Амперметр переменного тока показывает

Содержание

Когда речь заходит про измерение тока, 90% обычных людей прежде всего представляет замер напряжения. Но другие параметры электропитания не менее важны. Потому надо разобраться, что из себя представляет амперметр переменного тока.

Особенности

Как нетрудно понять уже по названию, амперметр — это устройство для определения силы тока в амперах или производных кратных (дольных) единицах системы СИ. Конкретная единица измерения определяется точностью каждого прибора. В любую электрическую цепь амперметр включается по последовательной схеме по отношению к обследуемому участку цепи. В результате критически важно внутреннее сопротивление прибора.

В идеале оно должно быть сведено к нулю, чтобы предотвратить воздействие внутренней среды аппарата на объект и не понизить точность промера.

Чтобы расширить пространство измерений, используют шунты либо трансформатор. Шунтами оборудуются те устройства, которые рассчитаны на использование в цепях как постоянного, так и переменного тока. Правила безопасности категорически запрещают использование амперметров при прямом подсоединении к источнику питания. Это неизбежно провоцирует короткое замыкание. Но приборы, измеряющие силу тока, могут иметь различное исполнение — и об этом тоже надо сказать.

Разновидности амперметров

Принято делить их на 3 главных типа конструкций:

стрелочный электромеханический;
стрелочный электронный;
полностью цифровой с современными стандартами индикации измерений.

Стрелочные приборы распространены больше остальных, потому что они отличаются большой надежностью и простотой. Для измерения силы переменного тока могут применять индукционные, детекторные и прочие амперметры, кроме магнитоэлектрических устройств (рассчитанных на постоянный ток). Иногда встречается оснащение аппаратов со стрелочной головкой специальными электронными контурами, которые усиливают передающийся сигнал.

Также электроника позволяет исключать перегрузки, отсеивать посторонние шумы и наводки. За последние годы доля цифровых амперметров заметно выросла, но они все еще остаются «на вторых ролях».

Сама цифровая индикация может быть выполнена на базе как жидких кристаллов, так и светодиодов. Если говорить о стрелочных приборах, то разница между ними касается того, как именно создается вращение стрелки. В электромагнитных аппаратах оно возникает в результате механического действия тока в промежутке между катушкой и движущимся сердечником из ферромагнитного материала. К сердечнику и крепится стрелка. Задание угла поворота происходит, когда становятся равными вращающий момент и сопротивление рабочей пружины.

Отдельного внимания заслуживают щитовые амперметры. По принципу работы они почти не отличаются от других типов. Вместо отдельной «коробочки» используется целый «щит», обеспечивающий стабильность положения прибора. Именно такие устройства востребованы:

в производственных цехах;
в лабораториях промышленных предприятий;
в учебных заведениях;
на генерирующих и распределяющих ток объектах;
в бортовой аппаратуре транспортных средств;
в автоматизированных комплексах;
в трансформаторных подстанциях.

Что еще нужно знать про амперметры переменного тока

В практических измерениях силы тока используют 3 основные единицы — собственно ампер, микроампер и миллиампер. Сокращенные обозначения — А, мкА и мА соответственно. По используемой единице измерения выделяют:

Шунты, которые раздвигают диапазон измерений, подсоединяют при помощи особых гаек. Подключение шунта к измерительному прибору должно производиться строго до включения питания. Необходимо внимательно следить за соблюдением полярности при подключении, в противном случае прибор «измерит» отрицательное значение силы тока. Электромагнитный амперметр менее чувствителен, чем магнитоэлектрический, но зато подходит как раз для замеров переменного тока.

Что касается ферродинамических измерителей, то они устроены по тому же принципу, что и электродинамические.

Но преимуществом в этом случае будет лучшая защита от негативных внешних факторов. Отпадает необходимость использовать внешние защитные экраны для противодействия наводкам. Сама конструкция — чисто механически — проста и надежна, стабильна при любых нормальных ситуациях. Из-за этого ферродинамический амперметр используют в ответственных отраслях промышленности и на оборонных объектах. Пользоваться им к тому же сравнительно просто, а точность замеров выше, чем у других аналоговых аппаратов.

