Jak podłączyć amperomierz? Schematy połączeń. W jaki sposób jest podłączony do obwodu prądu stałego i przez przekładnik prądowy?

Amperomierz to urządzenie, które uzupełnia woltomierz. Jest używany tam, gdzie nie jest możliwe zainstalowanie pełnoprawnego watomierza lub użycie multimetru. Jego celem jest ułatwienie konserwacji i naprawy instalacji elektrycznych pod stałym obciążeniem, rozpoznanie w czasie zbliżających się awarii i podjęcie natychmiastowych działań w celu ich wyeliminowania. Na przykład amperomierz pozwala ocenić stan akumulatora w samochodzie i przewidzieć, kiedy zużyty akumulator będzie wymagał wymiany na nowy.

Urządzenie

W przypadku amperomierzy zegarowych podstawą urządzenia jest prosty galwanometr elektromagnetyczny (lub innego typu) lub elektryczna głowica pomiarowa.

Amperomierz elektromagnetyczny

Sam galwanometr działa jak skrzyżowanie miliwoltomierza i mikroamperomierza. Niemożliwe jest włączenie go do obwodu bez obciążenia i rezystancji balastowej - uzwojenie cewki nie jest zaprojektowane na znaczną siłę prądu, której potrzebują elektroenergetyczne instalacje i podłączeni do nich odbiorcy: z dużym prawdopodobieństwem jego uzwojenie przepali się. Analogowy galwanometr jest zbudowany w następujący sposób. Cewka obraca się w polu magnesów trwałych, przez które w momencie podłączenia urządzenia zaczyna płynąć prąd. Wytwarzając własne pole magnetyczne, cewka obraca się o pewien kąt - proporcjonalnie do przepływającego przez nią prądu. I jest zmuszony do obracania się przez moment obrotowy generowany przez interakcję pola magnesu trwałego i pola cewki.

Razem z cewką obraca się sztywno przymocowana do niej strzała. Cała ta konstrukcja jest zamocowana na stałej osi znajdującej się w środku szczeliny magnetycznej. Płaska sprężyna, przymocowana z jednej strony do sztywnej podstawy (ramy) urządzenia, az drugiej do osi ze strzałką, gdy galwanometr jest wyłączony z obwodu elektrycznego, powoduje powrót strzałki do pierwotnego położenia.

Oprócz sprężyny powrotnej na przeciwwadze strzały znajduje się pręt równoważący - metalowa nitka wykonana z miękkiego i dostatecznie elastycznego metalu (np. Platyny), która równoważy strzałę i zapobiega jej kontaktowi ze skalą - aluminiowa płytka ze stopniowanymi podziałkami, mocowana jako płaska ramka od frontu wnętrza galwanometr. W niektórych przypadkach, aby nie marnować drogiej platyny, do przeciwwagi strzały przylutowuje się kroplę jakiegoś niskotopliwego stopu (dokładnie w miligramach lub setkach mikrogramów). Jeśli wyważarka się zepsuje, wyniki pomiarów będą niedokładne i przerywane lub nie będą w ogóle. Zasady obchodzenia się z amperomierzem galwanometrycznym surowo zabraniają rzucania nim, narażania go na silne wibracje i silne wstrząsy - głowice pomiarowe bardzo łatwo pękają.

Wreszcie, amperomierz zegarowy ma płaską śrubę, która nieznacznie przesuwa sprężynę strzałkową w obu kierunkach . Obracając tę ​​śrubę, strzałka może nie znajdować się dokładnie w punkcie zerowym skali, ale w punkcie bliskim zera. O ile działek zostanie naruszone zero - o tę samą wartość amperomierz „kłamie” odczytując odczyt mierzonego prądu. Producent po przetestowaniu galwanometru samodzielnie kalibruje zero - na skali. Użytkownik sam dostosuje dokładność zera wzrokowo za pomocą płaskiego śrubokręta - gdy stwierdzi, że wskazówka zero jest niesprawna i nie pokrywa się ze skalą.

