Амперметр: назначение, схемы подключения, типы, характеристики

Определение

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Амперметр – это электроизмерительный прибор, предназначенный для фиксации силы постоянного либо переменного тока, протекающего в цепи — то есть устройство для измерения тока.

Амперметр подключается последовательно, с тем участком электроцепи, где предполагается измерять ток. Так как ток, который он измеряет зависит от сопротивления элементов цепи, то сопротивление амперметра должно быть максимально низким (очень маленьким). Это позволяет уменьшить влияние устройства для измерения тока на измеряемую цепь и повысить их точность.

Шкалу прибора градуируют в мкА, мА, А и кА, и в зависимости от требуемой точности и пределов измерения выбирают подходящий прибор. Увеличение измеряемой силы тока добиваются путем включения в цепь шунтов, трансформаторов тока, магнитных усилителей. Это позволяет увеличить предел измеряемой величины тока.

Как определить предел измерения силы тока амперметра

§ 73. Измерение силы тока. Расширение пределов измерения амперметра
Для измерения силы тока в электрических цепях служат амперметры, миллиамперметры и микроамперметры различных систем. Их включают в цепь последовательно, и через прибор проходит весь ток, протекающий в цепи. При различных электрических измерениях весьма важно, чтобы измерительный прибор как можно меньше изменял электрический режим цепи, в которую его включают. По этой причине амперметр должен обладать незначительным сопротивлением по сравнению с сопротивлением цепи. Пусть в электрическую цепь включен источник электрической энергии, напряжение которого U

= 10
в
. Сопротивление потребителя
r
п = 20
ом
. В этой цепи, согласно закону Ома, ток

Допустим, что обмотка миллиамперметра, которым следует измерить ток, имеет сопротивление r

a = 30
ом
. Тогда при включении прибора в цепь в ней установится ток

Таким образом, если включить в цепь прибор с большим сопротивлением, то нарушится ее электрический режим и сила тока будет измерена с ошибкой на 0,3 а

. Этот пример подтверждает, что желательно измерять силу тока в цепи таким прибором, у которого собственное сопротивление наименьшее. Присоединять амперметр к полюсам источника тока без нагрузки нельзя. Это объясняется тем, что по обмотке амперметра, имеющей малое сопротивление, в данном случае пройдет большой ток и она может перегореть. По той же причине нельзя включать амперметр параллельно нагрузке. По обмотке и отдельным элементам электроизмерительных приборов некоторых систем во избежание возможности их порчи нельзя пропустить сколько-нибудь значительный ток. В частности, это относится к спиральным пружинам и подвижной катушке магнитоэлектрического прибора. Если такой измерительный прибор нужно приспособить для измерения значительной силы тока — расширить пределы измерения амперметра, то он снабжается шунтом. Шунт — это относительно малое, но точно известное сопротивление (
r
ш), присоединяемое параллельно измерительному механизму. Схема включения амперметра с шунтом показана на рис. 87. При таком включении шунта из
n
частей тока, протекающего в цепи, через прибор проходит лишь одна его часть, а через шунт — остальные
n
— 1 частей. Это происходит потому, что сопротивление шунта меньше сопротивления амперметра в
n
— 1 раз. Число
n
показывает, во сколько раз нужно увеличить предел измерения амперметра. Таким образом, шунт служит для расширения пределов измерения прибора. Пусть амперметр позволяет измерять силу тока
I
a = 5
а
, а в данном случае необходимо этим прибором измерить силу тока
I
= 30
а
. Значит, нужно увеличить предел измерения прибора в
Сопротивление шунта, который надо присоединить параллельно амперметру, чтобы обеспечить такое расширение предела измерения, можно определить по формуле
Если сопротивление амперметра r

a = 0,15
ом
, то сопротивление шунта

После присоединения шунта к прибору каждое деление шкалы прибора будет соответствовать величине, в n

раз большей, чем указана на ней. В нашем случае, если стрелка прибора с шунтом установится на делении
5
, это значит, что в цепи протекает ток
I
= 5 ·
n
= 5 · 6 = 30
а
. Шунт должен иметь четыре зажима, это необходимо для устранения влияния на сопротивление шунта переходных сопротивлений контактов. Шунты изготовляют из манганина — сплава, у которого температурный коэффициент сопротивления практически равен нулю.

