Расчёт шунтирующего сопротивления амперметра

Что такое шунт

В электронике и электротехнике часто можно услышать слова «шунт», «шунт», «шунт». Слово «шунт» пришло к нам из мещанского языка: шунт — дословно переводится «ветвь», «перевод на разъезд». Поэтому шунт в электронике — это то, что «объединяет» электрическую цепь и «переносит» электрический ток в другом направлении. Ну а теперь проще).
По сути, шунт представляет собой простой резистор, имеющий небольшое сопротивление, иначе говоря, низкоомный резистор. И как бы странно это ни звучало: шунт — простейший преобразователь тока в напряжение. Но как это возможно? Да все просто!

Расчет и изготовление шунта

Амперметр М367 имеет максимальный предел измерения тока 150 А. Очевидно, что в определении этих значений тока участвует внешний шунтирующий резистор. Освободившись от влияния шунтирующего элемента, прибор приобретает характеристики миллиамперметра с максимальным показанием тока 30 мА.

Поэтому разные значения сопротивления электрического звена варьируются, можно добиться любого диапазона измерений. Чтобы убедиться в этом на практике, можно сделать шунт для амперметра своими руками.

Основные понятия и формулы

Величина полного тока I распределяется между сопротивлением шунта (Rш, Iш) и единицей измерения (Ra, Ia) и обратно пропорционально сопротивлению этих участков.

Электрическое сопротивление ветви измерительной цепи: Rш=RaIa / (I-Ia).

Для умножения шкалы измерения в n раз следует принять следующее значение: Rш=(n-1)/Ra, а показатель n=I/Ia – коэффициент шунтирования.

Расчет шунтирующего звена

Для расчета шунта микроамперметра можно использовать данные об измерительной головке прибора: сопротивление контура (Rram), значение тока, соответствующее максимальному отклонению стрелки индикатора (Iинд) и наибольшее значение прогнозируемого измерения тока шкала (Imax). Максимальный измеряемый ток составляет 30 мА. Значение Iind определяется экспериментально. Для этого в электрическую цепь последовательно включают переменное сопротивление R, индикаторную шкалу и измерительный тестер.

Читайте также: Как построить загородный дом своими руками — этапы работ с фото

Передвигая ходун на сопротивление R, следует получить максимальное показание стрелки на шкале индикатора и зафиксировать показания на Iинд на тестере. В результате опыта известны значения Iинд = 0,0004 А и Rрам = 1 кОм (также измеренные тестером), этого достаточно для дальнейшего расчета сопротивления шунта микроамперметра (показатель) по формуле:

Rш = Rрам * Iинд / Imax; получаем Rш = 13,3 Ом.

Длина проводника

Выбрав материал для изготовления и зная значение удельного сопротивления, необходимо рассчитать длину токовой части шунта.

По соотношению: Rш = p*J/S,

где: p-удельное сопротивление, J-длина, S-площадь сечения проводника, геометрические параметры медного провода выбраны (p=0,0175 Ом*мм2/м).

Площадь можно рассчитать по формуле, вооружившись оценочным значением диаметра:

S=3,14*d2/4.

Тогда искомое значение будет равно:

J=R*S/п.

При диаметре проводника d = 0,1 мм подстановка значений дает длину:

J=0,45 м.

Расчет шунта для амперметра постоянного тока определил следующие выходные данные:

максимальный измерительный ток — 30 мА;

материал проводника — медная жила диаметром 0,1 мм, длиной 0,45 м.

Для удобства и упрощения расчетов относительно шкал измерительных приборов используется онлайн-калькулятор.

Как сделать шунт для амперметра, какие материалы при этом используются

Заводские шунты рассчитываются под готовые блоки, их параметры учитываются даже при протягивании провода.

При создании учитывается даже расстояние от центра провода до мест соединения контактов. Несмотря на массивную конструкцию, шунт является достаточно точным и чувствительным устройством. На погрешность влияет даже расстояние между контактами прибора и контактами измеряемой цепи.

Важно! Если шунт предназначен для измерения величин от 10 Ампер и выше, он должен выдерживать большие токи без перегрева. Заводские шунты поэтому массивны, и с хорошим рассеиванием тепла.

Это устройства с низким сопротивлением. Сопротивление измеряется в единицах Ом. Следовательно, даже сечение менеджера влияет на стоимость работы. Путем точной настройки характеристик шунта в шине можно сделать надрезы для изменения сопротивления.

Еще один вариант регулировки заводского шунта – подбор дополнительных резисторов. Этот способ часто практикуют самодельные кулибины».

Шунт для амперметра своими руками можно изготовить из любого материала, обладающего малым сопротивлением и хорошей теплопроводностью. Если измеряемые токи не более 10 ампер, используйте стандартный большой стальной зажим.