Podpory wykonane z drutu z gumowymi uszczelkami, umieszczone na końcach skali , utrzymują strzałkę w położeniu bliskim zeru i maksymalnemu, gdy galwanometr „przewraca się” lub jest podłączony „tyłem”. Zapobiegają skręcaniu sprężyny, a końcówce strzałki uderzaniu o krawędzie wizualnego pola pomiarowego, jeśli mierzony parametr z powodu nieuwagi użytkownika okaże się kilkakrotnie większy niż rzeczywisty, który samo urządzenie jest w stanie wyświetlić.

Magnetoelektryczny

Utrzymuje stały prąd o małych wartościach. Głowica pomiarowa to układ magnetoelektryczny ze skalą zawierającą określoną podziałkę.

Termoelektryczny

Zaprojektowany do obwodów szybko przemiennego prądu o częstotliwości setek i tysięcy herców. Podstawą takiego amperomierza jest głowica magnetoelektryczna. Składa się z kawałka przewodnika, do którego podłączona jest termopara. Prąd, który ogrzewa przewodnik, wytwarza ciepło, które jest wychwytywane przez termoparę. Promieniowanie cieplne odchyla ramę ze strzałką o obliczony kąt, który jest liniowo zależny od wartości prądu przepustowego.

Elektrodynamiczny

Służy do pomiaru prądu w szybko zmieniających się instalacjach elektrycznych pracujących ze zwiększoną (do 200 Hz) częstotliwością. W przypadku amperomierzy elektrodynamicznych odpowiednie jest pomieszczenie lub przedział, w którym niepotrzebne pola elektromagnetyczne są całkowicie nieobecne. Są jednak bardzo dokładne i służą do regularnej weryfikacji wszystkich innych typów liczników.

Ferrodynamiczne

Rama miernika ferrodynamicznego składa się z ferromagnesu, żelaznego rdzenia i cewki statycznej. Ma własną klasę dokładności dla amperomierza elektrodynamicznego, ale jest niewrażliwy na zakłócenia elektromagnetyczne (pola pasożytnicze).

Cyfrowy

Cyfrowy amperomierz (najlepiej multimetr) nie posiada galwanometrycznej głowicy pomiarowej. Zamiast galwanometru zastosowano cały układ: czujniki prądu dostarczanego do pomiaru, ADC, procesor z pamięcią ROM i pamięcią o dostępie swobodnym, wyświetlacz ze sterownikiem do wyprowadzania wartości odczytów. Do zapisu odczytów na nośniku zewnętrznym można podłączyć port microUSB lub moduł radiowy Wi-Fi / Bluetooth - umożliwia to podłączenie amperomierza lub multimetru do komputera PC, smartfona lub tabletu i wykorzystanie do pracy z nim specjalnej aplikacji.

Schemat ideowy amperomierza

W najprostszym amperomierzu, przeznaczonym dla jednego zakresu pomiarowego - np. 0 ... 10 A - bocznik jest podłączony równolegle do galwanometru. Jest to rezystor o niskiej rezystancji o rezystancji 0,01 ... 1 Ohm. Zgrubne obliczenia przeprowadza się zgodnie z prawem Ohma - prąd jest równy ilorazowi pola elektromagnetycznego (napięcia) sieci zasilającej (obwodu) przez wartość rezystancji.

Schematy połączeń

Mając pojęcie o rezystancji bocznika amperomierza, wiesz już, jak go poprawnie podłączyć.

Włączenie do łańcucha

Urządzenie jest zawsze połączone szeregowo, a nie równolegle z obciążeniem. Jeśli zaryzykujesz podłączenie urządzenia równolegle, bezpiecznik przepali się, a urządzenie wyłączy się. Przy prądzie kilku amperów cewka galwanometru i bocznik przepalają się. Wypalonego grotu nie można przywrócić. Najpierw odłącz linię. Przy niskim EMF - do 12 V - można zrezygnować z zasilania bez odłączania napięcia. Podłącz amperomierz do obwodu otwartego. Upewnij się, że obciążalność prądowa amperomierza (na przykład urządzenie jest zaprojektowane na 10 A), całkowite obciążenie prądowe nie przekracza limitu pomiarowego, dla którego został zaprojektowany amperomierz. Jeśli urządzenie nie jest „dwustronne” (np. -10 i +10 A z zerem w środku), należy zwrócić uwagę na polaryzację. Po włączeniu pokaże, ile (mil) amperów na godzinę zużywa twoje urządzenie elektryczne lub obwód elektryczny.