Источник



Схемы подключения амперметра

Рисунок — Схема прямого включения амперметра

Рисунок — 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.

Где применяются амперметры:

электротехнике — энергетике

автомобилестроении

точных науках

строительстве

электролабораториях

Но не только средние и крупные предприятия используют этот прибор: они востребованы и среди обычных людей. Практически любой опытный автоэлектрик имеет в арсенале подобное устройство, позволяющее проводить замеры показателей электропотребления приборов, узлов автомобилей и пр.

Принцип работы

Амперметр показывает измерения после соединения с электрической цепью. Через него проходит ток, сила которого регистрируется за счет воздействия магнитного поля. Если говорить о классическом, магнитоэлектрическом варианте прибора, то он действует так:

1. На оси крепится катушка и стрелка. Над катушкой устанавливается магнит, который создает магнитное поле и задает первоначальное положение стрелки — 90 градусов относительно оси.
2. Если подключить устройство к сети, возникнет и второе магнитное поле, исходящее от электричества. Поля будут «соперничать» друг с другом, перетягивая к себе стрелку. От разности потенциалов магнитных полей и зависит, на каком делении в итоге остановится стрелка.

Вам это будет интересно Особенности прокалывающего зажима СИП

Принцип действия

Однако принцип действия может меняться в зависимости от конструкции амперметра.

Типы амперметров

Исходя из вида отсчетного устройства амперметры делятся на приборы с:

• со стрелочным указателем
• со световым указателем;
• с пишущим устройством;
• электронные устройства.

По принципу действия амперметры разделяются

1. Электромагнитные – предназначены для использования в цепях постоянного, переменного тока. Обычно используются в привычных электроустановках переменного тока с частотой 50 Гц.
2. Магнитоэлектрические — предназначены для фиксации силы тока малых значений постоянного тока. Они имеют магнитоэлектрическое измерительное устройство и шкалу с проградуированными делениями.
3. Термоэлектрические приборы предназначены для измерения силы тока в цепях высоких частот. В состав таких приборов входят магнитоэлектрический механизм, выполненный в виде проводника, к которому приваривается термопара.
   Васильев Дмитрий Петрович

   Профессор электротехники СПбГПУ

   Задать вопрос

   Протекающий по проводку ток вызывает его нагрев, который фиксируется термопарой. Формирующееся излучение своим влиянием вызывает отклонение рамки на угол, который пропорционален силе тока.

4. Ферродинамические приборы — состоят из замкнутого магнитопровода, выполненного из ферромагнитного материала, сердечника и неподвижной катушки. Характеризуются высокой точностью измерения, надёжностью конструкции и низкой чувствительностью к воздействию электромагнитных полей.
5. Электродинамические устройства предназначены для замеров величины силы тока в цепях постоянного / переменного токов повышенных частот (до 200 Гц). Они чувствительны к перегрузкам и внешним электромагнитным полям. Но из-за высокой точности замеров их используют в роли контрольных приборов для поверки действующих амперметров.
6. Цифровые амперметры – современная модель приборов, сочетающая преимущества аналоговых приборов. На сегодня такие устройства завоевывали лидирующие позиции. Это объясняется удобством в работе, легкостью использования, небольшими размерами и высокой точностью получаемых результатов измерений.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Кроме того, цифровые приборы можно использовать в разнообразных условиях: он не боится тряски, вибрации и пр. воздействий.