Сталь устойчива к воздействию высоких температур, хорошо паяется (при необходимости стационарной установки). Если у вас есть медь, это также хороший выбор. Только не переусердствуйте с калибровкой. Случайно отпиленный для смены сечения кусок впаивать обратно нет смысла.

Обратите внимание на следующее! Если вы делаете провод шунтом, то не стоит наматывать из него катушку.

Индуктивность при протекании больших токов может исказить результат. Лучше использовать другой материал или укладывать шунт волнами.

Шунт своими руками

Не рекомендуется спирально наматывать провод (или эмалированный провод) — индуктивность полученной катушки снизит точность амперметра. Недостатком шунтирования катушки является демпфирование скачков тока, особенно в случае катушки с дросселем (с сердечником). Если кусок проволоки слишком длинный, оформите его в виде волнистой «змейки».

В качестве диэлектрика подойдет любой изолятор — от керамики до текстолита. Кроме того, провод, скрученный в виде катушки, может перегреть диэлектрик, не выдерживающий повышенных температур – более 150 градусов. И только керамика и закаленное стекло устойчивы к перегреву.

• Сначала вырезается диэлектрическая пластина, где сверлятся отверстия под болты с шайбами ​​и гайками. Материал — текстолит, гетинакс, дерево или композитные материалы.
• Для значительной теплоизоляции провода от несущей пластины на болты устанавливаются керамические кольца. После них ставятся шайбы, зажимающие провод.
• Для предотвращения самопроизвольного разматывания и выпадения проводов и тросов перед гайками ставят стопорные шайбы.
• Наконец, провода и концы проводов вставляются между шайбами ​​и затягиваются гайками.

Полученную деталь подключают параллельно амперметру или гальванометру.

Какова роль шунта параллельно подключенного к амперметру — MOREREMONTA

Силу тока в цепи измеряют амперметром. Амперметр представляет собой обычный гальванометр, шкала которого отградуирована в амперах. Амперметр включен в цепь последовательно (рис. 1).

Амперметр должен изменять ток в цепи, поэтому сопротивление должно быть очень маленьким, т.е.

. В цепи, состоящей из последовательно соединенных проводников, заряд нигде не накапливается и никуда не исчезает. Это означает, что сила тока в такой цепи везде одинакова и амперметр можно включить в любой участок цепи, состоящей из последовательно соединенных проводников.

Каждый амперметр рассчитан на определенный максимальный ток, выше которого прибор может сгореть.

Для расширения диапазона измерения амперметра используется шунт — добавочное сопротивление, включенное параллельно амперметру.

Найдем сопротивление Rш шунта, который необходимо подключить к амперметру для измерения тока в цепи, в n раз превышающего ток, на который рассчитан прибор: I = nIA. Обозначим сопротивление амперметра через РА. При подключении шунта часть измеряемого тока I

она последует за ним. Через амперметр должен протекать ток, не превышающий IA (рис. 2).

Сила тока IA в n раз меньше измеренной

Следовательно, значение деления единицы увеличится в n раз для случая, если шкала единицы равномерна, т е отклонение стрелки на одно деление будет соответствовать n-кратной силе тока. Другими словами, чувствительность амперметра снизится в n раз: при подключенном шунте стрелка на приборе отклонится на угол в n раз меньший, чем без него.

При параллельном соединении I = nIA = IA + Iш, а напряжение на шунте и амперметре одинаково, и по закону Ома составляет: IARA = IшRш. Исключая текущий IA

из последних двух уравнений получаем

Вольтметры используются для измерения напряжения в цепи. Включите вольтметр параллельно точкам на цепи, напряжение между которыми необходимо измерить (рис. 3). Вольтметр не должен изменять напряжение в измеряемом участке цепи, поэтому ток, проходящий через вольтметр, должен быть намного меньше тока в измеряемом участке.

Если сопротивление вольтметра равно Rv, то после включения его в цепь сопротивление секции будет уже не R, а

В результате измеряемое напряжение на участке цепи уменьшится. Чтобы вольтметр не вносил заметных искажений в измеряемое напряжение, сопротивление должно быть большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, где измеряется напряжение, т.е.

Любой вольтметр рассчитан на предельное напряжение Uв. Но подключив последовательно вольтметр с добавочным сопротивлением Rд, можно измерять напряжения в n раз большие: U=nUв. Найти добавочное сопротивление, необходимое для измерения напряжений, в n раз превышающих те, на которые рассчитан прибор.

При включении в цепь вольтметра добавочного резистора вольтметр по-прежнему измеряет напряжение Uv, но это лишь 1/n от измеряемого напряжения

. Напряжение на дополнительном резисторе Uд = U — Uв (рис. 4). Следовательно, пределы измерений увеличиваются в n раз, и во столько же раз увеличивается цена деления вольтметра, а следовательно, и чувствительность уменьшается.

