Измерение силы тока амперметром

Для измерения величины тока (силы тока) в цепях постоянного и переменного тока используют электроизмерительный прибор амперметр. Амперметр включается в цепь последовательно с источником тока.

Поскольку ток — это упорядоченное движение заряженных частиц вдоль проводника (через поперечное сечение проводника), то для измерения его величины необходимо пропустить измеряемый ток еще и через амперметр. Поэтому амперметр включается именно в разрыв исследуемой цепи, когда нужно измерить ток, а ни в коем случае не параллельно ей.

В выходной цепи современного амперметра обычно находится шунт — калиброванный резистор повышенной точности и довольно малого сопротивления (считанные доли ома), на котором электронная схема прибора измеряет падение напряжения, и по нему косвенным путем вычисляет ток (или как говорят — силу тока).

Амперметр, как отдельный измерительный прибор или как одна из функций мультиметра, имеет несколько диапазонов измерения тока. Выбор диапазона осуществляется при помощи переключателя, расположенного на лицевой панели прибора.

Обычно на мультиметре можно выбрать одно из следующих значений (максимальное значение для диапазона): 200мкА, 2мА, 20мА, 200мА, 10А и т.д. Кроме того у некоторых мультиметров есть возможность измерения постоянного, переменного, либо и постоянного и переменного тока.

Вид тока также выбирается на шкале переключателя. Для измерения тока и напряжения у мультиметров имеются два отдельных гнезда для подключения щупов: одно гнездо — для измерения напряжения, второе гнездо — для измерения тока. Третье — общий провод, который остается на своем месте независимо от того, что измеряется, ток или напряжение.

Подключите щупы к соответствующим гнездам мультиметра или амперметра. Включите прибор и переведите его в режим измерения тока, выбрав вид тока и диапазон с помощью переключателя. Если диапазон неизвестен, то стоит начать с самого большого значения из доступных на шкале переключателя, потом можно будет уменьшить. Обесточьте цепь, в которой необходимо будет измерить ток.

Присоедините щупы (соблюдая осторожность!) так, чтобы прибор оказался включен в разрыв цепи. Подайте ток в цепь. Спустя пару секунд прибор отобразит на своем дисплее действующее значение измеренного тока.

Если диапазон 10А или более, то значение измеренного тока будет отображено в амперах. Если диапазон например 200мА, 20мА или 2мА (порядок величин таков, но в принципе значения на шкале могут отличаться от этих), то на дисплее будут показания в миллиамперах. Если выбран диапазон 200мкА (или такого же порядка) — на дисплее будут показаны микроамперы.

Амперметр никогда нельзя подключать параллельно источнику тока, ибо в этом случае ток короткого замыкания пройдет через измерительный шунт внутри прибора и если ток окажется больше предельно допустимого для прибора, то прибор мгновенно сгорит.

Если источником тока является, например, розетка или другой источник с низким внутренним сопротивлением, это может закончиться трагедией с жертвами, а в самом лучшем случае — быстрым выходом прибора из строя.

Если вам необходимо измерить ток короткого замыкания пальчиковой батарейки — такое может пройти для амперметра безвредно, но правилом включения амперметра лучше не пренебрегать никогда.

Амперметр включается всегда последовательно в цепь и только в тот момент, когда эта цепь обесточена! Потребители в исправной цепи сами ограничат ток рабочей величиной.

Особенной разновидностью амперметра являются электроизмерительные токовые клещи. Они имеют очень большой диапазон измеряемых токов, и их невозможно включить неправильно. Токовые клещи просто накидываются в обхват участка цепи, ток в которой нужно измерить, и сразу показывают ток. Более распространены токовые клещи для измерения переменного тока, но существуют и модели для измерения постоянного тока (на базе датчика холла).