Свои преимущества есть и у цифрового амперметра. Он находит применение как в производстве, так и в повседневной жизни. Подобные устройства сравнительно невелики, но очень точны. Кроме того, они:

имеют меньшую массу, чем аналоговые приборы;
не подвержены воздействию вибраций;
сохраняют работоспособность после слабого удара;
одинаково эффективны в горизонтальном или вертикальном положении;
могут переносить довольно значительные колебания температур и давления.

Если нужны максимально точные замеры, следует отдавать предпочтение амперметрам с сопротивлением не более 0,5 Ом. Очень хорошо, когда зажимы контактов подвергаются антикоррозийной обработке. При выборе устройства нужно смотреть и на качество изготовления корпуса. Малейшие механические дефекты там совершенно недопустимы, как и любое нарушение герметичности. Попадание внутрь воды либо водяных паров не только сокращает срок службы амперметра, но и многократно понижает достоверность его показаний.

Что такое амперметр переменного тока, смотрите далее.

Если взять амперметр переменного тока, можно с легкостью измерить силу тока. Учитываются типы приборов, назначение, маркировка. Важно рассмотреть устройство и схему амперметра.

Амперметр переменного тока

Амперметром постоянного тока называют прибор, который показывает силу тока в цепи. Показатель измеряется в амперах. Из этих данных можно узнать о магнитодвижущей силе, понять электрический потенциал. Изобретателем устройства является И. Швейгер, университетский профессор из Галле. Произошло это еще в XIX веке. И тогда прибор носил название «токовый гальванометр».

Что измеряют амперметром

Физическая величина амперметра демонстрирует силу тока в цепи. Ампер привязан к международной системе единиц. Начиная с 1948 года, определена его формула. В ней учитывается магнитодвижущая сила плюс проводимость проводников.

Интересная информация! Есть разделение на кратные и дольные единицы. Опираясь на международное бюро мер и весов, амперметр способен показывать значения в декаамперах, гектоамперах, килоамперах и так далее.

Сфера применения широка, и электрики обязательно держат прибор под рукой. Цифровые, а также аналоговые модификации востребованы в промышленности. Еще встречаются модификации для потребности народного хозяйства. В энергетической области устройства позволяют определить силу тока на выходе у электротехники.

Строители используют приборы на площадках, чтобы провести проводку в домах и сооружениях. Автотранспорт, как известно, также функционирует на электронике. Устанавливая бортовой компьютер, важно знать силу тока. Отдельное направление – научные институты. Работая с радиоэлектроникой, важно подключать электрооборудование. Блоки питания подлежат тестированию, и чтобы проверить регулятор, важно использовать амперметр.

Принципы работы

Принцип работы зависит от типа модификации, а для этого стоит рассмотреть устройство амперметра постоянного тока.

Основные элементы механической модели:

рамка;
наконечники;
центральная катушка;
подключенный сердечник;
магнит;
пружина.

Если рассматривать магнитоэлектрические модели, они включают следующие элементы:

Принцип работы механических модификаций построен на полярности подключения к цепи. На стрелку оказывается воздействие магнитного поля. Направление грузика зависит от амплитуды импульсов. При возрастании электричества стрелка отклоняется в левую сторону.

Амперметр – типы

В зависимости от конструкции различают следующие амперметры:

электродинамические;
ферродинамические;
электромагнитные;
электрические.

Классификация по способу вывода информации:

Если оценивать рынок, предлагается большое количество электродинамических амперметров. Измерители изготавливаются с катушками, имеется ряд особенностей:

широкий диапазон работы;
подходит для цепи переменного тока;
неподвижная катушка;
точный контрольный прибор.

Устройства востребованы в лабораториях, частных предприятиях. Они функционируют при частоте максимум до 200 Гц. К слабым сторонам стоит отнести повышенную чувствительность к перегрузкам. Если взглянуть на схему электродинамического амперметра, учитывается использование проводных конденсаторов.