В вольтметре и добавочном резисторе сила тока одинакова, так как они соединены последовательно. Поэтому Uv = IRv, Ud = IRd и U = nUv = nIRv.

При последовательном соединении напряжение на секции равно сумме напряжений на отдельных резисторах секции, т е. U = ‘Uv + ‘Ud. Следовательно, nIRv = IRv + IRd. Отсюда

Для изменения предела измерения амперметра или вольтметра применяют шунтовый метод, то есть подключение измерительного блока через шунт.

Шунт представляет собой резистор, соединенный последовательно с вольтметром или параллельно с амперметром, для изменения величины тока, протекающего через счетчик.

Рейтинг амперметра

добавление шунта параллельно амперметру приводит к тому, что ток Iизм, протекающий по этой цепи и который необходимо измерить, разделяется на две составляющие — Iа и Iш.

Чем меньше сопротивление шунта Rш, тем больше ток Iш, а значит, ток Iа, проходящий через амперметр, меньше. Зная, как связаны сопротивления амперметра Ra и шунта Rш, можно узнать значение измеряемого тока Iизм, или наоборот, зная ток Iизм, можно рассчитать необходимое сопротивление шунта Rш.

Измеряемый ток равен сумме токов на амперметре на шунте, а напряжения одинаковы:

Формула для расчета сопротивления шунта:

Для увеличения предела измерения амперметра в n раз необходимо подключить шунт с сопротивлением

Шунтирование вольтметра

Вольтметры предназначены для измерения разности потенциалов на участке цепи. Для однородного участка цепи разность потенциалов равна напряжению на участке. Для того чтобы токи в цепи мало менялись при подключении вольтметра, необходимо, чтобы его внутреннее сопротивление R

V был максимально большим. Поэтому последовательно с вольтметром включается дополнительный резистор.

Предел измерения вольтметра соответствует максимальному току вольтметра, а напряжения складываются:

где Uизм/Ув — коэффициент изменения предела измерения вольтметра.

Амперметр — прибор, измеряющий силу тока, проходящего в электрической цепи, которая часто бывает значительной. По закону Ома амперметр должен иметь минимально возможное сопротивление, чтобы проводить больший ток. Решение состоит в том, чтобы подключить шунт параллельно устройству, что дает такое низкое значение сопротивления.

Зачем нужен шунт?

Шунт представляет собой полосковую линию (армированную дорожку на плате) или кусок провода достаточно толстого сечения, катушку с малым сопротивлением (менее 1 Ом) или сопротивлением мощностью 10 Вт и более. Применяется, когда, например, амперметр на 10 А не может измерить, например, 50-амперный ток, потребляемый приборами, включенными в цепь питания. На жаргоне электриков это явление называется «недостаточно ампер на шкале». Точнее, диапазон измерения тока на том же амперметре не охватывает такие большие токи.

Расчёт сопротивления шунта

Кроме закона Ома для участка цепи — ее разрыва, в который включен амперметр — учитывается еще и формула Кирхгофа. Полный ток, протекающий в точке включения прибора, равен сумме токов, проходящих через сам амперметр и его шунт.

Сопротивление амперметра во много раз больше внешнего шунта. Ток, который проходит через внешний шунт, в несколько раз больше, чем на самом амперметре.

В случае цифрового устройства, где вместо измерительной головки используется датчик тока и аналого-цифровой преобразователь, распределение токов, составляющих общий ток цепи, не меняется.

Схема включения устройства

Амперметр включен последовательно, чтобы разомкнуть цепь. Последний можно разместить в любом месте. Само устройство показывает, сколько ампер в час использует эта схема. Внешний шунт также включен последовательно с цепью, но в тот же разрыв, оказывается, параллельно самому амперметру.

Что можно использовать?

В идеале используется кусок проволоки или проволока из металла или сплава, который незначительно меняет свое электрическое сопротивление при нагревании. А шунт обязательно нагреется — как минимум до нескольких десятков градусов, так как через него протекает ток приборов и десятки ампер. Специалисты рекомендуют использовать манганиновый сплав. Манганиновая проволока (или лента) считается наиболее стабильным электротехническим элементом: температурный коэффициент сопротивления в 200 раз меньше, чем у меди, и в 300 раз ниже, чем у железа. Использование медных и стальных шунтов может иметь заметную неисправность со значительными токами, вызывающими их нагрев.

Но для приблизительной оценки иногда используют распрямленную канцелярскую скрепку или кусок проволоки.

Если речь идет о внушительном токе от сотен до тысяч ампер — например, при пуске двигателя КамАЗ, где для раскручивания вала двигателя стартером создается пусковой ток в 500 и более ампер, то простой шунт просто расплавится здесь. Необходимо использовать токовые зажимы – это более мощная версия шунта. Точно так же они работают в высоковольтных электроустановках и распределителях, где общий ток к потребителям достаточно велик.

