Что такое амперметр?

Приборы для измерения силы тока

Амперметр — прибор для определения силы как постоянного, так и переменного тока в электрической цепи. Исходя из назначения приборов для определенных значений тока, различают амперметр, миллиамперметр и микроамперметр.

В зависимости от принципа действия и функций применения различают следующие виды амперметров. Рассмотрим подробно их технические характеристики и основные параметры:

• аналоговые амперметры с магнитоэлектрической системой. Они сделаны на основе катушки из тонкой проволоки, которая вращается между магнитными полюсами. При прохождении тока через катушку он фиксируется под действием момента, величина которого пропорциональна величине тока. Устройство имеет специальную пружину, препятствующую вращению катушки, а упругость пружины пропорциональна углу поворота. При установлении баланса эти моменты корректируются, а стрелка устанавливается на значение, пропорциональное текущему значению в данный момент.

Преимущество аналоговых приборов состоит в том, что для определения результата нет необходимости обеспечивать независимое питание, так как в процессе измерения используется питание непосредственно от измеряемой электрической цепи. Повышенная чувствительность также является плюсом. Среди минусов следует назвать долгую фиксацию стрелки в стабильном положении.

• электромагнитные — выполнены в виде механизмов с неподвижной катушкой, по которой проходит ток. На оси тоже несколько ядер. Устройства предназначены для подключения измерительных щупов постоянного тока. Элементами единиц являются калибр и шкала с нанесенными делениями.

Несомненными преимуществами данного типа приборов являются возможность измерения силы переменного и постоянного тока, а также простота использования. Недостатками являются низкая чувствительность, вследствие чего их применяют в областях, где нет необходимости в сверхточных индикаторах;

• электродинамические устройства — принцип их действия основан на взаимодействии магнитных полей напряжения, протекающего через неподвижную и вращающуюся катушки. В устройствах используется одновременное и попеременное включение катушек; устройство можно использовать на повышенных частотах до 200 Гц. Приборы чувствительны к посторонним магнитным полям, поэтому измерения не очень точны, и измерения рекомендуется проводить на расстоянии от других источников магнитного поля;
• ферродинамические — это один из самых современных и используемых типов амперметров, так как они практически не реагируют на другие магнитные поля и долговечны. Элементами устройства являются замкнутый магнитопровод из ферромагнитного материала, сердечник в основании и неподвижная катушка. Основная область использования приборов этого типа – системы обороны и безопасности, так как они обеспечивают высокую точность получаемого результата измерения;
• цифровые амперметры – современные модернизированные приборы, пользующиеся большой популярностью благодаря простоте использования и точности показаний. Благодаря устойчивости цифрового мультиметра к условиям окружающей среды, перепадам температуры и давления его можно эксплуатировать в условиях вибрации и тряски. Также их можно использовать в горизонтальном и вертикальном положениях, что не влияет на точность результата.

Полученные данные в цифровом виде позволяют автоматически отслеживать и контролировать показатели даже в отсутствие оператора.

Чтобы разобраться в вопросе, зачем нужен амперметр, следует отметить, что его ключевая и единственная функция заключается в измерении силы постоянного и переменного тока на определенном участке электрической цепи. На основании полученных данных можно делать научные выводы, а на практике используют устройства для повышения эффективности и производительности различных устройств на основе полученных данных.

Амперметры широко используются на промышленных предприятиях, занимающихся производством и распределением электроэнергии и тепла. Назначение агрегата также важно в сферах:

• электрические лаборатории;
• автомобильная промышленность;
• точные науки;
• строительная отрасль.

Устройства также широко используются в быту. Например, авторемонтники используют амперметр для измерения тока потребления различных устройств.

Когда был изобретен амперметр?

Первые попытки измерения силы электрического тока были предприняты в начале 19 века. В то время к проводнику, по которому проходил электрический ток, подносили обычный компас. Судить о величине электрического тока позволяли по величине угла отклонения магнитной стрелки.