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Что считает амперметр в цепи

Для измерения токов и напряжений в электрических цепях используются амперметры и вольтметры, основным элементом которых служит гальванометр – прибор, предназначенный для измерения величин токов. Эти измерения могут быть основаны на одном из действий тока: тепловом, физическом, химическом. Гальванометр, градуированный на величину тока, называется амперметром. По закону Ома (8) напряжение и сила тока связаны прямо пропорциональной зависимостью, поэтому гальванометр можно градуировать и на напряжение. Такой прибор называют вольтметром.

В этом задании мы не будем касаться вопросов, связанных с конкретным устройством электроизмерительных приборов, с их системами и принципами работы. Остановимся лишь на требованиях, предъявляемых к внутренним сопротивлениям амперметров и вольтметров. Важно, чтобы при включении в цепь для измерений эти приборы вносили как можно меньшее искажение в измеряемую величину.

Амперметр включается в цепь последовательно. Если сопротивление амперметра `R_»а»` и его подключают к участку цепи с сопротивлением `R_»ц»` (рис. 7а), то эквивалентное сопротивление участка цепи и амперметра в соответствии с (13) равно `R=R_»ц»+R_»а»=R_»ц»(1+(R_»а»)/(R_»ц»))`.

Отсюда следует, что амперметр не будет заметно изменять сопротивление участка цепи, если его собственное (внутреннее) сопротивление будет мало по сравнению с сопротивлением участка цепи.

Чтобы добиться этого, гальванометр снабжают шунтом (синоним – добавочный путь): вход и выход гальванометра соединяются некоторым сопротивлением, обеспечивающим параллельный гальванометру дополнительный путь для тока (рис. 7 б). Поэтому внутреннее сопротивление амперметра меньше, чем у применённого в нём гальванометра. (Читателю рекомендуется лично убедиться в этом с помощью соотношения (14).) Амперметр называется идеальным, если его внутреннее сопротивление можно считать равным нулю.

Вольтметр подключается к электрической цепи параллельно тому участку, напряжение на котором требуется измерить. Присоединив, например, вольтметр с сопротивлением `R_»в»` параллельно лампочке с сопротивлением `R_»л»` (рис. 8 а), получим участок цепи, эквивалентное сопротивление которого вычисляется по формуле (14) `R=R_»л» (R»в»)/(R_»л»+R_»в»)`.

Отсюда следует, что чем больше сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением лампочки, тем меньше эквивалентное сопротивление будет отличаться от сопротивления лампочки. Вывод: чтобы процесс измерения меньше искажал значение измеряемого напряжения, собственное (внутреннее) сопротивление вольтметра должно быть как можно больше. Поэтому в вольтметре последовательно гальванометру включают некоторое сопротивление (рис. 8б). Внутреннее сопротивление такого вольтметра, как правило, во много раз больше сопротивления входящего в него гальванометра. Вольтметр называется идеальным, если его внутреннее сопротивление можно считать бесконечно большим.

Каждый измерительный прибор рассчитан на определённый интервал значений измеряемой величины. И в соответствии с этим проградуирована его шкала. Для расширения пределов измерений в амперметре можно использовать добавочный шунт, а в вольтметре – добавочное сопротивление. Найдём значения этих сопротивлений, увеличивающих максимальную измеряемую величину тока или напряжения в раз.

Источник

Как подключить амперметр в электрическую цепь

Термин «электрический ток» известен каждому человеку, независимо от образования и рода занятий. Многие знают, что силу тока можно измерить, что единица измерения называется «ампер», и что для замеров требуется прибор, называемый амперметром.

Что измеряет амперметр, где применяется

Электрический ток определяется, как скорость переноса заряда через единицу сечения проводника. Измерить эту величину непосредственно и оценить ее количественно сложно. Не менее сложно и неудобно напрямую измерять ток через силу взаимодействия проводников (так вводится понятие единицы измерения в 1 ампер).

Но при прохождении по проводнику электрический ток оказывает различные виды воздействия:

• термическое;
• электрохимическое;
• электромагнитное;
• другие виды воздействия.