Что требуется?

Для изготовления шунта кроме проволоки, проводов, диэлектрика и крепежа потребуются следующие приспособления.

• Чистый миллиамперметр. Также можно использовать гальванометр — измерительную головку без внутренних шунтов, резисторов и так далее.
• Лабораторный блок питания, обеспечивающий необходимую силу тока. Также можно использовать автомобильный аккумулятор, в цепь которого последовательно включена, например, фара мощностью 100/90 Вт на основе лампы накаливания. Если такой фары нет, можно подключить кусок нихромовой электрической катушки или мощный керамический резистор на десятки ватт. Ни в коем случае не подключайте шунт к устройству «на короткое время», без нагрузки.
• При работе с бытовой сетью освещения — выпрямительный диодный мост (или простые высоковольтные диоды) и дополнительный автоматический выключатель на 16 А, предохранители на несколько ампер.

Напряжение подается только после правильной сборки цепи.

Шунт своими руками

Не рекомендуется спирально наматывать провод (или эмалированный провод) — индуктивность полученной катушки снизит точность амперметра. Недостатком шунтирования катушки является демпфирование скачков тока, особенно в случае катушки с дросселем (с сердечником). Если кусок проволоки слишком длинный, оформите его в виде волнистой «змейки».

В качестве диэлектрика подойдет любой изолятор — от керамики до текстолита. Кроме того, провод, скрученный в виде катушки, может перегреть диэлектрик, не выдерживающий повышенных температур – более 150 градусов. И только керамика и закаленное стекло устойчивы к перегреву.

• Сначала вырезается диэлектрическая пластина, где сверлятся отверстия под болты с шайбами ​​и гайками. Материал — текстолит, гетинакс, дерево или композитные материалы.
• Для значительной теплоизоляции провода от несущей пластины на болты устанавливаются керамические кольца. После них ставятся шайбы, зажимающие провод.
• Для предотвращения самопроизвольного разматывания и выпадения проводов и тросов перед гайками ставят стопорные шайбы.
• Наконец, провода и концы проводов вставляются между шайбами ​​и затягиваются гайками.

Полученную деталь подключают параллельно амперметру или гальванометру.

Переградуировка прибора

Перекалибровку обновленного стрелочного амперметра на новый шунт необходимо производить следующим образом.

1. Снимите переднюю часть корпуса (смотровое окно прибора) вместе со стеклом.
2. Подключите одну из лампочек известного номинала последовательно с амперметром к батарее или адаптеру питания. Так у ламп накаливания ток указывается в амперах, а напряжение в вольтах. Если вы подключаете светодиодную панель или фару с надписью 12 В и 24 Вт, например, ваш рабочий ток будет 2 А (мощность, деленная на напряжение питания).
3. Отметьте угол, на который отклоняется стрелка на приборе, точкой с цифрой (в данном случае это 2).
4. Идеальный вариант – включать одинаковые лампочки или фары параллельно друг другу, каждый раз увеличивая количество на единицу. Так можно «отметить» полную шкалу амперметра. Этот метод хорош для переменного тока — шкала амперметра нелинейна из-за влияния частоты тока и падения части напряжения на диодах. Разметка «на глаз» или с помощью транспортира (или с помощью имеющейся на приборе «линейки»), что часто делается на постоянном токе, не получится. Лучше перестраховаться и быть более точным.
5. Закончив маркировку, соберите узел и проверьте надежность крепления крепления шунта, хороший электрический контакт между ним и амперметром. Если позволяют размеры амперметра, шунт часто заливают эпоксидным клеем, а затем полученный элемент (в виде стержня) приклеивают к задней стенке измерительной головки.

Амперметр с новым шунтом готов к использованию. Вы можете подключить датчики или силовые зажимы.

С несколькими шунтами

Из амперметра получится самодельный одометр. Так что сделать амперметр на 2 кА несложно из 100-амперного блока. Более высокие значения вряд ли нужны на практике. Если у вас есть блок с диапазоном измерения один ампер, сделайте несколько коммутируемых шунтов. Нет необходимости перемасштабировать шкалу — просто запишите шунты на 5, 10, 50, 100 и более ампер. Они умещаются в одном внешнем корпусе вместе с выходными клеммами (для щупов) и многопозиционным переключателем, рассчитанным на эти токи.

Режимы отмечены маркером «х5», «х10» и так далее. Когда режим один, а амперметр пересчитывается от одного до десяти ампер, то слева от буквы «А» пишут «х10» более мелким шрифтом.