Разновидности

Описываемый измерительный прибор прошел долгий путь и получил множество модернизаций. На сегодняшний день существуют аналоговые и цифровые типы этих устройств. Различают также: магнитоэлектрический, электромагнитный, электродинамический, ферродинамический типы амперметра. Каждый тип имеет свои особенности устройства и работы с ним. Далее каждый тип будет описан более подробно.

Магнитоэлектрический прибор

Одной из особенностей этих устройств является магнитная катушка, которая приводится в движение под действием электрического напряжения.

Все подобные приборы используются для измерения постоянного тока. Преимуществом является очень высокая чувствительность и точность измерения.

Электромагнитный

Устройство не имеет в своей конструкции вращающейся катушки.

Изменение угла положения стрелки на диске происходит за счет магнитного поля, действующего на сердечники катушек. Аналогичный амперметр универсального типа. С их помощью можно измерить силу постоянного и переменного тока. Главный недостаток – наличие ошибок.

Электродинамический

Устройство аналогично по конструкции магнитоэлектрическому. Основным отличием является наличие подвижной и неподвижной катушек.

При соединении магнитные поля двух элементов действуют друг на друга, вызывая изменение положения стрелки. Прибор достаточно точный. Единственным недостатком является то, что посторонние магнитные поля могут влиять на работу.

Ферродинамический

Эта единица измерения считается самой точной. Блок амперметра включает в себя ферритовый провод, металлический сердечник и катушку.

Устройство работает по принципу вращения катушки, за счет образования магнитного поля. Главной особенностью является полная независимость от воздействия посторонних магнитных полей. Обладает высокой чувствительностью.

Электронный

С развитием электроники амперметры стали выпускать в цифровых вариациях. Наиболее известны 2: простой бытовой мультиметр и тестер с токоизмерительными клещами.

Основным преимуществом таких приборов является простота и универсальность измерения тока. Они не подвержены воздействию внешних магнитных полей, не боятся ударов, мелких повреждений и тряски. Почти идеальный амперметр.

Для информации! Идеальный амперметр – это амперметр с нулевым сопротивлением.

Все описанные устройства используются и по сей день в приборостроении, лабораториях, промышленности и отдельными энтузиастами.

Как рассчитать шунт для амперметра?

В тех случаях, когда требуется измерить электрический ток, превышающий максимальное значение по шкале амперметра, необходимо использовать шунт. Сопротивление рассчитывается по следующей формуле:

Рш = (Ра*Иа)/(Иш-Иа)

В котором:

• Rш — желаемое сопротивление шунта (в Омах);
• Ra — внутреннее сопротивление амперметра (в омах);
• Ia — максимальное значение тока, измеряемое амперметром (в амперах);
• Iш — приблизительное значение измеряемого тока (в амперах).

Класс точности

Чтобы использование амперметра было действительно эффективным, следует знать погрешность, с которой он измеряет. К основным характеристикам такого устройства относится понятие «класс точности». Это значение определяется несколькими ошибками. А если быть точнее — их пределы. Этот параметр часто называют приведенной ошибкой. По этому критерию амперметры и другие измерительные приборы могут быть следующих классов:

• 0,05;
• 0,1;
• 0,2;
• 0,5;
• один;
• 1,5;
• 2,5;
• четыре.

Единицы, относящиеся к первым 4 классам, называются прецизионными или точными. Их показания будут иметь максимальную точность. А вот агрегаты, относящиеся к остальным четырем группам, называются техническими. Если случается так, что на приборе нет отметки, он считается внеклассным. Это означает, что погрешность измерения будет даже больше 4%.

В случае амперметров классы точности предназначены для понимания пределов абсолютной погрешности прибора. И это не будет гарантией того, что показания не будут скорректированы из-за других факторов, в том числе частоты переменного тока, воздействия магнитных полей или перепадов температуры. Отдельно следует сказать, что маркировка амперметров по классам точности осуществляется по ГОСТу.

Особенности конструкции

Единица измерения амперметра напрямую зависит от модели и производителя.