Эти воздействия измерить уже проще, поэтому для измерения тока количественно оценивается его воздействие. На этом принципе и построено действие амперметров.

Термин «амперметр» состоит из названия единицы измерения силы тока «ампер» и греческого слова «метрео» — измерять.

Сфера применения амперметров

Амперметры применяются там, где надо измерить силу тока в цепи, а это очень широкая область использования. Контроль потребления электроэнергии промышленным или бытовым объектом, мониторинг корректной работы электроустановок по электрическим параметрам, задание режима заряда возобновляемых электрохимических источников энергии – это всего лишь малая часть сферы назначения приборов для измерения тока. Полный же список составить вряд ли возможно – он будет огромен.

Принцип работы амперметра в зависимости от типа прибора

Все амперметры можно разделить на две большие категории:

1. Цифровые.
2. Стрелочные (часто не совсем верно называемые аналоговыми).

Все они предназначены для одной цели, но выполняют свои функции различными способами.

Стрелочные приборы

Хотя все стрелочные измерители тока внешне похожи, внутри этого класса амперметров существует внутренняя классификация. Она производится по конструкции системы измерения и определяет сферу применения каждого вида прибора.

Магнитоэлектрические

Этот тип измерителей тока используется со времени ранних этапов развития электротехники. В основе принципа его действия лежит механическое воздействие электрического тока, которое порождается электромагнитным воздействием. В таком приборе измеряемый ток проходит через подвижную катушку, при этом возникает магнитное поле. Магнитное поле катушки взаимодействует с полем постоянного магнита так, что возникает вращающий момент, заставляющий катушку повернуться против действия пружины. Чем больше ток, тем на больший угол повернется катушка, тем на больший угол отклонится стрелка, расположенная с катушкой на одной оси.

Устройство магнитоэлектрической системы

Электромагнитные

Электромагнитный амперметр имеет тот же принцип действия (взаимодействие поля измеряемого тока и поля постоянного магнита), но имеет «вывернутое» относительно предыдущего прибора строение. Ток, который надо измерить, проходит через неподвижную катушку, а на оси со стрелкой установлен постоянный магнит.

Такие измерители выпускают, большей частью, для использования в цепях постоянного тока.

Электродинамические

Принцип действия амперметра этой конструкции аналогичен магнитоэлектрическому (электромагнитному) прибору, но второе магнитное поле создается не громоздким и тяжелым постоянным магнитом, а другой катушкой (неподвижной), через которую протекает тот же измеряемый ток.

Строение и схема включения электродинамического амперметра

Ферродинамические

Аналогичный принцип используется в приборах ферродинамической системы. Принципиальное отличие – наличие сердечника из магнитомягкого материала. Неподвижная катушка располагается на полюсе сердечника, а подвижная – в зазоре. За счет этого магнитное поле концентрируется и достигается большая чувствительность механической системы.

Устройство прибора ферродинамической системы

Такие амперметры хорошо переносят тряску, поэтому их применяют, например, в авиации или на железнодорожном транспорте.

Термоэлектрические

Для измерения высокочастотных токов описанные выше приборы непригодны. Они имеют слишком большие собственные индуктивности из-за наличия катушек. В этой области применяют термоэлектрические измерители. Их принцип действия основан на преобразовании ВЧ-тока в постоянный ток. Преобразованный ток измеряется обычным амперметром (магнитоэлектрическим, электродинамическим и т.п.).

Принцип термоэлектрического измерения тока

Измеряемый ток проходит по нагревателю, который при этом выделяет тепло, количество которого зависит от проходящего тока. Тепловая энергия повышает температуру спая термопары, в которой возникает постоянная ЭДС, создающая ток в цепи. Этот ток измеряется обычным прибором (магнитоэлектрической, электродинамической или другой системы).

