Способ включения амперметра для измерения тока

Как подключить амперметр к цепи переменного или постоянного тока

Прежде чем разбираться, как подключить амперметр, нужно знать, что прибор должен иметь небольшое сопротивление. Это необходимо для снижения напряжение для этого измерительного прибора. В идеале, сам прибор должен иметь нулевое, однако сделать это на практике невозможно.

Амперметр включается в цепь только последовательно, в зависимости от вольтметра, который имеет параллельное подключение. Если сделать все таки параллельно, ток пройдет по короткозамкнуттому пути, что повредить сам прибор. В статье будет разобрано, как правильно подключить данный измерительный прибор, а также это будет показано в двух видеороликах и одной лабораторной работе по электротехнике.

Отличия приборов для постоянного и переменного тока

Амперметрами называются приборы для измерения силы тока, величины тока. Данные приборы всегда включаются последовательно в цепь, измерение тока в которой требуется произвести. Амперметры, в отличие от вольтметров, обладают при включении в цепь чрезвычайно малым сопротивлением, чтобы процесс измерения минимально влиял бы на показания. Итак, амперметры служат для измерения величин токов.

Установка шунта

При измерении значительных токов, через рабочую катушку прибора протекал бы недопустимо большой ток, что потребовало бы усложнять конструкцию, по этой причине, для возможности безопасного измерения больших токов прибегают к шунтированию рабочей катушки прибора, чтобы через саму катушку протекал не весть измеряемый ток, а только малая его часть. То есть измеряемый постоянный ток разделяют на ток шунта и ток рабочей катушки измерительного прибора, при этом шунт пропускает через себя почти весь ток измеряемой цепи.

Шунт подбирают таким образом, чтобы соотношение токов в нем и в рабочей катушке получалось 10 к 1, 100 к 1 или 1000 к 1, то есть соотношением сопротивлений шунта и измерительной цепи добиваются приемлемого режима работы измерительного прибора.

Если нужно измерить ток переменный, да еще и немалый, как это делают при помощи токовых клещей, то здесь в схему добавляется измерительный трансформатор тока. Трансформатор тока имеет вторичную обмотку из множества витков, нагруженную резистором, а первичной обмоткой выступает один виток провода, просто пропущенного через окно сердечника трансформатора тока. По сути получается, что амперметр подключается ко вторичной обмотке токового трансформатора.

Требования к параметрам прибора

Когда изготавливают трансформатор тока для амперметра переменного тока, рассчитывают витки и резистор вторичной обмотки так, чтобы если измеряемый ток составляет 1000 ампер, то ток вторичной обмотки не превышал бы 0,5 ампер. Шкалу прибора градуируют на наибольший измеряемый ток, текущий в обмеряемом проводе, то есть на максимальный ток первичной обмотки токового трансформатора прибора.

Амперметр переменного тока никогда не включают в работу при разомкнутой вторичной обмотке токового трансформатора, поскольку в этом случае наведенная ЭДС попросту сожжет прибор, и амперметр станет опасным для персонала.

Применение в амперметрах трансформаторов тока позволяет безопасно проводить измерения в цепях высокого напряжения, поскольку вторичная обмотка, соединенная непосредственно с измерительным прибором, всегда надежно изолируется. Часто корпус прибора для пущей безопасности заземляют, как и вторичную обмотку измерительного токового трансформатора, чтобы даже в случае пробоя изоляции между обмотками, персонал остался в безопасности.

Установка прибора

На большинстве автомобилей для контроля за работой системы электроснабжения используется только контрольная лампа заряда, которая не контролирует состояние аккумуляторной батареи, зарядный ток, величину напряжения в бортовой сети и, кроме того, не позволяет определять ряд неисправностей в цепях. Полную информацию о работе генератора и аккумуляторной батареи можно получить, если оснастить автомобиль амперметром и вольтметром.

Амперметр обычно подключается в разрыв провода идущего от генератора к аккумулятору. Например на Вазовских машинах между выводам “В+” генератора и “+” аккумуляторной батареи. Подключение Амперметра должно производиться проводом подходящего сечения.