При изготовлении многорежимного амперметра провода, соединяющие выключатель с шунтами и прибором, должны быть как можно короче. Слишком длинные провода, подключенные к готовому шунту с точным сопротивлением и уже откалиброванному прибору, приведут к заметной погрешности измерения — они соединены последовательно с шунтом и прибором, имеют свое, пусть и очень маленькое, сопротивление. Некачественный выключатель со значительно окисленными контактами приведет к тому, что устройство просто начнет «лежать» — его токоведущие части и замыкающий подпружиненный шарик также вносят паразитное сопротивление.

Заводские амперметры проходят тщательную калибровку, как только сходят с конвейера. Дефекты учитываются при выпуске очередной партии амперметров приборным заводом. Амперметры со значительными погрешностями выбраковываются и отправляются на утилизацию.

О том, как рассчитать шунт для амперметра, смотрите ниже.

Шунт на 10 ампер своими руками

Амперметр не такой уж редкий прибор и часто они встречаются в старых зарядных устройствах и других устройствах. Но пока не наткнешься на амперметр, не узнаешь, что это оказывается шунт. Хотя есть конечно амперметры со встроенными шунтами, но там где постоянный ток шунты обычно внешние. В автомобильных зарядных устройствах шунты можно сказать самодельные. Там шунт представляет собой кусок металлической проволоки диаметром около 2 мм.

При снятии амперметра с прибора можно сразу убрать шунт, а если шунта нет, то его можно сделать самому. Сделал шунты из медной проволоки, из металлической пластины и проволоки, из болта диаметром 6 мм, зажал контакты гайками и они хорошо заработали. На рисунке ниже показана схема подключения амперметра с самодельным шунтом из медной проволоки.

В изготовлении шунта из медной проволоки нет ничего сложного. Нужен кусок подходящего провода сечением около 2,5кв, это для амперметра 10-30А, если ток больше, то сечение лучше толще. Затем провод снимается для изоляции, а к одному концу припаивается провод от амперметра, а другой конец необходимо перемещать по проводу до тех пор, пока показания амперметра не совпадут с показаниями другого подключенного амперметра. То есть для калибровки показаний нужен дополнительно рабочий амперметр. Вот так выглядит мой самодельный шунт (ниже фото).

В общем ничего сложного в этом нет, быстрее всего сделать шунт из медного провода, но в принципе можно попробовать сделать шунт аналогичный заводскому, но зачем если этот шунт никто не видит. Главное правильно откалибровать самодельный шунт, а для этого нужен исправный секундный амперметр, ну или взять обычный мультиметр, чтобы включить его для измерения постоянного тока.

РАСЧЕТ ШУНТА

Не знаю, как вы, а я предпочитаю старые добрые манометры любому цифровому амперметру и вольтметру в лабораторном блоке питания. Ведь если будут какие-то короткие импульсы тока, то на цифровом индикаторе будет абракадабра, а то и вовсе показания останутся без изменений, если есть небольшая задержка обновления показаний в схеме. Аналогично короткое замыкание можно не учитывать, но стрелка амперметра, дернувшись, сразу покажет, что к чему.

Переградуировка прибора

Перекалибровку обновленного стрелочного амперметра на новый шунт необходимо производить следующим образом.

1. Снимите переднюю часть корпуса (смотровое окно прибора) вместе со стеклом.
2. Подключите одну из лампочек известного номинала последовательно с амперметром к батарее или адаптеру питания. Так у ламп накаливания ток указывается в амперах, а напряжение в вольтах. Если вы подключаете светодиодную панель или фару с надписью 12 В и 24 Вт, например, ваш рабочий ток будет 2 А (мощность, деленная на напряжение питания).
3. Отметьте угол, на который отклоняется стрелка на приборе, точкой с цифрой (в данном случае это 2).
4. Идеальный вариант – включать одинаковые лампочки или фары параллельно друг другу, каждый раз увеличивая количество на единицу. Так можно «отметить» полную шкалу амперметра. Этот метод хорош для переменного тока — шкала амперметра нелинейна из-за влияния частоты тока и падения части напряжения на диодах. Разметка «на глаз» или с помощью транспортира (или с помощью имеющейся на приборе «линейки»), что часто делается на постоянном токе, не получится. Лучше перестраховаться и быть более точным.
5. Закончив маркировку, соберите узел и проверьте надежность крепления крепления шунта, хороший электрический контакт между ним и амперметром. Если позволяют размеры амперметра, шунт часто заливают эпоксидным клеем, а затем полученный элемент (в виде стержня) приклеивают к задней стенке измерительной головки.

Амперметр с новым шунтом готов к использованию. Вы можете подключить датчики или силовые зажимы.

Почему одним прибором нельзя измерять широкий диапазон величин?

Принцип работы любого амперметра (стрелочного или виткового) основан на переводе измеренного значения на визуальное отображение. Системы обмена работают по механическому принципу.