Классический амперметр имеет катушку, стрелку и градуированную шкалу. Часть измеряемого тока проходит через катушку прибора. Это количество тока обратно пропорционально сопротивлению катушки. Подключается параллельно с шунтом (калиброванным) низкого сопротивления.

Через катушку проходит прямой или постоянный ток. Это заставляет устройство вращаться. В связи с этим угол наклона стрелки становится пропорциональным величине измеряемого электрического тока.

Благодаря катушке устройства электрический ток запускает крутящий момент. Это достигается в результате взаимодействия магнитного поля амперметра с магнитным полем неподвижного магнита. Поскольку катушка и указатель соединены вместе, катушка наклоняется в зависимости от угла и указывает значение электрического тока прямо на шкале.

Помимо классического типа устройства, существует еще и цифровой.

Электрическая схема цифрового амперметра:

Внутреннее сопротивление амперметра

Оно должно быть меньше сопротивления самой цепи. Показатель рассчитывается после измерений вольтметром, который включается параллельно амперметру. Затем показания второго делят на показания первого, получается внутреннее сопротивление. Небольшое значение необходимо для того, чтобы падение напряжения на приборе не влияло на точность измерения.

Это устройство является одним из самых простых и распространенных. Также рассказывают о том, как использовать амперметры на уроках физики, поэтому особых проблем при эксплуатации возникнуть не должно, особенно с использованием цифровых амперметров, что значительно упростило нюансы работы с прибором и расширило область его применения.

Проверка

Точность показаний любого измерительного прибора зависит от его калибровки. Аналоговые приборы были проштампованы, что подтвердило проверку в лаборатории. На современных цифровых мультиметрах с текущим режимом измерения таких штампов нет, и проверку они не прошли. Многие начинающие электрики не знают, как проверить амперметр. Для проверки точности измерения необходимо:

1. Подключите тестируемое устройство параллельно с эталонным устройством. Желательно, чтобы это был механический амперметр.
2. Подключить переменный резистор к цепи.
3. Подключите резистор высокого сопротивления к переменному резистору.
4. Подключите схему к источнику питания.
5. Переменным резистором «R2» установить порог напряжения так, чтобы стрелка механического прибора находилась ровно посередине шкалы.
6. Включите мультиметр, чтобы измерить ток.
7. Сравните результаты.
8. Переменным резистором настроить отклонение стрелки механического прибора в сторону максимума.
9. Сравните результаты теста с отклонением для каждого последующего значения.

Таким способом можно проверить точность цифрового мультиметра при измерении тока. Для увеличения нагрузки можно добавить в схему больше ламп накаливания. Затем будет дано подробное описание того, как пользоваться амперметром.

Читайте также: Небольшой звуковой ликбез по конденсаторам

Обзор видов

Теперь немного поговорим о категориях ампер, ведь от этого будет зависеть точность полученных результатов, а также принцип работы. Как уже было сказано, существует 2 основные группы устройств:

• цифровой;
• аналог.

Модели из последней категории могут быть:

• электродинамический;
• электромагнитный;
• магнитоэлектрический;
• ферродинамический.

Кроме того, рассматриваемые агрегаты делятся по виду измеряемого тока на:

• предназначен для постоянного проживания;
• для переменного тока.

Кроме того, существуют и другие специальные устройства для вертушек, которые используются в определенных узких местах и ​​не так часто, как упомянутые выше. Поговорим о вышеупомянутых устройствах чуть подробнее. Аналог чаще всего является указателем. Это уже упоминалось выше. Как было сказано выше и о цифровых аналогах, которые преобразуют входной сигнал в информацию на табло с помощью специального аналого-цифрового преобразователя.

Иногда такое устройство еще называют электронным.

