.

Электродинамический амперметр используется в основном как контрольный измеритель для проверки приборов.

Они сильно реагируют на сторонние магнитные поля и на перегрузки. Из-за этого в качестве измерителей используются редко.

Ферродинамические

Очень надежные приборы, которые обладают высокой прочностью и мало подвергаются воздействию магнитных полей, возникающих не в приборе.

Такого рода амперметры устанавливают в автоматические контролирующие системы как самописцы.

Бывает так, что шкалы прибора недостаточно и необходимо увеличить значения, которые стоит замерить. Чтобы этого достичь используется шунтирование (проводник с высоким сопротивлением присоединяется параллельно прибору). Например, чтобы установить значение силы в сто ампер, а прибор рассчитан всего на десять, то присоединяют шунт, у которого значение сопротивления в девять раз ниже, чем у прибора.

На схемах принципиальных амперметры всегда обозначаются подобным образом:

Разновидности амперметров тока

Существует два типа устройств, для измерения силы тока, два вида амперметров тока.

Тип первый и тип второй.

• Тип первый — аналоговый (он же стрелочный амперметр).
• Тип второй — цифровой.

Тип первый — стрелочный амперметр тока, выглядит он вот таким образом:

 

Система этого амперметра тока магнитоэлектрическая.  

В составе устройства постоянный магнит, внутри которого вращается катушка из тонкой проволоки.

В момент подачи тока катушка направлена на поле при действии момента вращения.

Причём величина момента является пропорциональной силе тока. Имеется в устройстве и специальная пружина, которая в момент подачи тока является неким препятствием для вращающейся катушки. Момент упругости пружины в свою очередь пропорционален углу закручивания.

Измерение силы тока происходит таким образом, что при уравновешивании вышеописанных моментов стрелка и показывает искомое значение, равное силе тока, силе воздействия.

Чтобы увеличить предел измерения необходимо параллельно амперметру установить шунт. Резистор, определённой величины, которая рассчитана заранее. Такое устройство названо — резистор шунтирующий.

Для точных измерений с резистором в цепи необходимо придерживаться простых правил. Если в цепи действует измерительный прибор — вольтметр, то входное сопротивление необходимо делать немного больше у самого прибора. В случае работы с амперметром ситуация другая и входное сопротивление прибора следует сделать меньше. В противном случае, если не придерживаться таких правил измерение окажется неверным, и некорректными окажутся показания амперметра. Вся измерительная техника всегда была разработана с учётом неких особенностей и грамотное и правильное использование только залог успешного измерения и результата в целом.

Плюсы аналогового амперметра:

— не нуждаются в независимом питании;

— удобны в отображении информации;

— имеется винтик, на большинстве моделей, который корректирует точность измерения.

Минус тоже есть, но он всего один:

— небольшая инертность стрелок может заставить несколько секунд ожидать результаты измерений.

Тип второй — амперметр тока цифровой. В его составе АЦП (аналого-цифровой преобразователь).

Именно он преобразует силу тока в данные цифровые, что в дальнейшем можно видеть на дисплее устройства.

 

 

Огромное отличие таких видов амперметров только в том, что нет стрелки и нет инертности. Результаты измерения можно видеть сразу на дисплее. Разные виды амперметров тока выводят информацию на экран с различной скоростью. Современные виды к тому же и малогабаритны.

Существуют также виды, которые измеряют силу тока переменного напряжения и измеряющие силу тока постоянного напряжения.

Но это не значит, что при отсутствии амперметра для измерения переменного тока Вы не сможете её измерить.

Измерить можно, и поможет вот такая схема:

 

 

Вот схема для измерения силы тока амперметром:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Принцип работы и виды амперметров

22.05.2014

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 1000В) — в цепях переменного тока для гальванической развязки амперметров также применяют трансформаторы тока, а цепях постоянного тока — магнитные усилители.

Что такое амперметр? Принцип работы и типы

Одним из ключевых направлений в машиностроении является приборостроение. Инженеры хотят отслеживать и контролировать параметры машин, чтобы они могли работать эффективно. Счетчик – это устройство, используемое для измерения количества заданного параметра. Технические специалисты в своей работе должны знать не только наличие данных индикаторов, но и их количество. При торговле товарами или выставлении счетов количество услуг, подлежащих обмену, имеет решающее значение. В посте рассказывается об одном из ключевых электроизмерительных приборов — амперметре.

Обзор

Это прибор, который измеряет скорость потока электричества в форме электрического тока в цепи. Амперметр состоит из двух отдельных слов; «am» — сокращение от ампера, стандартной единицы измерения электрического тока, и метра, который измеряет величину параметра. Электрический ток течет от источника к нагрузке (устройству потребления энергии) и дает меру электроэнергии, потребляемой устройством в замкнутой цепи.

Принцип работы Амперметра

Амперметр работает на основе трех электрических явлений, а именно; магнитное поле, электрический ток и физическая сила. В 1020 году Эрстед обнаружил, что электрический ток индуцирует магнитное поле, и когда два магнитных поля находятся рядом, они либо притягиваются, либо отталкиваются. Первое устройство было аналоговым по своей природе, однако, когда наступил цифровой мир, было разработано цифровое устройство. Амперметр всегда подключают последовательно с цепью для измерения тока, протекающего через нее. Категорически запрещается подключать его параллельно, так как это приведет к тому, что его защитный предохранитель сгорит и уничтожит устройство. Сопротивление на нем очень мало и действует как короткое замыкание.

Аналоговый амперметр имеет катушку, концы которой соединены в цепь последовательно. Вокруг него создается магнитное поле от постоянного магнита или электромагнита. Когда через катушку протекает электрический ток, индуцированное магнитное поле реагирует с магнитным полем вокруг нее, вызывая физическое смещение катушки. Катушка имеет указатель, который перемещается вместе со шкалой, показывающей величину смещения. Чем выше ток, тем выше магнетизм и выше движение катушки.