Через обмотку протекает ток определенной величины, заставляющий ее отклоняться в поле постоянного магнита. К золотнику прикреплена стрела. Остальное дело техники. Масштаб, маркировка и многое другое.

Зависимость угла отклонения от силы тока катушки не всегда линейна, это часто компенсируется пружиной особой формы.

Для обеспечения точности измерений шкала выполнена с максимально возможным количеством промежуточных делений. При этом для обеспечения широкого диапазона измерений масштаб должен быть огромным.

Либо нужно иметь в арсенале несколько приборов: амперметр на десятки и сотни ампер, обычный амперметр, миллиамперметр.

В цифровых мультиметрах картина аналогична. Чем точнее шкала, тем ниже предел измерения. И наоборот — завышенное значение лимита, дает большую ошибку.

Слишком нагруженный вес использовать нецелесообразно. Большое количество позиций усложняет конструкцию устройства и увеличивает вероятность потери контакта.

Применив закон Ома к одному участку цепи, можно изменить чувствительность прибора, установив шунт для амперметра.…

Разновидности

Точность измерения рассматриваемого устройства будет зависеть от принципа воздействия и типа устройства. По обычной классификации все амперметры можно разделить на следующие виды:

• Магнитоэлектрический.
• Электромагнитный.
• Электродинамический.
• Термоэлектрический.
• Цифровой.
• Ферродинамический.

Существуют и другие приборы специального назначения для измерения силы тока. Их используют на участках с узкими профилями, они не так распространены, как перечисленные выше.

Электромагнитный

Устройства с электромагнитным принципом действия не снабжены подвижной катушкой, в отличие от магнитоэлектрических вариантов устройств. Конструкция рассматриваемых агрегатов значительно проще. Корпус содержит специальное устройство и 1 или несколько сердечников, закрепленных на оси.

Рассматриваемый тип амперметра имеет меньшую чувствительность по сравнению с магнитоэлектрическим прибором, поэтому точность измерения прибора будет значительно ниже. Плюсами таких устройств будет универсальность в работе. Это означает, что они способны измерять силу тока в цепях постоянного и переменного тока. Это значительно расширит сферу использования такого устройства.

Электромагнитный амперметр

Магнитоэлектрический

Принцип работы этого типа устройств основан на взаимодействии магнитного поля и подвижной катушки, которая размещена в конструкции устройства.

Достоинствами рассматриваемого изделия будут низкое энергопотребление при работе, повышенная чувствительность и точность измерений. Каждый магнитоэлектрический блок снабжен ровной градуировкой измерительной шкалы. Это позволит производить измерения с высокой точностью.

Важно! К недостаткам рассматриваемого устройства можно отнести сложность внутренней конструкции, наличие подвижной катушки. Такое изделие не считается универсальным, так как подходит только для постоянного тока.

Несмотря на недостатки амперметра, этот тип приборов широко распространен в различных промышленных областях, в лабораториях.

Магнитоэлектрический амперметр

Термоэлектрический

Этот тип прибора для измерения силы тока используется для электрических цепей с током высокой частоты. В конструкции приборов имеется магнитоэлектрический механизм, состоящий из проводов с впаянной термопарой. При прохождении тока жилы провода нагреваются. Чем больше сила, тем выше поднимается температура. По таким параметрам специальный механизм будет преобразовывать нагрев в текущие показатели.

Термоэлектрический амперметр

Электродинамический

Принцип действия рассматриваемых устройств основан на взаимодействии электрических полей токов, проходящих через магнитные катушки. Блок амперметра включает в себя подвижную и неподвижную катушки. Основным преимуществом рассматриваемых типов амперметров будет универсальность работы на каждом виде тока.

Из минусов следует отметить большую восприимчивость, так как устройства будут реагировать даже на самые маленькие магнитные поля, расположенные рядом. Такие поля могут создавать существенные помехи для рассматриваемого амперметра, поэтому такие приборы применяют только в местах, защищенных экраном.

Электродинамический амперметр

Ферродинамический

Такие приборы отличаются наибольшей эффективностью и точностью измерений. Электромагнитные поля, расположенные в непосредственной близости от амперметра, не будут оказывать существенного влияния на прибор, поэтому нет необходимости устанавливать дополнительные экраны для защиты.

Устройство такого изделия включает замкнутый ферримагнитный провод, сердечник и неподвижную катушку. Такая конструкция позволяет повысить надежность устройства. Поэтому ферродинамические варианты амперметров часто используются в военных областях и оборонных предприятиях. К основным достоинствам прибора также можно отнести удобство и простоту использования, точность измерений по сравнению с ранее рассмотренными приборами.