Цифровые устройства все чаще используются в различных сферах жизни. Они довольно маленькие, простые в использовании и имеют точные размеры. Кроме того, они мобильны благодаря малому весу. Они невосприимчивы к механическим ударам и вибрациям. Они также невосприимчивы к размещению в разных плоскостях. Еще одна категория устройств, о которой необходимо упомянуть, — это магнитоэлектрики. Принцип работы этой категории основан на взаимодействии магнитного поля и подвижной катушки, которая размещена в корпусе.

Преимуществами будут низкое потребление электроэнергии при работе, высочайшая точность и чувствительность измерений. Такие единицы имеют специальную равномерную градуировку измерительной шкалы. Они предназначены для измерений, где требуется максимально возможная точность. Недостатками таких ампердеревьев будет сложность конструкции и наличие подвижной катушки. Такое устройство также можно использовать только с типом постоянного тока. Несмотря на указанные недостатки, магнитоэлектрические устройства находят применение в различных областях промышленности.

Другой тип — электромагнитный. Эти аналоги не оснащены подвижной катушкой, в отличие от вышеперечисленных устройств. Делаются они намного проще. Корпус обычно содержит специальное устройство, а также один или пару сердечников, закрепленных на оси. Чувствительность таких амперметров будет несколько меньше, чем у вышеперечисленных приборов. Точность измерения, естественно, тоже будет ниже. Если говорить о сильных сторонах этой категории устройств, то самым важным следует назвать их универсальность. Их можно использовать как в электрических цепях с разными видами тока. А это позволяет значительно увеличить сферу его использования.

Третья категория — электродинамическая. Они работают за счет взаимодействия электрических полей, проходящих через катушки. В конструкции этих агрегатов есть как неподвижные, так и подвижные части. Они универсальны, потому что с их помощью можно измерять как постоянный, так и переменный ток. Недостатком можно назвать очень высокую чувствительность, из-за чего на них воздействуют даже слабые магнитные поля, если их поставить рядом.

И они могут вызывать помехи. Поэтому электродинамические амперметры используются только в экранированных местах.

Ферродинамические амперметры являются следующей категорией. Их эффективность и точность измерений самые высокие среди всех существующих категорий. Магнитные поля, расположенные рядом с устройством, особого действия не окажут, а потому нет смысла устанавливать защитные экраны. Такой амперметр будет состоять из трех элементов:

• фиксированная катушка;
• провода ферромагнитного типа;
• основной.

Такая конструкция позволяет значительно повысить надежность устройства. По этой причине ферродинамические амперметры часто используются в оборонных и военных целях. Достоинствами такого амперметра по-прежнему будет простота использования, а также простота эксплуатации, высокая точность измерения.

Другой категорией рассматриваемых устройств являются термоэлектрики. Они используются исключительно для электрических цепей с высокой частотой тока. Что касается этой группы устройств, то существует специальный механизм магнитоэлектрического типа, состоящий из проводов с припаянной термопарой. Когда здесь протекает ток, жилы проводов нагреваются. Чем больше сила тока, тем сильнее будет нагрев. Именно в этот момент специальная система преобразует нагрев в показатель мощности.

Здесь также необходимо упомянуть, что по конструкции и способу транспортировки амперметр может быть:

• распределительный щит, который можно установить на DIN-рейку в специальном шкафу;
• портативный;
• стационарный.

Кроме того, они различаются фазами. Чаще всего на рынке можно встретить однофазный или трехфазный амперметр. Последний, кстати, редко используется. Также в последнее время часто продаются устройства, которые можно заряжать через специальный USB-порт, что позволяет быстро найти для них зарядное устройство в случае необходимости. Ведь подойдет даже блок питания от мобильного телефона.

Что это и для чего нужен?

Амперметр – это прибор, основным назначением которого является измерение силы тока в электрических сетях. Причем речь идет о токе постоянного и переменного характера. Прибор подключают последовательно к участку электрической цепи, где производится поверка. Учитывая, что измеряемый ток будет сильно зависеть от сопротивления частей цепи, внутреннее сопротивление самого прибора должно быть низким. Это позволяет снизить влияние самого прибора на измеряемую цепь, повысить точность самих показаний.