Так например амперметр АП-111 необходимо подсоединять проводом сечением не менее 20кв, в противном случае провод будет греться. Сам Амперметр в процессе работы тоже может немного нагреваться, т.к. внутри него установлен шунт, на котором, при большом токе тоже выделяется тепло, это не является неисправностью.

Вольтметр подключется гораздо проще, в любом месте где есть “+”. Соответственно один контакт подключается к корпусу другой удобнее подключить к клемме замка зажигания где появляется “+” при включении зажигания. На рисунке показана типичная принципиальная схема подключения Амперметра и вольтметра

Правила того, как подключить амперметр, следует знать каждому. Так, например, подобные знания нередко используются при составлении заданий экспериментальных туров олимпиад школьников или же лабораторных работ.

Начнем с принципа работы амперметра. То, что он измеряет силу тока, очевидно просто из названия. Это происходит следующим образом: электрический ток, двигающийся по цепи, проходит и по прибору. При этом создается вращающий момент, который становится причиной отклонения динамической (подвижной) части на некоторый угол. Подобное отклонение прямо пропорционально силе тока. Далее это отображается визуально, например, движением стрелки или выводом числа.

Вспомним понятия параллельного и последовательного подключения. Если нужно измерить силу тока на каком-нибудь приемнике, то значение ее должно совпадать с тем, что проходит через амперметр. Это характерно конкретно для последовательного соединения.

Однако способ присоединения – не единственное важное условие того, как подключить амперметр. Не меньшее значение имеет сопротивление амперметра. Если оно вдруг окажется выше, чем сопротивление приемника, при подключении прибора система работы цепи нарушится, и значение тока, действующего на приемник, изменится. При подключении в разрыв не имеет значения, подключать «плюсом» к источнику питания или прибору. Главное, чтобы последовательно, а не параллельно.

Видов амперметров существует несколько. Среди них аналоговый и цифровой. С из помощью можно измерять и постоянный, и переменный ток. Однако для любого их них правила подключения амперметра сохраняются без изменений.

Стоит только проверить, какой ток измеряет конкретный прибор. Это указано на самом устройстве. Если ток постоянный, указано «=», если переменный – «

». Это необходимо сделать обязательно, в противном случае амперметр работать не будет.

Кроме того, при работе с электричеством надо следовать правилам безопасности. При контакте с оголенными проводами и небрежном отношении есть вероятность если получить не электрический ожог, то весьма неприятные ощущения.

Особенно это касается реальных установок, потому что в школьной лаборатории, как правило, цепь работает от батарейки, и сила тока не слишком высокая. Таким образом, характерной особенностью амперметра является его последовательное подключение. Это ограничивает количество способов, как подключить амперметр.

Способы подключения амперметра

Основная особенность прибора заключается в том, что он должен обладать маленьким сопротивлением. Это нужно для обеспечения незначительного падения напряжения на нем. Для идеального замера прибор должен иметь нулевое внутреннее сопротивление, но это недостижимо. Подключение амперметра в цепь производится последовательно, в отличие от вольтметра.

Если подключить его параллельно источнику питания, ток пойдет фактически короткозамкнутым путем и может повредить прибор. Схема подсоединения амперметра Схема подключения амперметра может быть прямой и косвенной. При прямой схеме прибор непосредственно подключается в цепь между источником питания и нагрузкой. Косвенная схема реализуется двумя способами:

Установка шунта параллельно амперметру, когда почти весь ток пропускается через шунт, обладающий небольшим сопротивлением, а на катушку прибора попадает незначительная его часть. Соотношение между токами и сопротивлениями шунта и прибора: Iш/Iпр = Rпр/Rш.

Таким образом, применяя откалиброванные шунты можно расширить диапазон измеряемых токов; Использование измерительных трансформаторов. Применяется для фиксации токов больших величин на электрооборудовании высокого напряжения. Ток в силовых электроцепях преобразуется посредством трансформаторов в маленькие величины (обычно это 5 А).

К выводам вторичной обмотки подключаются измерительные приборы. Важно! Выводы вторичной обмотки всегда замыкаются на резистор, а работа в разомкнутой цепи запрещается из-за того, что она может оказаться под фазным напряжением силовой цепи.

