Jak připojit ampérmetr? Schémata zapojení. Jak připojit k stejnosměrnému obvodu a přes proudový transformátor?

Ampérmetr je zařízení, které doplňuje voltmetr. Používá se tam, kde není možné nainstalovat plnohodnotný wattmetr nebo použít multimetr. Jeho účelem je usnadnit údržbu a opravy elektrických instalací, které jsou pod neustálým zatížením, včas identifikovat hrozící poruchy a přijmout rychlá opatření k jejich odstranění. Například ampérmetr umožňuje posoudit stav autobaterie a předpovědět, kdy bude nutné vyměnit opotřebovanou baterii za novou.

Zařízení

V ručičkových ampérmetrech je základem zařízení nejjednodušší elektromagnetický (nebo jiného typu) galvanometr nebo elektrická měřicí hlavice.

Elektromagnetický ampérmetr

Samotný galvanometr funguje jako něco mezi milivoltmetrem a mikroampérmetrem. Nelze jej zapojit do obvodu bez zátěže a předřadných odporů – vinutí cívky není navrženo pro významný proud, který potřebují elektrické instalace a spotřebiče k nim připojené: s vysokou pravděpodobností jeho vinutí shoří. Analogový galvanometr je navržen následovně. Cívka se otáčí v poli permanentních magnetů a po připojení zařízení jí začne protékat proud. Generováním vlastního magnetického pole se cívka otáčí v určitém úhlu, úměrném procházejícímu proudu. K otáčení ji nutí točivý moment generovaný interakcí pole permanentního magnetu a pole cívky.

Šipka, pevně upevněná k ní, se otáčí společně s cívkou. Celá tato konstrukce je upevněna k pevné ose umístěné ve středu magnetické mezery. Plochá pružina, připevněná jedním koncem k pevné základně (rámu) zařízení a druhým koncem k ose se šipkou, vrací šipku do původní polohy, když je galvanometr odpojen od elektrického obvodu.

Kromě vratné pružiny je na protizávaží šípu vyvážení – kovový závit vyrobený z měkkého a dostatečně pružného kovu (například platiny), který vyvažuje šíp a zabraňuje jeho konci v dotyku se stupnicí – hliníková deska s odstupňovanými dílky, upevněná jako plochý rámeček na přední části vnitřních částí galvanometru. V některých případech aby se neplýtvalo drahou platinou, připájí se na protizávaží šípu kapka nějaké nízkotavitelné slitiny (přesně v miligramech nebo ve stovkách mikrogramů). Pokud se váhy rozbijí, výsledky měření budou nepřesné a přerušované nebo vůbec žádné. Pravidla pro manipulaci s galvanometrickým ampérmetrem přísně zakazují s ním házet, vystavovat ho silným vibracím a silným nárazům – měřicí hlavice se velmi snadno zlomí.

Konečně, Ručičkový ampérmetr má plochý šroub, který mírně posouvá pružinu ukazatele v obou směrechOtáčením tohoto šroubu se nemusí ukazatel nacházet přesně na nule stupnice, ale v bodě blízkém nule. Ampérmetr bude „lhát“ o počet dílků, o které je nula narušena, a odečte odečet naměřeného proudu. Po otestování galvanometru výrobce kalibruje nulu samostatně – podle stupnice. Uživatel upraví přesnost nuly okem pomocí plochého šroubováku – když zjistí, že se nula ukazatele ztratila a neshoduje se s nulou stupnice.

Drátěné podpěry s gumovými podložkami umístěnými na koncích stupnice, drží šipku v poloze téměř nuly a v maximální poloze, když je galvanometr „mimo stupnici“ nebo je zapojen „obráceně“. Zabraňují kroucení pružiny a nárazu konce šipky do okrajů vizuálního měřicího pole, pokud se naměřený parametr v důsledku nedbalosti uživatele ukáže být několikanásobně větší než skutečný parametr, který je samotný přístroj schopen zobrazit.

Magnetoelektrický

Udržuje konstantní proud malých hodnot. Měřicí hlava je magnetoelektrický systém se stupnicí obsahující určitou stupnici.

Termoelektrický

Je určen pro rychlé obvody střídavého proudu s frekvencí stovek a tisíců hertzů. Základem takového ampérmetru je magnetoelektrická hlavice. Skládá se z úseku vodiče, ke kterému je připojen termočlánek. Proud, který ohřívá vodič, má za následek uvolňování tepla, které je zachyceno termočlánkem. Tepelné záření vychýlí rámeček se šipkou o vypočítaný úhel, který je lineárně závislý na velikosti průchozího proudu.

Elektrodynamický

Jeho účelem je měření proudu v rychle se střídavých elektrických instalacích pracujících na vysoké frekvenci (až 200 Hz). Pro elektrodynamické ampérmetry je vhodná místnost nebo prostor, kde nejsou žádná zbytečná elektromagnetická pole. Jsou však vysoce přesné a používají se k pravidelnému ověřování měřicích přístrojů všech ostatních typů.