Обычно шкала единицы содержит такие обозначения, как мкА, мА и кА. В зависимости от требуемой точности и диапазона измерения следует выбирать соответствующую единицу измерения.

Увеличение измеряемой мощности может быть достигнуто включением в электрическую цепь магнитных усилителей, шунтов и трансформаторов тока. Это значительно увеличит предел измеряемой величины.

Технические характеристики

Как и дизайн, технические характеристики и параметры могут сильно различаться в зависимости от производителя и модели.

На примере модели амперметра М42100 рассмотрены средние характеристики.

• Диапазон измерения: от 5 мА до 15 А (при прямом подключении).
• От 15 А до 6000 А (при подключении к внешнему шунту 75 мВ).
• Рабочая температура: от -50 до +60 градусов
• Размеры: 80х80 мм (вырез в щите 77,5 мм).
• Класс точности: 1,5.

Чувствительность амперметра определяется величиной тока, необходимого катушке измерителя для отклонения стрелки от полной шкалы. Чем меньше величина тока, необходимая для создания этого отклонения, тем выше чувствительность измерителя. Движение, требующее только 100 микроампер для полного отклонения, более чувствительно, чем движение, требующее 1 мА для того же отклонения.

Устройство и принцип работы

Разберем устройство этого прибора на примере электродинамического амперметра, ведь в разных моделях он может существенно различаться. Одним из элементов, составляющих амперметр, являются катушки — подвижная и неподвижная, которые могут быть соединены друг с другом как параллельно, так и последовательно. Протекающие по ним токи осуществляют взаимодействие, приводящее к отклонению подвижной части.

Именно с ней связана стрелка прибора, которая показывает значение текущей мощности. При включении в электрические цепи рассматриваемое устройство включается последовательно с нагрузкой. Если известно, что сила тока очень велика или напряжение чрезвычайно велико, подключение выполняется с помощью трансформатора.

Если говорить о принципе работы, то устройство работает по следующей схеме. Параллельно постоянному магниту на вал кронштейна насажен якорь со стрелой из стали. Указанный магнит воздействует на якорь и тем самым придает ему определенные магнитные свойства. Расположение самого якоря проходит вдоль силовых линий, которые также проходят вдоль магнита. Это положение привязки соответствует 0 на экспоненциальной шкале. Если через шину проходит ток батареи или генератора, в ней образуется магнитный поток. Его силовые линии в области расположения якоря будут перпендикулярны таким линиям в постоянном магните.

Магнитный поток, создаваемый током, воздействует на якорь, который будет пытаться повернуться на 90 градусов. Но относительно исходного положения он этого сделать не сможет из-за тока, образующегося в постоянном магните. Именно от вида величины и направления тока, проходящего через шину, будет зависеть степень взаимодействия 2-х потоков магнитного типа. Естественно, с таким значением будет выполняться и прокрутка указателя от нуля по шкале.

А в случае с цифровым аналогом суть будет заключаться в том, что аналого-цифровой преобразователь будет преобразовывать текущее значение в цифровые измерения, которые будут отображаться на экране прибора.

Вывод результатов будет зависеть от частоты процессора, отвечающего за передачу корректных данных на экран.

Советы по выбору

Немного стоит сказать об особенностях, позволяющих выбрать наиболее эффективное устройство для конкретных нужд. Чтобы измерения были максимально точными, следует, например, выбрать прибор с сопротивлением до половины Ома. Кроме того, было бы здорово, если бы клеммы устройства были покрыты специальным антикоррозийным слоем — так оно прослужит дольше. Кроме того, коробка должна быть изготовлена ​​из самых качественных материалов, не повреждена и не деформирована и по возможности герметична, чтобы не проникала влага. Это продлит срок службы прибора и существенно повлияет на точность показаний.