Последовательность подключения амперметра с шунтом Схемы с трансформаторами тока применяются на энергопредприятиях. Для подключения амперметров в низковольтных цепях электрики-любители, как правило, используют схему с шунтами. Схема подсоединения амперметра с шунтом Последовательность шагов по сборке схемы:

• Многие амперметры комплектуются откалиброванными шунтами. Необходимо знать приблизительный диапазон токов измерения.
• Зная ток, выбирается соответствующий шунт;
• Закрепить шунт на контактных выводах амперметра;
• Обесточить устройство, предназначенное для контроля тока;
• Разомкнуть питающую электроцепь и включить в нее последовательно с нагрузкой (лампой, резистором и т. д.) амперметр с закрепленным на нем шунтирующим элементом, учитывая полярность прибора (для аналоговых устройств) и источника;
• Подать напряжение и снять данные;
• Вновь отключить питающий источник, отсоединить амперметр и восстановить нормальную схему;

Цена одного деления прибора определяется, исходя из значения тока, указанного на шунте. В мультиметре шунты уже встроены в прибор. Нужно только поставить переключатель в нужный диапазон измерений. Делается это при снятом питании.

Магнитоэлектрические амперметры используются только в цепях постоянного тока. В поле постоянного магнита перемещается катушка измерительного прибора, связанная со стрелкой. Магнитное поле катушки, по которой проходит ток, взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита, и стрелка отклоняется на соответствующий угол в ту или иную сторону.

Если такой прибор включить в цепь переменного тока, и попытаться провести измерения, то ничего не выйдет, ведь стрелка просто будет колебаться с частотой тока возле нулевого положения, и прибор может сгореть. Решается проблема применением схемы выпрямления. Выпрямительная система позволит измерить переменный ток частотой до 10кГц, при условии, что форма тока — синус.

Аналоговые амперметры по сей день не потеряли популярность. Им не нужно питание от батареек, измеряемая цепь дает им питание. Стрелка наглядно отображает показания. Но стрелочные приборы имеют недостаток — они довольно инертны.

Цифровые амперметры содержат аналого-цифровой преобразователь, и на ЖК-дисплее отображаются просто готовые цифры, показывающие результат измерений. Цифровые приборы лишены инертности, обладают высокой частотой опроса схемы, и наиболее современные дорогие амперметры могут выдавать до 1000 результатов измерения за одну секунду. Минус один — нужен дополнительный источник питания такому прибору.

Заключение

В завершении отметим, что если у вас нет под рукой амперметра для измерения переменного тока, но есть амперметр постоянного тока, а необходимо здесь и сейчас измерить переменный ток, то вам поможет схема выпрямления, которую просто добавляют в цепь, и при помощи обычного амперметра постоянного тока можно будет измерить переменный ток, без необходимости прибегать к использованию трансформатору тока.

Надеемся, что эта краткая статья помогла вам понять, чем отличается амперметр постоянного тока от амперметра переменного тока, и теперь вы сможете измерить даже переменный ток амперметром постоянного тока, без необходимости покупать токовые клещи. Конечно, для измерения больших токов токовые клещи незаменимы, однако в любительской практике порой необходимы простые и практичные решения.

Более подробно об устройстве амперметра и как его использовать рассказано в материале Лабораторная работа по электрическим измерениям. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. А также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу.

В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

Источник

Как правильно подключить амперметр

Без электричества нельзя представить жизнь современного человека. Оно обогревает дома, дает свет, движет машины, заставляет работать компьютеры и смартфоны. Невозможно назвать сферу жизни, где можно обойтись без электричества.

Основными физическими величинами, характеризующими электрический ток, являются его напряжение и сила. Их показатели можно измерить с помощью специальных приборов. Напряжение — с помощью вольтметра, силу тока — амперметра. В статье пойдет речь о том, что такое амперметр, каково его устройство, как осуществляется подключение к сети и для чего это нужно.

Применение амперметров

Без амперметров не обойтись там, где занимаются выработкой и распределением электроэнергии. Они нужны на промышленных предприятиях, где работает большое количество станков и машин, потребляющих электричество. Замеры необходимы при возведении жилых комплексов, чтобы быть уверенными в том, что сети смогут выдержать расчетную нагрузку. Силу тока измеряют:

• в электролабораториях;
• на аккумуляторных производствах;
• при создании точных приборов;
• в автомобильной промышленности;
• при строительстве энергетических объектов;
• в сельском хозяйстве;
• при установке электрооборудования на концертах и шоу, и так далее, и тому подобное.