Преобладают рабочие резисторы повышенной проводимости. Если есть потребность в приобретении, стоит обратить внимание на измеряемые величины. Также в расчет берется показатель сопротивления. При подключении амперметра в цепи определяется воздействие силы тока от 1 ампера. Эксперты полагают, что электродинамические приборы обеспечивают наиболее высокую точность.

Класс оборудования должен указываться производителем. Также встречаются модели с экранированным, статическим построением компонентов. Если взглянуть на панель, может встречаться различное разделение по амперам.

Важно! Ферродинамический прибор поставляется с подвижными и неподвижными катушками.

частотная погрешность;
четкая позиция сердечника;
широкий температурный диапазон;
проблема с намагничиванием;
подходит для щитовых установок.

Электрики выбирают их за счет высокого класса надежности. Амперметры данного типа являются компактными. Они способны использоваться на плоской поверхности или монтироваться на рейку. Конфигурация предоставляется с поворотными механизмами либо рядом подшипников. За основу используется пластик, есть варианты с металлической защитой.

Сердечники поставляются с дополнительной обмоткой, крепление осуществляется на винтах. Серийные щитовые приборы производятся с замкнутыми магнитопроводами. Сердечник у таких конструкций выполнен в виде сплошного цилиндра, на котором надето кольцо. Подвижная рамка служит в качестве измерительной обмотки.

Сердечник зафиксирован в горизонтальном положении. Также у амперметров используется подшипник качения, который крепится рядом с фланцем. Электромагнитный тип имеет ряд преимуществ:

компактность;
высокая точность;
подвижный сердечник;
учет изменения магнитного поля;
простота устройств.

Интересно! Амперметры поставляются с ферримагнитными сердечниками, которые установлены по центру.

Катушка может иметь выпуклую либо плоскую форму. В виде обмотки представлена толстая проволока, которая крепится на каркасе. Между элементами предусмотрен небольшой зазор. Под каркасом используется ферромагнитная пластина, расположенная в вертикальном положении. Пружина закреплена в корпусе и служит противодействующей силой стрелки. К числу особенностей стоит приписать такое:

нет проблем с перемагничиванием;
минимальный угол отклонения;
различные измеряемые величины;
дешевизна продукции;
подходит для щитовых приборов.

Аналоговый амперметр считается устаревшим, однако такое заявление еще преждевременно. Большинство модификаций работают в широком диапазоне, отличаются повышенной точностью.

масса от 0.2 кг;
класс точности 1.5;
средний размер 80 на 80 мм.

Аналоговые модели просты в монтаже, используются в пластиковом корпусе. Особенности цифровых амперметров:

разнообразие типов;
интересный дизайн;
различные способы монтажа;
высокая точность.

В цепи переменного тока модели демонстрируют стабильную работу. Модули устанавливаются в источниках питания, используются платы на 4–5 выводов.

напряжения от 3.5 вольт;
максимальный ток до 20 а;
вес от 20 грамм;
средний размер 40 на 30 мм;
минимальная температура – 15 градусов;
точность измерения от 0.5 процента;
частота обновления 150 мс за один раз;
максимальная температура + 70 градусов.

Цифровые амперметры Emas, Feron, GTM, Hager могут характеризоваться, как профессиональные. Некоторые подходят для лабораторий, другие – востребованы в промышленности.

Амперметры Ам-2 DigiTOP

Прибор данной серии работает в сети переменного тока с частотой не более 50 Гц.

максимальный ток – 50 ампер;
электроцепь – однофазная;
погрешность не более 1%;
максимальная температура эксплуатации 55 градусов;
производитель – Украина;
минимальная температура – 35 градусов;
нижний предел – 1 амперметр.

Установка относится к электронным, есть цифровое табло. Она используется на промышленных предприятиях, где установлено электрооборудование. Прибор может быть монтироваться на рейку шириной в 35 мм. Подключение осуществляется согласно схеме. Для питания конструкции не требуется отдельный аккумулятор, источником энергии выступает сеть.