Рассмотрим несколько амперметров разных производителей и разных типов:

Амперметры Ам-2 DigiTOP

Технические характеристики:

1. Количество входов 1
2. Измеряемый переменный ток 1 …50 А
3. Погрешность измерения 1%
4. Дискретность индикации 0,1 А
5. напряжение питания -100…-400 В, 50 (+1) Гц Габаритные размеры 90x51x64 мм

Орлов Анатолий Владимирович

Начальник службы РЗиА Новгородских электрических сетей

Задать вопрос

Работоспособность и долговечность бытовой электротехники зависят от качества получаемой электроэнергии. Как правило, к выходу из строя электронной техники, будь то холодильники, телевизоры или стиральные машины, приводит повышение напряжения выше допустимых пределов. Наиболее опасно длительное повышение напряжения выше допустимой отметки. При этом выходят из строя блоки питания электронной техники, перегреваются обмотки электродвигателей, нередко происходит возгорание.

Амперметр лабораторный Э537

Данный прибор (амперметр Э537) предназначается для точного измерения силы тока в цепях переменного и постоянного тока.

Класс точности 0,5.

Диапазоны измерения 0,5 / 1 A;

Масса 1,2 кг.

Технические характеристики амперметра Э537

1. Конечное значение диапазона измерений 0,5 А/1 А
2. Класс точности 0,5
3. Область нормальных частот (Гц) 45 — 100 Гц
4. Область рабочих частот (Гц) 100 — 1500 Гц
5. Габаритные размеры 140 х 195 х 105 мм

Амперметр СА3020

Цифровое устройство амперметр базовой модели выпускается в нескольких типовых модификациях в зависимости от базового значения параметров замеряемого тока. При заказе данной модели цифрового амперметра, требуется заявить, с каким базовым параметром силы тока Вам придётся работать: 1 А, 2 А или 5 А.

Базовые параметры замеряемого тока, Iн-1 Ампер (СА3020-1), 2 Ампер (СА3020-2) или 5 Ампер (СА3020-5);

1. Границы замеряемых токов от 0,01 Iн до 1,5 Iн;
2. Диапазон частот по замеряемым токам от 45 до 850 Герц;
3. Границы базовой допускаемой существующей погрешности ±0,2% к оптимальному значению параметров замеряемой силы тока;
4. Напряжение по питанию — сеть переменного тока напряжением (85-260) Вольт и частотой (47-65) Герц или постоянное напряжение (120 — 300) Вольт;
5. Потребляемая устройством мощность не больше чем 4 ВА;
6. Размерные габариты 144x72x190 мм;
7. Масса не больше чем 0,55 кг;
8. Мощность, потребляемая измерительной цепью амперметров серии 3020, не превышает: для СА3020-1 – 0,12 ВA; для СА3020-2 – 0,25 ВA; для СА3020-5 – 0,6 ВA.

Как измерять силу тока в электрической цепи

Для измерения силы тока применяется измерительный прибор, который называется Амперметр

. Силу тока приходится измерять гораздо реже, чем напряжение или сопротивление, но, тем не менее, если нужно определить потребляемую мощность электроприбором, то без зная величины потребляемого ним тока, мощность не определить.

Ток, как и напряжение, бывает постоянным и переменным и для измерения их величины требуются разные измерительные приборы. Обозначается ток буквой I

, а к числу, чтобы было ясно, что это величина тока, приписывается буква
А
. Например, I=5 A обозначает, что сила тока в измеренной цепи составляет 5 Ампер.

На измерительных приборах для измерения переменного тока перед буквой А ставится знак «

«, а предназначенных для измерения постоянного тока ставится «–

«. Например,
–А
означает, что прибор предназначен для измерения силы постоянного тока.

О том, что такое ток и законы его протекания в популярной форме Вы можете прочитать в статье сайта «Закон силы тока». Перед проведением измерений настоятельно рекомендую ознакомиться с этой небольшой статьей. На фотографии Амперметр, рассчитанный на измерение силы постоянного тока величиной до 3 Ампер.