Вас заинтересует Заземлитель М416

Ферродинамический амперметр

Цифровой

Самый современный и удобный тип приборов для измерения силы тока. У них нет стрел, которые регулярно качаются. Такие устройства оснащены экраном, на котором отображаются индикаторы, показывающие силу тока в амперах. При этом они предоставят достаточно точную информацию. К основным преимуществам цифровых устройств можно отнести их невосприимчивость к вибрации и тряске.

С учетом этого можно измерять ток в проводке автомобиля на ходу, не останавливаясь. Большинство цифровых устройств оснащены водонепроницаемым и противоударным корпусом, что делает их более устойчивыми к эксплуатации в суровых условиях. Поскольку в приборе нет стрелки, его можно расположить горизонтально, вертикально или под углом. Ориентация приборов при проведении измерений никак не влияет на получаемые данные.

Цифровой амперметр

Важно! Цифровым устройствам не страшны небольшие механические удары, которые возможны от работающего поблизости оборудования. Нахождение в вертикальной или горизонтальной плоскости устройства не влияет на его функциональность, как и перепады температуры и давления. Поэтому подобное устройство используется и снаружи.

Расчет шунта для амперметра онлайн калькулятор

РАСЧЕТ ШУНТА

Не знаю, как вы, а я предпочитаю старые добрые манометры любому цифровому амперметру и вольтметру в лабораторном блоке питания. Ведь если будут какие-то короткие импульсы тока, то на цифровом индикаторе будет абракадабра, а то и вовсе показания останутся без изменений, если есть небольшая задержка обновления показаний в схеме. Аналогично короткое замыкание можно не учитывать, но стрелка амперметра, дернувшись, сразу покажет, что к чему.

В общем, во многих юнитах все же лучше ставить наконечники стрел. А блок питания тот случай, когда лучше не гнаться за модой на цифровые АЛС, а сделать именно стрелку вольт и ампер. Убежденный? Затем приступим к расчету и изготовлению. Не буду обременять вас многострочными формулами, теориями и поправочными коэффициентами на температуру воздуха и цены на нефть. Для этих целей годится проверенная годами простая технология расчета шунта на любом, даже неизвестном пределе измерения, стрелочном индикаторе.

Собираем эту простенькую экспериментальную схему с участием цифрового контрольного амперметра (мультиметра), нагрузки (пара резисторов ом или простая лампочка на 6,3В) и самого незнакомого стрелочного индикатора. Соединяем все это хозяйство последовательно — в цепочку, и подключаем к регулируемому (желательно) блоку питания. Ставим, допустим, 10 В и смотрим, что показывает цифровой контрольный мультиметр — амперметр.

Теоретически он покажет, например, 0,5 А. В идеале для нужного предела в 1 А переключатель должен показывать еще и отклонение в половину шкалы. Эх, амперметр нужен не на 1 А, а на 2 А? Без проблем. Последовательно с головкой включаем подстроечный резистор (для опыта измеряем результирующее сопротивление и заменяем его постоянным) резистор R3 в несколько килоом, постепенно уменьшая сопротивление, чтобы общий прогиб стрелки индикатора соответствовал на ток 2 А. Прежде всего он должен иметь максимальное сопротивление. Само собой разумеется, что эти 2 А нужно предварительно выставить на напряжение от блока питания.

Вот и сделали. А если, наоборот, при токе 0,5 А наш переключатель показывает на мультиметре только четверть шкалы, а по плану вы хотите, чтобы суммарное отклонение стрелки было 0,1 А? Затем просто удвойте сопротивление шунта и посмотрите, что произойдет. И получается, что стрелка дальше будет отклоняться, возможно, на всю шкалу, если угадали с номиналом резистора. Грудь? Это уже зашкаливает? Затем крутим переменную, пока не вернем стрелку на нужное место.

Теперь, если вы думаете, как все это встроить в блок питания для индикации тока, вот схема подключения. Шунтируя стрелочный блок двумя разными резисторами R1 или R1+R2, можно получить два диапазона измерения тока: в нашем случае 0,1 А или 1 А. Сопротивление этих резисторов указывается ориентировочно — в процессе настройки и в зависимости от сам микроамперметр, сопротивление может их варьировать.

Подгонка измерительной системы

Для производства фабричных изделий используются материалы, не меняющие своих свойств в широком диапазоне температур. Поэтому лучший вариант – выбрать готовый шунт и подогнать его под свои цели, уменьшив сечение и длину проводника до соответствия расчетному значению. А вот для изготовления шунта для амперметра можно использовать и подручные материалы: медная или стальная проволока, подойдут даже канцелярские скрепки.

Теперь вам нужен блок питания со стабилизатором напряжения для подачи необходимого тока. В качестве нагрузки можно использовать резистор с подходящим током или лампы накаливания.