Амперметр лабораторный Э537

В лабораториях остаются востребованными товары представленной серии. Они служат для измерения силы тока в цепи переменного тока.

класс точности – 0.5;
масса – 1.2 кг;
минимальная частота – 45 Гц;
длина, ширина –140 на 195 мм.

Прибор выделяется высокой точностью и качеством элементов. В лабораториях его можно подключать к электрооборудованию, значение показывается в миллиамперметрах.

Амперметр СА3020

В среде цифровых приборов выгодно смотрится представленный щитовой вариант. Работает в цепи переменного тока.

минимальная частота – 47 Гц;
постоянное напряжение – 120 вольт;
потребляемая мощность – 4 В;
масса – 0.5 кг;
максимальная частота – 65 Гц;
напряжение сети – от 85 вольт.

Прибор имеет высокую степень защиты от замыканий, плюс к этому – устройство очень простое в подключении.

Устройство прибора

Цифровой прибор включает в себя плату, дисплей, а также контакт. Если детальнее рассматривать блок управления, предусмотрены следующие компоненты:

компаратор;
операционный усилитель;
регулятор;
конденсаторы;
резисторная сборка;
резонатор.

Шкала и схема амперметра переменного тока

На схеме видны элементы, отвечающие за уровень напряжения. Распространенными считаются варианты с последовательным подключением резисторов. Максимальное падение напряжения происходит на обмотке.

Интересно! Диоды используются кремниевого типа, они отвечают за стабильность показаний.

Также на схеме показана дополнительная обмотка изоляции. За катушкой трансформатора идут конденсаторы. Кремниевый диод служит для защиты показаний. В сложных схемах амперметр используется с выпрямителями.

Выше описано понятие прибора переменного тока. Рассказана сфера применения, особенности устройств. Показан принцип работы и преимущества конкретных приборов.

Прибор амперметр служит для измерения силы пока в цепях с переменным и постоянным напряжением. Подключение происходит последовательно. Идеальный амперметр не оказывает влияния на цепь, но создать его в реальной жизни невозможно, так как любой проводник имеет внутреннее сопротивление. Такой прибор существует лишь в теории, где влияние устройства не учитывается в связи с допустимой погрешностью расчетов. Для повышения точности производимых измерений сопротивление амперметра стремятся сделать минимальным.

Отличия амперметров различных конструкций

Амперметр постоянного тока, предназначенный для измерения малых значений, может иметь в основании магнитоэлектрическую систему. Его принцип действия основан на взаимодействии катушки, через которую протекает ток и постоянного магнита. Преимуществом такой конструкции является высокая чувствительность и равномерная шкала. Недостатками магнитоэлектрической системы является невозможность работы с переменным током и сложность конструкции. Высокая цена на магниты также снижает конкурентную способность приборов такого типа. Наиболее точная фиксация показаний начинается после 2/3 шкалы. Данная система применяется и на вольтметрах.

В отличие от предыдущего прибора амперметр переменного тока в своей основе имеет электромагнитную систему. Наиболее часто такие устройства используются в сетях на 50-60 Герц. Устройство амперметра предполагает наличие одного либо двух сердечников, соединенных с стрелочным механизмом. Преимуществом конструкции является универсальность, позволяющая помимо переменного измерять и постоянный ток. Сопротивление амперметра электромагнитного типа выше, чем у других моделей, что отражается в худшую сторону на точность результата. Шкала нелинейная, поэтому показания амперметра считать затруднительно. В некоторых случаях в первой половине шкалы ставится точка, говорящая о невозможности измерить ток в данном диапазоне, сохраняя в норме погрешность.

Для уменьшения воздействия влияния внешних магнитных полей используются амперметры ферродинамического типа. Устройство характеризуется высокой точностью измерений. Это позволяет отказаться от установки в приборе дополнительных защитных экранов. В основе конструкции лежит замкнутый ферримагнитный провод. Стрелки амперметра показывает измеряемую величину на нелинейной шкале. Показания амперметра можно снять с требуемой погрешностью не во всем диапазоне измерений, а лишь начиная со значения, обозначенного точкой.