Лучше всего покупать цифровые устройства, лишенные недостатков выключателя. Еще один совет — ни в коем случае нельзя подключать амперметр к сети напрямую при отсутствии нагрузки. Иначе просто сломается. Кроме того, во время измерений не прикасайтесь к токоведущим частям прибора, не имеющим изоляции, из-за возможности поражения электрическим током. Если это механический амперметр, он должен полностью соответствовать характеристикам сети, для которой он будет использоваться.

Ни в коем случае нельзя бросать или трясти такие устройства. Это может отрицательно сказаться на точности данных.

Схемы подключения амперметра

Рисунок – Форма для прямого подключения амперметра

Рисунок – Схема косвенного включения амперметра через шунт и трансформатор тока

Физическая величина

Амперметр измеряет физическую величину Ампера.

Ампер определяет силу тока. Ток – это скорость прохождения заряженных частиц объемом 1 кулон через 2 параллельных проводника длиной 1 метр. Этот закон был открыт французским физиком Андре-Мари Ампером.

Первый функциональный прибор для измерения тока изобрел Йохан Швайгер в 1820 году. Тогда он назывался гальванометром.

Какие бывают разновидности, что измеряют

Типы амперметров:

• аналоговые (магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, ферродинамические);
• цифровой.

Аналоговые

Принцип работы магнитоэлектрических амперметров основан на связи между магнитным полем и подвижной катушкой, расположенной в теле. Такие приборы отличаются низким энергопотреблением, высокой чувствительностью и точностью измерений.

К недостаткам магнитоэлектрических амперметров можно отнести некоторые конструктивные особенности. Магнитоэлектрический амперметр измеряет только постоянный ток.

Устройство электромагнитных амперметров проще: у них нет подвижной катушки; внутри корпуса находится специальное устройство и один или несколько сердечников, закрепленных на оси. Эти приборы менее чувствительны (по сравнению с магнитоэлектрическими), поэтому точность измерений ниже. Однако они могут измерять силу как постоянного, так и переменного тока, что характеризует их как универсальные.

Примечание 1

Работа электродинамических амперметров основана на взаимодействии электрических полей токов, проходящих через электромагнитные катушки. Устройство состоит из подвижной и неподвижной катушек и является универсальным. Недостаток: очень высокая чувствительность (реагируют на малейшие магнитные колебания, возникают помехи), поэтому электродинамические амперметры применяют только в защищенном экраном месте.

Конструкция ферродинамического амперметра состоит из замкнутого ферримагнитного провода, сердечника и неподвижной катушки. Магнитные поля вблизи прибора не оказывают существенного влияния на точность измерений, поэтому показания очень точны и в целом работа прибора надежна и эффективна.

Цифровые

Цифровой амперметр представляет собой более сложную конструкцию, включающую аналого-цифровой преобразователь, где ток преобразуется в цифровые показатели, которые отображаются на ЖК-экране.

Достоинства: малый размер, простота использования, точность измерения. Этот тип амперметра не боится ни вибраций, ни незначительных механических ударов, и сегодня все чаще используется в промышленности и в быту.

Кроме того, можно разделить амперметры по роду тока:

• слишком изменчивый;
• слишком постоянно.

Параметры

Амперметры бывают аналоговые и цифровые. Последние часто продаются не отдельно, а в составе мультиметров — универсальных приборов для измерения не только силы тока, но и других величин. В современных условиях предпочитают использовать именно такие устройства из-за ряда преимуществ:

• простота и скорость измерений;
• бесконтактное измерение, а значит полная безопасность;
• низкая ошибка.

Однако аналог по-прежнему востребован. Они используются в лабораториях, промышленных предприятиях, тепловых электростанциях и других пунктах выработки электроэнергии. Аналоги делятся на несколько подвидов:

• магнитоэлектрический (классический);
• электромагнитный;
• электродинамический;
• ферродинамический.

Среди аналоговых конструкций наиболее точными являются ферродинамические схемы, но по соотношению цена-качество выигрывают магнитоэлектрические и электромагнитные.