Ferodynamický

Rám ferodynamického měřiče je vyroben z feromagnetického materiálu, železného jádra a statické cívky. Má třídu přesnosti vlastní elektrodynamickému ampérmetru, ale je necitlivý na elektromagnetické rušení (parazitní pole).

Digitální

Digitální ampérmetr (ideálně multimetr) postrádá galvanometrickou měřicí hlavici. Místo galvanometru se používá celý systém: senzory proudu dodávaného k měření, ADC, procesor s ROM a RAM, displej s řadičem pro výstup naměřených hodnot. Pro záznam naměřených hodnot na externí paměťové zařízení lze do zařízení připojit port microUSB nebo rádiový modul Wi-Fi/Bluetooth. – to umožňuje připojit ampérmetr nebo multimetr k počítači, chytrému telefonu nebo tabletu a používat s ním speciální aplikaci.

Schéma zapojení ampérmetru

V nejjednodušším ampérmetru, určeném pro jeden měřicí rozsah – například 0 . 10 A – je paralelně s galvanometrem zapojen bočník. Jedná se o nízkoohmový rezistor s odporem 0,01 . 1 Ohm. Hrubý výpočet se provádí podle Ohmova zákona – síla proudu se rovná podílu EMF (napětí) napájecí sítě (obvodu) dělenému hodnotou odporu.

Schémata zapojení

S představou o bočníkovém odporu ampérmetru již víte, jak jej správně zapojit.

Začlenění do řetězce

Zařízení je vždy zapojeno sériově, nikoli paralelně se zátěží. Pokud riskujete paralelní zapojení zařízení, pojistka se vypne a zařízení se vypne. Při proudu několika ampérů dojde k vyhoření cívky galvanometru a bočníku. Vyhořelou hlavici ukazatele nelze obnovit. Nejprve odpojte vedení od napětí. Při nízkém elektromotorickém napětí – až do 12 V – zdroje napájení se obejdete bez odpojení od napětí. Zapojte ampérmetr do přerušovače. Ujistěte se, že proudová zatížitelnost ampérmetru (například přístroj je navržen pro 10 A) a celkové proudové zatížení nepřekračují měřicí limit, pro který je ampérmetr navržen. Pokud přístroj není „oboustranný“ (například -10 a +10 A s nulou uprostřed), dodržujte polaritu. Po zapnutí ukáže, kolik (mílí) ampérů za hodinu váš elektrický spotřebič nebo elektrický obvod spotřebuje.

Nuance při připojování ampérmetru k autu

U automobilů se používá „dvoucestný“ ampérmetr, u kterého nula není na začátku, ale uprostřed stupnice. „Mínusový“ proud (záporný údaj přístroje) je proud spotřebovaný palubní elektronikou automobilu. „Kladný“ – když proud teče v opačném směru – nabíjecí proud přicházející z autogenerátoru. Ampérmetry ve speciálních zařízeních (autojeřáb, traktor, bagr atd.) jsou zapojeny a fungují stejným způsobem.

Tovární konfigurace většiny zahraničních vozů již obsahuje bočník a ampérmetr kalibrované stejnou automobilkou, zapojené sériově s baterií pomocí kladného vodiče. Pokud se ručička po úspěšném nastartování vozu vychýlí z rozsahu a nevrátí se do nulové polohy, je baterie poškozená a musí být vyměněna za novou.

Instalace bočníku

Odpor bočníku se rovná vnějšímu odporu připojené zátěže (například výkonné lampy nebo světlometu) vynásobenému poměrem proudu procházejícího samotným ampérmetrem k rozdílu mezi celkovým proudem v obvodu a proudem samotného ampérmetru. Proud protékající bočníkovým rezistorem je mnohonásobně větší než proud protékající vinutím galvanometru. Opak platí pro odpor galvanometru a bočníku.

Ve své nejjednodušší formě je bočník krátká cívka nebo páskový vodič z tlustého měděného, ocelového nebo hliníkového drátu. Galvanometr je připojen k jeho svorkám. Je to jako „hromosvod“ pro velké proudy, který umožňuje, aby cívka zařízení zůstala neporušená a bezpečná – možná desetitisíciny proudu, který jím projde samotný bočník. V praxi se galvanometr promění v milivoltmetr – vnímá pouze malý úbytek napětí na pásku nebo rezistoru bočníku. Hodnota bočníku je násobkem 10 jednotek.