Находят свое применение амперметры и в быту. У многих людей, имеющих минимальные навыки электрика, в хозяйстве найдется этот прибор, позволяющий измерить силу тока, выдаваемого автомобильным аккумулятором или домашней электросетью при подключении того или иного устройства. Это позволяет понять, является ли безопасным для проводки подключение электробытовых приборов с повышенным потреблением тока.

Принцип работы амперметра

Работа традиционного прибора основана на принципе возникающего взаимодействия между полями постоянного магнита и обмоткой катушки, через которую пропускается электрический ток. Во время подачи тока через обмотку, появляется электромагнитный импульс, вызывающий вихревые токи, заставляющие катушку вращаться относительно неподвижно закрепленного магнита.

Соединенная с рамкой, стрелка начинает отклоняться на величину, пропорциональную силе воздействующего тока. Она движется вдоль откалиброванной шкалы с цифровыми значениями. Круговому движению противодействуют пружины. Чем больше сила тока в проводнике в момент измерения, тем сильнее будет отклонение стрелки. Когда момент вращения, возникший под действием движущихся заряженных частиц проводника, уравновешивается силой противодействия пружин, стрелка амперметра замирает, показывая значение тока, проходящего через прибор.

Зачастую необходимо измерить силу тока, которая заведомо выше, чем предел измерений амперметра. В этом случае, в цепь включают резистор, называемый шунтирующим, а саму схему называют шунтом. Параметры шунта рассчитываются заранее и учитываются в производстве приборов. С этим учетом производится настройка магнита и противодействующих пружин. Учитывается и внутреннее сопротивление самого амперметра, которое существенно влияет на показываемые им данные. Ведь устройство подключается к сети последовательно. Подробно о подключении амперметра к сети будет рассказано ниже.

Виды амперметров

От того, каково устройство амперметра и на каких принципах основывается его работа, зависит и точность показаний. В соответствии с общепринятой классификацией, все измерительные приборы подразделяются на:

• электромагнитные;
• магнитоэлектрические;
• термоэлектрические;
• электродинамические;
• ферродинамические;
• цифровые.

Существуют и другие классификации. Но они не так распространены из-за использования приборов измерения в узкопрофильных отраслях. К ним можно отнести модульные амперметры для установки в силовых щитах или компактные, применяемые для контроля заряда автомобильных аккумуляторов.

Электромагнитные амперметры

Отличительной особенностью электромагнитных устройств является отсутствие в них подвижной рамки с обмоткой. Вместо катушки, вращательное движение стрелке придает сердечник, расположенный на оси.

Такие амперметры менее восприимчивы к движению заряженных частиц, поэтому их показания не так точны, в отличие от магнитоэлектрических приборов. Плюсом же является универсальность. Их можно использовать для замеров в цепях и с постоянным, и с переменным током.

Магнитоэлектрические устройства

Магнитоэлектрические амперметры — наиболее характерный пример устройств для измерения силы тока. В принцип их действия заложено взаимодействие магнитных полей наэлектризованной подвижной катушки и постоянного магнита. Преимуществами такой конструкции являются:

• минимальное потребление энергии;
• высокая чувствительность;
• максимальная точность показаний амперметра.

Показания магнитоэлектрических приборов снимаются с равномерно градуированной шкалы с подвижной стрелкой.

Хотя амперметры этого вида получили широкое распространение, особенно в электролабораториях и промышленности, у них есть и ряд минусов. Среди недостатков рассматриваемых устройств выделяют их сложность, обусловленную необходимостью оборудования их движущейся катушкой. Кроме того, замеры таким прибором производятся лишь в электроцепи с постоянным током.

Термоэлектрические приборы

Термоэлектрические устройства, измеряющие силу тока, применяются для измерения в цепях, характеризующихся высокочастотными токами. Работают такие приборы, используя магнитоэлектрический механизм с термопарой. Во время прохождения тока через амперметр, рабочие элементы прибора нагреваются. И чем выше интенсивность движения электронов, тем сильнее нагрев, который и переводится в конкретные показатели амперметра.