Агрегаты делятся по уровню максимальной нагрузки. Так, для измерения малых величин применяют единицы со шкалой в микроамперах и миллиамперах. Если нужно узнать показатели стандартной бытовой или промышленной сети, применяют шкалы в амперах и килоамперах соответственно.

Принцип действия

Устройство современного амперметра предполагает наличие нескольких катушек, среди них есть подвижные и неподвижные в одном положении. Они соединены последовательно или параллельно. При его прохождении через катушки происходит взаимодействие токов, в результате чего подвижная катушка отклоняется. При включении амперметрического прибора в электрическую цепь амперметр включается последовательно с током. В цепях с повышенным током или высоким напряжением устройство подключают через трансформатор для стабилизации напряжения.

Принцип работы классического аналогового амперметра заключается в том, что параллельно постоянному магниту находится стальной элемент со стрелкой, закрепленной на оси. Свойства передаются от магнита к этому якорю, и расположение как якоря, так и магнита находится на пути силовых линий. При таком расположении привязки шкала показывает положение указателя инструмента на нуле.

Когда через шину начинает течь ток к аккумулятору или генератору, вокруг нее возникает магнитный поток. А силовые линии в месте крепления якоря к оси перпендикулярны направлению силовых линий в постоянном магните. От электрического тока и под действием магнитного потока якорь пытается повернуться на 90 градусов, но этому препятствует поток в магните. Уровень взаимодействия двух разнонаправленных магнитных потоков зависит от величины и направления тока в шине. Непосредственно на эту величину отклоняется стрелка от нуля на шкале амперметра.

Принцип работы цифрового амперметра заключается в том, что аналого-цифровой элемент преобразует текущее значение в цифровые показатели, которые отображаются на экране прибора. Вывод результата определяется частотой процессора, отправляющего данные на экран.

Принцип действия амперметров разных категорий

При измерении такими измерительными приборами обязательными являются различные силы и крутящие моменты.

Отклоняющий крутящий момент (сила)

Дефект амперметра определяется совокупным действием отклоняющего момента (силы), управляющего момента (силы) и демпфирующего момента (силы). Значение отклоняющего момента должно зависеть от измеренного электрического сигнала; этот крутящий момент (сила) заставляет инструмент вращаться из нулевого положения.

Управление крутящим моментом (силой)

Этот крутящий момент (сила) должен действовать в направлении, противоположном самому отклоняющему моменту (силе). Таким образом, движение достигнет равновесия или определенного положения, когда прогибающий и управляющий моменты равны. Спиральные пружины или сила тяжести обычно отвечают за обеспечение крутящего момента

Демпфирующий крутящий момент (демпфирующая сила)

Демпфирующая сила должна действовать в направлении, противоположном движению подвижной системы. Это приводит к тому, что подвижная система довольно быстро останавливается в отклоненном положении без вибрации или с очень небольшой вибрацией. Это обеспечивается трением воздуха; жидкостное трение; вихревой ток.

Следует отметить, что никакая демпфирующая сила не должна влиять на прогиб в уже установившемся режиме, который создается заданной силой прогиба или крутящим моментом. Сила демпфирования увеличивается с угловой скоростью движущейся системы, так что при быстром вращении ее влияние максимально и равно нулю, когда вращение системы соответственно равно нулю.

Существует несколько видов таких устройств. У каждого амперметра свой принцип работы.

Амперметр PMMC

Здесь проводник помещается между полюсами постоянного магнита. Когда ток проходит через катушку, возникают отклонения. Отклонение катушки зависит от силы тока, протекающего через нее. Устройство используется только для измерения постоянного тока.

Амперметр с подвижной катушкой (MI)

Этот прибор может измерять как переменный, так и постоянный ток. В этом типе амперметра катушка свободно перемещается между полюсами постоянного магнита. В то время, когда ток проходит через катушку, она начинает отклоняться на определенный угол. Отклонение катушки пропорционально току, проходящему через катушку.