Из-за низкого сопротивления большой ток сожжет устройство. Для этого резистор с меньшим сопротивлением, чем у амперметра, подключается шунтом или параллельно ему, что отводит от него больший ток и позволяет измеряемому току проходить через амперметр. Затем устанавливается коэффициент умножения, чтобы получить фактический ток. Цепь высокого напряжения обычно снабжена трансформатором тока, который снижает напряжение до значения, при котором через амперметр проходит небольшой ток. Коэффициент поворота учитывается, чтобы дать фактический ток. Для цифрового амперметра измеряется напряжение на шунтирующем резисторе, поскольку оно пропорционально току через амперметр. Значение напряжения преобразуется в его цифровой эквивалент с помощью аналого-цифрового преобразователя.

Типы амперметров

Существуют две широкие категории амперметров постоянного и переменного тока. Это связано с тем, что ток является направленным параметром. Подкатегории включают;

• Подвижная катушка – имеет постоянный магнит вокруг катушки в качестве источника магнитного поля и измеряет только постоянный ток.
• Подвижное железо – имеет мягкое железо в качестве электромагнита, при протекании тока наведенный магнетизм реагирует с наведенным магнетизмом катушки на отклонение стрелки. Он может измерять как переменный, так и постоянный ток.
• Электродинамический – это динамический, так как он может измерять как переменный, так и постоянный ток без необходимости калибровки счетчика.
• Выпрямитель – это тип постоянного магнита с дополнительным выпрямителем для преобразования переменного тока в постоянный, что позволяет его измерять.

Применение

Существует широкий спектр применения, ниже приведены некоторые из них;

• Промышленный контроль и мониторинг машин – используется операторами для проверки тока, потребляемого машинами, и принятия решения о регулировании.
• Фирмы по производству, передаче и распределению электроэнергии – для определения количества произведенной или поставленной электроэнергии. Это делается вместе с вольтметром и измерителем энергии.
• Техники при обслуживании оборудования.

Заключение

Три самых основных параметра в электричестве – ток, напряжение, частота и ток – позволяют измерять произведенную или потребленную электроэнергию в количественном выражении и, следовательно, сделать возможным выставление счетов. Помните, что электричество нельзя увидеть невооруженным глазом, а с помощью счетчика мы можем увидеть, сколько его там. Я полагаю, что статья дала основную информацию, которая поможет вам глубже погрузиться в мир электричества. Слово предостережения: никогда не делайте что-то неуверенное самостоятельно, вместо этого обратитесь к квалифицированному персоналу.

© 2018-2023 electricmag.com

Что такое амперметр, типы и принцип его работы?

Что такое амперметр?

Амперметр представляет собой электронное устройство или инструмент, который используется для измерения электрического тока, протекающего через электрическую цепь.

Содержание

Почему он называется амперметром?

Ток представляет собой поток электронов, единицей измерения которого является ампер. Следовательно, прибор, измеряющий силу тока в амперах, известен как амперметр или амперметр.

Каков принцип работы амперметра?

Принцип работы зависит от сопротивления, а также реактивного сопротивления индуктивности. Значение сопротивления и индуктивного сопротивления должно быть очень низким.

Он имеет очень низкий импеданс, так как падение напряжения на амперметре должно быть низким. Он не может быть подключен параллельно из-за вышеупомянутой причины.

При последовательном соединении ток будет одинаковым. Также параллельное подключение амперметра может привести к короткому замыканию, а ток, проходящий через амперметр, может сжечь прибор.

Для идеального амперметра импеданс должен быть равен нулю, чтобы падение напряжения на приборе было равно нулю.

Каковы его основные функции?

Основные функции используются для измерения тока, протекающего по цепи.

Что происходит, когда вольтметр и амперметр меняются местами?

Амперметр всегда подключается последовательно, потому что он имеет низкое сопротивление.

Вольтметр всегда подключается параллельно. потому что у него высокое сопротивление.

Итак, условия — это то, что происходит, когда оба меняются местами.

Амперметр подключен параллельно. Таким образом, он имеет очень низкое сопротивление… ток идет только по пути с низким сопротивлением… поэтому они действуют как короткое замыкание, а также есть вероятность повреждения амперметра.

Теперь, если Вольтметр подключен последовательно. Тогда из-за большого сопротивления ток по цепи не пойдет. Поэтому падения напряжения не происходит. Напряжение в той же линии равно нулю

Амперметр против вольтметра

Причина низкого сопротивления в том, что ток, протекающий в цепи, можно точно прочитать.

Когда сопротивление амперметра низкое, почти весь ток в цепи проходит через амперметр.

Это позволяет точно считывать ток в цепи. Если бы, с другой стороны, сопротивление амперметра было выше, амперметр показал бы значение меньше, чем фактическое значение, протекающее через цепь.

Это потому, что в этом случае сам амперметр будет противодействовать протекающему току.

Что имеет большее сопротивление: гальванометр, вольтметр или амперметр?

Для вольтметра сопротивление должно быть равно бесконечности

А для амперметра должно быть равно нулю

Как вольтметр и амперметр включены в цепь?

Ответ очень прост. Сначала вы должны знать основы амперметра и вольтметра.

Амперметр используется для измерения тока, проходящего через него, что означает, что ток, который мы хотим измерить, должен протекать через этот метр. Значит сопротивление должно быть очень низким, тогда через счетчик может проходить только ток, а счетчик показывает отклонение.

Поскольку он имеет низкое сопротивление, при параллельном подключении цепь будет закорочена.