Niuanse podczas podłączania amperomierza do samochodu

W samochodach stosuje się amperomierz „dwustronny”, w którym zero nie znajduje się na początku, ale pośrodku skali. Prąd „minus” (ujemny odczyt urządzenia) to prąd pobierany przez elektronikę samochodu. „Dodatni” - gdy prąd płynie w przeciwnym kierunku - prąd ładowania pochodzący z oscylatora. W ten sam sposób amperomierze są podłączone i pracują w specjalnym sprzęcie (dźwig samochodowy, traktor, koparka itp.).

W wyposażeniu fabrycznym większości samochodów zagranicznych przewidziano już bocznik i amperomierz kalibrowany przez tę samą fabrykę samochodów, który jest połączony szeregowo z akumulatorem przez przewód dodatni. Jeżeli strzałka po udanym uruchomieniu auta zejdzie z skali i nie wróci do pozycji zerowej, akumulator jest uszkodzony i należy go wymienić na nowy.

Instalacja bocznikowa

Rezystancja bocznika jest równa zewnętrznej rezystancji podłączonego obciążenia (na przykład mocnej lampy lub reflektora), pomnożonej przez stosunek prądu przepływającego przez sam amperomierz do różnicy między całkowitym prądem w obwodzie a prądem samego amperomierza. Prąd przepływający przez rezystor bocznikowy jest wielokrotnie większy niż prąd przepływający przez uzwojenie galwanometru. W przypadku rezystancji galwanometru i bocznika jest odwrotnie.

W najprostszym przypadku bocznik to krótka cewka lub pasek z grubego drutu miedzianego, stalowego lub aluminiowego. Do jego wniosków dołączony jest galwanometr. Jest to niejako „piorunochron” dla wysokich prądów, pozwalający utrzymać cewkę urządzenia w stanie nienaruszonym i bezpiecznym - może przez nią przepłynie być może dziesięć tysięcznych prądu, przez który przepłynie bocznik. W praktyce galwanometr zamieni się w miliwoltomierz - wyczuwa tylko niewielki spadek napięcia na listwie lub rezystorze bocznikowym. Wartość manewrowania jest wielokrotnością 10 jednostek.

Korzystanie z transformatorów

Pojedynczy bocznik może być używany do pomiaru prądów DC lub niskich napięć AC. Jeśli mówimy o pomiarze prądu przemiennego o dużym potencjale, to oprócz mostka diodowego prostownika urządzenie wymaga przekładników prądowych. Wiedząc, jakie napięcie występuje w obwodzie elektrycznym (na przykład 1 kV), możesz użyć transformatora zwiększającego napięcie. Jego uzwojenie pierwotne o niskiej rezystancji, nawinięte grubym drutem, jest połączone szeregowo z linią zasilającą (w stanie zerwania). Wtórny, który generuje wysokie pole elektromagnetyczne, jest podłączony do amperomierza. Ze względu na niską rezystancję samego urządzenia transformator przechodzi w stan zwarcia, to znaczy jest maksymalnie obciążony.

Jeśli poprawnie wybrałeś stosunek zwojów obu uzwojeń, będziesz miał możliwość pomiaru prądu o dużych wartościach w obwodzie zewnętrznym przy niewielkim prądzie przepływającym przez samo urządzenie. Aby uzyskać wartość prądu przepływającego przez uzwojenie pierwotne, pomnóż zmierzoną wartość przez współczynnik transformacji. W amperomierzach, w których przekładnik prądowy jest wbudowany na stałe i nie jest odłączany po zakończeniu pomiarów, lecz pozostaje dalej w urządzeniu, waga jest już optymalnie skalibrowana. Aby nikt z personelu nie został przypadkowo zabity przez prąd wysokiego napięcia, jeden z zacisków uzwojenia wtórnego i obwód magnetyczny (płytki) transformatora są uziemione.

Uzwojenie wtórne i obwód magnetyczny są izolowane oddzielnie. Umieszczone są wewnątrz przepustu, przez kanał, przez który przepływa bocznik z prądem mierzonym w obwodzie. Takie przekładniki prądowe nazywane są tulejami.