Цифровой амперметр

В цифровых приборах принцип измерения тока иной. Движущихся частей в них нет, замер происходит не по результату взаимодействия полей. Измеряемый ток проходит по резистору, называемому шунтом. Шунт также включается в разрыв цепи. Его сопротивление невелико – единицы или даже доли ом. При протекании тока на резисторе падает определенное напряжение. Это напряжение пропорционально току и зависит от сопротивления шунта. Замеренное напряжение пересчитывается в ток по формуле I=U/R и выдается на дисплей в готовом к считыванию виде.

Измерение тока с помощью шунта

Правила использования

Чтобы достоверно измерить силу тока, надо уметь правильно включить амперметр в цепь и верно считать показания.

Схемы подключения амперметра в электрическую цепь

В общем случае амперметр подключается в измеряемую цепь последовательно с нагрузкой (в разрыв цепи). Так как сопротивление рамки стрелочного измерителя или шунта цифрового прибора невелико, то подключение амперметра практически не изменяет характеристик цепи и не влияет на величину тока (хотя в некоторых случаях наличие измерителя надо учитывать). Такое включение амперметра называется прямым или непосредственным.

Схема непосредственного включения амперметра

Нельзя включать амперметр параллельно источнику питания, пытаясь «измерить силу тока в сети». Это приведет к короткому замыканию.

Если сила тока в измеряемой цепи велика или напряжение в сети достигает величин, при которых требования к изоляции прибора становятся несоразмерными, применяется включение амперметра через трансформатор тока.

Такое подключение называется косвенным и применимо только в цепях переменного тока.

В этом случае первичная обмотка трансформатора включается в разрыв цепи, а параллельно вторичной подключается амперметр. Показания прибора считываются с учетом коэффициента трансформации трансформатора. Например, трансформатор имеет Ктр=200/5=40, амперметр показывает 2 ампера. Значит, фактический ток в цепи составляет 2*40=80 ампер.

Косвенное включение прибора для измерения тока

Стрелочные амперметры постоянного тока включаются в соответствии с полярностью, указанной на зажимах. Если перепутать терминалы, стрелка будет отклоняться влево от нуля (в сторону ограничителя). Для цифровых приборов и стрелочных измерителей с нулем посередине шкалы это правило менее значимо, но его тоже лучше соблюдать. В противном случае на дисплее будет отображаться ток противоположной полярности.

Для наглядности видеоурок.

Расшифровка показаний амперметра

Цифровые амперметры обычно выдают измеренную величину в удобном для восприятия виде. Достаточно считать результат с дисплея. У стрелочных приборов бывает несколько сложнее.

Сначала надо определить, на какую величину указывает стрелка. Потом надо посмотреть на единицу измерения. У некоторых приборов шкала проградуирована в кратных и дольных единицах (килоамперах, миллиамперах, микроамперах и т.д.). У других на шкале указан множитель, на который надо умножить показания амперметра.

Шкала с множителем х10

Например, у прибора на рисунке указан множитель x10. Если стрелка указывает, например, на значение 5.5, то фактический ток составляет 5.5×10=55 ампер.

Минимальный и максимальный предел измерения амперметра (на какую силу тока рассчитан)

У стрелочного амперметра наибольшая величина измеряемого тока нанесена на шкалу – это крайнее правое деление шкалы. Его надо умножить на единицу измерения, расположенную в центре шкалы. Наименьшим пределом измерения считается значение самого маленького деления. Следовательно, минимальные достоверные показания не могут быть меньше одного наименьшего деления.

Этот прибор может измерять максимум 2 ампера, минимум – 0,1 ампера

У цифровых приборов максимальный предел измерения амперметра обычно наносится на лицевую панель прибора, рядом с дисплеем. Если ее там нет, надо обратиться к технической документации на измеритель. За минимальное достоверное значение принимается две единицы самого младшего разряда (считается, что наименьшая погрешность таких устройств не может составлять меньше одной цифры младшего разряда).

Источник