Электродинамический амперметр

Это устройство одинаково используется для измерения как переменного, так и постоянного тока. Точность прибора высока по сравнению с приборами PMMC и MI. Калибровка амперметра одинакова для переменного и постоянного тока. Если постоянный ток калибрует прибор, то он используется без повторной калибровки для измерения переменного тока.

Выпрямительный амперметр

Прибор используется для измерения переменного тока. Это устройство представляет собой выпрямитель, который используется совместно с другими вариантами. Он преобразует текущее направление и отправляет его в PMMC.

Схема многодиапазонного выпрямителя миллиметра со сменными шунтами

Для повышения стабильности сопротивления амперметра вместо двух диодов следует включать постоянные резисторы сопротивлением около 100 или 1000 Ом по мостовому типу. При включении резисторов R3 и R4, где полное сопротивление счетчика меньше зависит от электрического тока в цепи и внешних температурных условий, первый нелинейный участок шкалы значительно расширяется. Включив эти резисторы по схеме, а также подобрав резисторы R3=R4=r в степени 20,5 (где r — прямое сопротивление диода), можно несколько повысить уровень напряжения на диодах. Это улучшает линейность шкалы. Использование как первой, так и второй схемы значительно снижает чувствительность амперметра.

Включение амперметра в цепь

Инфракрасная паяльная станция

Смотрите также: стяжка

Существует два основных правила использования устройства:

1. Подключите последовательно к элементу цепи, на котором вы хотите измерить ток.
2. Соблюдайте полярность.

Схема включения амперметра в цепь

Стрелочные амперметры являются измерительными приборами с ограниченным диапазоном. При превышении максимального значения шкалы при подключении к цепи используется шунт.

Погрешность

Узнать значение силы тока с максимально возможной наглядностью невозможно, поэтому принято учитывать показания приборов с погрешностями. Погрешность (отклонение выходного сигнала от истинного значения входного) является одной из основных характеристик любого измерительного прибора.

Существует несколько типов ошибок:

1. Абсолютная — разница между показаниями прибора и истинным (действительным) значением измеряемой величины (абсолютная погрешность с обратным знаком называется поправкой).
2. Относительная — это отношение между абсолютной погрешностью и истинным (действительным) значением измеряемой величины.
3. Приведенное — отношение между абсолютной погрешностью и значением нормирования, выраженное в % (нормирование — условно принятая величина, которая может быть равна конечному значению диапазона измерения (предельное значение единицы шкалы).

Погрешность характеризуется классом точности, а именно величиной приведенной погрешности в %.

Заметка 2

Класс точности обозначается цифрой предпочтительного пола. Например 0,05. Применяется для приборов, где предел допускаемой приведенной погрешности постоянен на всех отметках рабочей части шкалы. Аналогично обозначаются классы точности и амперметр.

История создания

Впервые о создании подразделения заговорили в 19 веке. Силу тока измеряли по отклонению магнитной стрелки компаса. На протяжении десятилетий конструкция устройства совершенствовалась. В конце 19 века были утверждены официальные величины измерений, тогда же прибор «амперметр» получил свое окончательное название. В начале 20 века амперметры стали применяться в промышленности. В современном мире они внедрены в сфере обслуживания, особенно в мастерских по ремонту радиоаппаратуры. Однако название устройство получило в честь известного ученого и изобретателя Ампера.

Изобретатель Андре-Мари Ампер

Многоканальный амперметр получил широкое распространение в первой половине 20 века. Он использовался в различных отраслях промышленности, особенно в электротехнической области.

Сфера применения амперметров

Приборы для измерения тока нашли применение в различных областях. Они активно используются в крупных компаниях, связанных с производством и распределением электрической и тепловой энергии. Они также используются в:

— электрические лаборатории;

— автомобильная промышленность;

— точные науки;

— строительство.

Но этим устройством пользуются не только средние и крупные компании: они пользуются спросом и у обычных людей. Практически каждый опытный автоэлектрик имеет в своем арсенале подобный прибор, позволяющий измерять потребляемую мощность приборов, узлов автомобиля и т.д.