Nie można otworzyć uzwojenia wtórnego przekładnika prądowego poprzez odłączenie od niego amperomierza. Jeśli tak się stanie, nagły wzrost strumienia magnetycznego w obwodzie magnetycznym automatycznie staje się źródłem bardzo niebezpiecznego dla życia napięcia „miernika” o wartości setek, a nawet tysięcy woltów. Podłączenie niskiej rezystancji równolegle do amperomierza (lub bocznika) zmniejszy to napięcie, umożliwiając pomiar jego pozostałej wartości amperomierzem - szacuje się go jako prąd przepływający przez obwód urządzenia.

Pomiarowe przekładniki prądowe mają swój własny błąd - w zakresie kąta fazowego prądów i współczynnika transformacji. W pierwszym przypadku rozważane jest przesunięcie fazowe (obrót) z pozycji 180 stopni, co powoduje znaczny błąd w odczytach watomierza znajdującego się w tym samym obwodzie. Klasa dokładności według współczynnika przekształcającego jest szacowana na podstawie strat od nominalnych - 0,02 ... 1 i więcej.

Bieżąca aplikacja zacisku

Boczniki 50 A nie wystają poza obudowę instrumentu. Ale jeśli mówimy o prądzie większym niż 50 A, stosuje się tak zwane krokodyle przewodzące prąd lub cęgi prądowe. W drugim wariancie to nie sam galwanometr jest kalibrowany, ale bocznik. Równolegle włączany jest miliwoltomierz o napięciu 45-150 miliwoltów. Celem jest zapewnienie odchylenia igły instrumentu na odległość nie większą niż cała skala.

Określenie DC i AC

W przypadku prądu stałego nie są wymagane żadne specjalne obwody - istnieje miliamperomierz, potężny bocznik o rezystancji w setnych i tysięcznych omach. Są połączone ze sobą równolegle - a cała instalacja jest umieszczona w obwodzie otwartym. W przypadku prądu przemiennego wymagana jest metoda z przekładnikiem prądowym podłączonym zgodnie z powyższym schematem. Aby strzałka nie oscylowała wokół zera skali z częstotliwością 50 Hz lub więcej, zastosowano prostownik diodowy. To jest jedna dioda lub mostek diodowy. Napięcie znamionowe diody musi być wystarczająco wysokie. W ten sposób unikniesz awarii elektrycznej i późniejszej awarii urządzenia.

Podziałka skali

Podziałka skali galwanometru (nie gotowego amperomierza) jest warunkowa - zależy od następujących parametrów:

  • ciężar strzały i cewki z drutem emaliowanym, który ją przenosi;
  • siłę magnesu (lub magnesującą cewkę stojana, jeśli nie zainstalowano stałego magnesu ferrytowego);
  • sztywność sprężyny powrotnej;
  • przejrzystość wyważarki strzał.

W zależności od tego, które urządzenie jest montowane w oparciu o galwanometr - amperomierz, woltomierz lub omomierz - kalibrację przeprowadza się zgodnie z bocznikami i schematem ideowym urządzenia.

Na przykład, aby skalibrować urządzenie przy 15 woltach (napięcie generatora samochodowego) do 15 amperów, bocznik musi mieć rezystancję 1 oma. Jeśli prąd ładowania jest duży - o 75 A, zainstalowany jest mocny element bocznikowy 0,2 Ohm. Korekta na rezystancję uzwojenia galwanometru w tym przypadku będzie bardzo mała - sama jest co najmniej setki razy większa niż w połączeniu bocznikowym, a błąd takiego amperomierza wyniesie 0,2% lub mniej. Dokładne obliczenia można przeprowadzić zgodnie z powyższym wzorem, biorąc pod uwagę rezystancję uzwojenia galwanometru. Jeśli mówimy o dużych prądach, nie mniej logiczne jest włączenie bezpiecznika lub bezpiecznika automatycznego w przerwie w obwodzie szeregowo z amperomierzem - na wypadek, gdyby urządzenie wypadło poza skalę.

Aby uzyskać informacje o tym, jak prawidłowo podłączyć amperomierz, zobacz następny film.