Použití transformátorů

Pro měření proudu stejnosměrného napětí nebo nízkého střídavého napětí můžete použít pouze jeden bočník. Pokud mluvíme o měření střídavého proudu s vysokým potenciálem, pak kromě usměrňovacího diodového můstku zařízení vyžaduje měřicí transformátory proudu. Pokud víte, jaké napětí je v elektrickém obvodu (například 1 kV), můžete použít zvyšující transformátor. Jeho primární vinutí, které má nízký odpor a je navinuté tlustým drátem, je zapojeno sériově s napájecím vedením (do jeho mezery). Sekundární vinutí, generující vysoké elektromotorické napětí, je připojeno k ampérmetru. Vzhledem k nízkému odporu samotného zařízení přechází transformátor do zkratového režimu, tj. je maximálně zatížen.

Pokud jste správně zvolili poměr otáček obou vinutí, budete mít možnost měřit vysoké hodnoty proudu ve vnějším obvodu s malým proudem procházejícím samotným zařízením. Pro získání hodnoty proudu procházejícího primárním vinutím vynásobte naměřenou hodnotu transformačním faktorem. V ampérmetrech, kde je proudový transformátor trvale zabudován a po ukončení měření se neodpojí, ale zůstává v přístroji dále, je stupnice již optimálně kalibrována. Aby se zabránilo náhodnému usmrcení osob proudem vysokého napětí, je jeden ze svorek sekundárního vinutí a magnetického obvodu (desky) transformátoru uzemněn.

Sekundární vinutí a magnetický obvod jsou izolovány odděleně. Jsou umístěny uvnitř průchozího pouzdra, jehož kanálem prochází bočník s proudem měřeným v obvodu. Takové proudové transformátory se nazývají průchozí.

Není možné otevřít sekundární vinutí proudového transformátoru odpojením ampérmetru od něj. Pokud k tomu dojde, náhlý nárůst magnetického toku v magnetickém obvodu se automaticky stane zdrojem napětí stovek nebo dokonce tisíců voltů, což je pro život „měřicího operátora“ velmi nebezpečné. Zapojení nízkého ohmického odporu paralelně s ampérmetrem (nebo bočníkem) toto napětí sníží, což umožní ampérmetru měřit jeho zbytek – odhaduje se jako proud procházející obvodem zařízení.

Měřicí transformátory proudu mají svou vlastní chybu – úhlem fázového posunu proudů a transformačním poměrem. V prvním případě se uvažuje fázový posun (otočení) z polohy o 180 stupňů, což se stává příčinou významné chyby v odečtech wattmetru zapojeného do stejného obvodu. Třída přesnosti transformačním faktorem se odhaduje ztrátami od jmenovité hodnoty – 0,02 . 1 a více.

ABC fyziky

Vědecké hračky

Jednoduché experimenty

Náčrtky o vědcích

Řešení problému

Prezentace

Knihy o fyzice
Chytré knihy

Máte dotaz?

Jeho Veličenstvo.

Přírodovědná muzea.

Úspěchy.

Fyzikální kvíz

Fyzika v rámu

Učiteli

Čtenáři píšou

Fyzika 8. třída. MĚŘENÍ PROUDU V ÚSEKU OBVODU

Pro měření proudu je k dispozici měřicí zařízení – ampérmetr.

Symbol ampérmetru na elektrickém schématu:

Při připojování ampérmetru k elektrickému obvodu potřebujete vědět:

1. Ampérmetr je zapojen do elektrického obvodu v sérii s obvodovým prvkem
sílu proudu, ve které je potřeba měřit.

2. Při připojování je třeba dodržet polaritu: „+“ ampérmetru je připojeno k „+“ zdroje proudu,
a „mínus“ ampérmetru – na „mínus“ zdroje proudu.

MĚŘENÍ NAPĚTÍ
V SEKCI ELEKTRICKÉHO OKRUHU

Pro měření napětí existuje speciální měřicí zařízení – voltmetr.

Symbol pro voltmetr na elektrickém schématu:

Při připojování voltmetru k elektrickému obvodu je třeba dodržovat dvě pravidla:

1. Voltmetr je zapojen paralelně k části obvodu, na které bude měřeno napětí;

2. Dodržujte polaritu: „+“ voltmetru je připojeno k „+“ zdroje proudu,
a „mínus“ voltmetru jde do „mínus“ zdroje proudu.

Pro měření napětí napájecího zdroje je přímo na jeho svorky připojen voltmetr.

MĚŘENÍ PRÁCE A VÝKONU
ELEKTRICKÝ PROUD

K určení práce nebo aktuálního výkonu můžete použít speciální měřicí zařízení – wattmetr.
Při absenci wattmetru použijte současné připojení dvou měřicích přístrojů k požadované části obvodu: ampérmetru a voltmetru.

Dále se pomocí vzorců vypočítá práce a aktuální výkon.

P = UI. A . A = UIt

1. Co se změnilo v části obvodu, pokud je voltmetr zapojen paralelně?
ukazuje to pokles napětí?

2. Jakými způsoby můžete určit napětí v městské síti,
máte k dispozici nějaké přístroje kromě voltmetru?