Среди стрелочных амперметров существует электродинамический тип. Особую популярность он не получил из-за высокой чувствительности к окружающим магнитным полям. Перед тем как подключить амперметр важно обеспечить защиту от внешнего воздействия. Преимуществом прибора является его универсальность. Также при хорошем магнитном экранировании прибор покажет высокую точность, поэтому электродинамические устройства используются для поверки других амперметров.

Цифровой измеритель силы тока наиболее удобен в пользовании, так как сразу показывает требуемое значение без необходимости получения данных с помощью стрелок амперметра. Часто он входит в состав мультиметра или электронного вольтамперметра. Наиболее современные приборы имеют возможность автоматически выбирать предел измерений. Прибор не чувствителен к горизонтальному либо вертикальному положению. Точность измерений зависит от дискретизации и алгоритма, заложенного для осуществления снятия показаний.

Схемы подключения

Независимо от конструкции подсоединение прибора в сеть производится исключительно последовательно, что показывает схема подключения амперметра изображенная ниже. Подключение параллельно равносильно короткому замыканию, так как внутреннее сопротивление прибора очень мало. Правильность подключения прибора обеспечивает его сохранность и отсутствие повреждений в электросхеме.

Перед тем как подключить амперметр важно учесть:

постоянный или переменный ток в сети;
соблюдается ли полярность прибора;
стрелка амперметра должна находиться за серединой шкалы;
предел измерения больше максимально возможного скачка тока в электросхеме;
окружающая среда соответствует рекомендуемым параметрам;
измерительное место находится без воздействия вибрации.

Для измерения больших токов используются шунты. Амперметр подключается к выводам резистора параллельно. Результаты измерений подлежат дальнейшей обработке для вычисления силы тока протекающей в цепи.

Для гальванического разделения силовой и контрольной цепи используют измерительные трансформаторы тока. Амперметр подключается к специальным выводам. Используется такая схема для измерения токов, превышающих предел измерений прибора.

Производить измерения на цифровом амперметре гораздо проще. на него не воздействуют вибрация, правильное положение и магнитные поля. Не столь критично отреагирует прибор и на неправильно выбранную полярность. Превышать предел измерений не рекомендуется, так как можно повредить устройство. Большинство высокотоковых выходов мультиметров не имеют защиты плавким предохранителем.

Бесконтактное измерение тока

Для осуществления измерения силы тока без разрыва схемы существует специальный вид электрических амперметров под названием токовые клещи. Принцип действия основан на измерении магнитного поля, образующегося вокруг проводника с током. Данный эффект проявляется на переменном напряжении.

Показания амперметра имеют меньшую точность по сравнению с приборами, подключаемыми последовательно. При лабораторных измерения данный способ не используется, но в бытовых целях такой вид измерений достаточно удобен. Безопасность и простота работы с токовыми клещами намного выше, чем при использовании аналоговых приборов.

Контроль тока заряда аккумуляторной батареи автомобиля

При использовании зарядного устройства существует необходимость замерять силу тока амперметром. Это позволяет контролировать процесс накопления энергии аккумулятором и избегать перезаряда с недозарядом. В результате срок службы АКБ значительно увеличивается.

После включения цепи амперметр покажет ток заряда. Точность измерений и прочие характеристики амперметра не столь важны для контроля передачи энергии. Погрешность измерения тоже не столь важна, так как следить необходимо за уменьшением показаний стрелки амперметра. Прибор, показывающий через несколько часов одно и тоже значение, говорит об полном заряде аккумулятора.

При работе множества аппаратуры возникает необходимость контроля силы тока. Стрелки амперметров или цифры на экране дискретного прибора показывают пользователю эту физическую величину. Производимые измерения необходимы как для поддержания рабочего состояния так и для сигнализации об возникновении аварийной ситуации.