Электродинамические амперметры

Электродинамические приспособления, для замера тока в электрических цепях, работают, используя принцип взаимодействия электрических полей, возникающих в магнитных катушках под воздействием проходящего тока. В конструкции таких амперметров предусмотрено наличие сразу двух катушек, одна из которых подвижная, а другая закреплена неподвижно. С положительной стороны можно отметить универсальность, дающую возможность измерять силу, как постоянного, так и переменного тока

Недостатком является чрезмерная восприимчивость к изменению магнитного поля. Это может помешать получить точный результат, если поблизости с прибором будет находиться источник электромагнитных помех. Поэтому электродинамические амперметры защищают специальным экраном.

Ферродинамический измеритель силы тока

Амперметры этого типа характеризуются самыми точными показателями замеров и высокой эффективностью. Для них нет необходимости устанавливать дополнительную защиту, так как ферродинамические амперметры не восприимчивы к электромагнитным полям за пределами устройства. Кроме того, они чрезвычайно точны.

Конструкция включает неподвижную катушку с сердечником и замкнутой ферромагнитной проводкой. Из-за своих технических характеристик, надежности и простоты использования, такие изделия получили наибольшее распространение в оборонной сфере и на военных объектах.

Цифровые амперметры

Цифровые амперметры — это самые современные приборы измерения силы тока. Замеренные показатели выводятся не на шкалу с использованием стрелки, а на дисплей, с помощью световой индикации. Так как показываются конкретные цифры, снимать показания с цифровых устройств более удобно, чем с аналоговых стрелочных приборов измерения. И они отображаются более точно. Кроме этого, такие амперметры спокойно переносят тряску и вибрации. А так как положение дисплея не играет роли в объективности показаний, его можно разместить под любым, удобным для наблюдения, углом.

По этой причине, именно цифровые приборы получили распространение в автомобильной промышленности. Для большей надежности их обеспечивают элементами защиты от попадания внутрь устройства пыли и влаги. Корпуса таких амперметров часто изготавливают противоударными. Кроме механических воздействий, цифровые приборы не реагируют на электромагнитные поля и им не страшны низкие или высокие температуры. Поэтому они могут использоваться как внутри, так и снаружи помещений.

Подключение амперметра

Вот и добрались до основного раздела статьи. При подключении амперметра, пожалуй, может возникнуть лишь один вопрос: параллельно или последовательно подсоединять прибор к тестируемой цепи? Ответ тоже один: ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО. При этом подключение может быть прямым и косвенным.

В случае прямого соединения, амперметр включается в цепь между источником питания и электроприбором. При косвенном подключении включение в цепь происходит с шунтом или через трансформатор. Если шунт увеличивает сопротивление сети, то трансформатор преобразует ток с большими значениями до величин, которые можно измерить амперметром.

К сведению. Существенной разницей между подключением вольтметра и амперметра является то, что вольтметр подключается параллельно. Из-за этого профессионалы говорят, что измеритель напряжения к цепи подключают, а прибор для измерения силы тока в цепь включают.

При подключении амперметра нужно учесть несколько важных моментов:

• измеряемый в цепи ток не должен превышать максимально допустимого для данного устройства;
• при включении в цепь обязательно соблюдение полярности.

Во время проведения измерений необходимо обеспечить отсутствие вибраций в месте установки амперметра. Порядок действий при подключении прибора следующий:

1. Определяются входящий и выходящий контакты, и их полярность. Положительный контакт окрашен в красный цвет, отрицательный в черный. На некоторых моделях может быть еще один контакт, преимущественно зеленого цвета. Это заземление.
2. В зависимости от того, в цепи с каким током (постоянным или переменным) будут проводиться замеры, переключатель прибора переводится в положение «AC» или «DC». Первые символы обозначают цепь с переменным током, вторые — с постоянным.
3. В любом месте, между источником питания и устройством-энергопотребителем, производится разрыв одного провода электрической цепи.
4. Амперметр последовательно включается в цепь.

После того, как движение стрелки, или смена цифр на дисплее, прекратится, снимаются показания силы тока.

Видео по теме

Источник