Сначала добиваемся соответствия полного отклонения стрелки прибора максимальному значению измеряемой величины. На этом этапе выбираем стойкость нашей самоделки до максимально возможного совпадения с конечным риском на шкале.

Затем мы проверяем, соответствуют ли промежуточные риски своим соответствующим значениям. Если нет, разбираем амперметр и перерисовываем шкалу.

И когда все получилось — устанавливаем готовый блок на свое место.

Как работает шунт

Итак, у нас есть простой шунт. Кстати, на графиках он обозначен как сопротивление. И это неудивительно, ведь это резистор с малым сопротивлением.

Условимся считать, что наш ток постоянен и идет из точки А в точку Б. На своем пути он встречает шунт и течет по нему почти беспрепятственно, так как сопротивление шунта очень мало. Не забывайте, что электрический ток характеризуется такими параметрами, как сила тока и напряжение. Через шунт протекает электрический ток с определенной силой (I), зависящей от нагрузки на цепь.

Помните закон Ома для части электрической цепи? А вот и он:

куда

U — напряжение

I — сила тока

R — сопротивление

Сопротивление шунта всегда постоянное и не меняется, просто говорят «постоянное». Падение напряжения на шунте мы можем узнать измерив вольтметром как на рисунке:

Итак, исходя из формулы

получаем формулу:

и делаем вывод, которого легко испугаться: показания вольтметра будут тем больше, чем больший ток потечет через шунт.

Итак, что это значит? А это значит, что мы можем легко рассчитать ток, проходящий через линию АВ ;-). Все гениальное просто! И знаете, что самое удивительное? Нам даже не нужно использовать амперметр ;-).

Вот принцип работы шунта. И чаще всего этот принцип используется именно для расширения пределов измерения средств измерений.

Виды шунтов

Промышленные амперметры выглядят так:

На самом деле, как это ни странно звучит, это вольтметры. Просто их шкала нарисована (градуирована) уже с расчетом по закону Ома. Короче показывает напряжение, а счет в амперах ;-).

На одном из них можно увидеть предел измерения даже до 100 ампер. Как вы думаете, если поставить такой прибор в разрыв электрической цепи и пропустить ток, скажем, в Ампер 90, что выдержит тонкий провод измерительной катушки внутри амперметра? Думаю будет густой белый дым. Поэтому такие измерения проводятся только через шунты.

А вот, действительно, промышленные шунты:

Те, что внизу справа, сами могут проводить ток до одного килоампера и более.

Каждый промышленный амперметр поставляется с собственным шунтом. Чтобы начать пользоваться амперметром, достаточно собрать шунт с амперметром по такой схеме:

На некоторых амперметрах этот шунт встроен непосредственно в сам прибор.

Работа шунта на практическом примере

У нас в гостях самый обычный промышленный шунт для амперметра:

На обратной стороне вы можете прочитать маркировку:

Как прочитать свойства такой маркировки? Здесь все просто! Это означает, что если ток, проходящий через шунт, равен 20 ампер, то падение напряжения на шунте составит 75 милливольт.

0,5 – класс точности. То есть сколько мы измерили — это значение будет с погрешностью 0,5% от измеренного значения. То есть, допустим, мы измерили падение напряжения в 50 милливольт. Погрешность измерения составит 50 плюс-минус 0,25. Такой точности вполне достаточно для промышленных и радиоэлектронных нужд ;-).

Итак имеем простенькую 12 вольтовую лампочку накаливания для авто:

На блоке питания выставляем напряжение 12 вольт, и подключаем лампочку. Лампочка загорается, и мы сразу видим, сколько энергии она потребляет, благодаря встроенному амперметру в блоке питания. Наша лампа потребляет 1,7 Ампера.

Предположим, у нас нет встроенного амперметра в блоке питания, но нам нужно знать, какой ток проходит через лампочку. Для этого составляем простую схему:

И измеряем падение напряжения на самом шунте. Оно составляло 6,3 милливольта.

Помните, что показал наш блок питания?

Ошибка 0,02 ампера! Я думаю, что это может быть связано с ошибкой прибора).

Так как радиолюбители в своих электронных гаджетах в основном используют низкое напряжение и ток, вы можете использовать этот принцип в своих конструкциях. Для этого достаточно будет взять резистор с малым сопротивлением и использовать его как датчик тока). Как говорится, «надобность в выдумках хитра”

Подключение амперметра через трансформатор тока

Расширение пределов измерения амперметра возможно при использовании дополнительного устройства, называемого трансформатором тока. Он работает по принципу обычного трансформатора, но первичная обмотка содержит всего несколько витков. При прохождении через него измеряемого тока значение во вторичной обмотке будет в несколько раз меньше.

Но такие трансформаторы имеют подходящие габариты и используются только в промышленных сетях. В малых подразделениях его использование нецелесообразно.