Разновидности амперметров тока

Существует два типа устройств, для измерения силы тока, два вида амперметров тока.

Тип первый и тип второй.

• Тип первый – аналоговый (он же стрелочный амперметр).
• Тип второй – цифровой.

Тип первый – стрелочный амперметр тока, выглядит он вот таким образом:

Система этого амперметра тока магнитоэлектрическая. 

В составе устройства постоянный магнит, внутри которого вращается катушка из тонкой проволоки.

В момент подачи тока катушка направлена на поле при действии момента вращения.

Причём величина момента является пропорциональной силе тока. Имеется в устройстве и специальная пружина, которая в момент подачи тока является неким препятствием для вращающейся катушки. Момент упругости пружины в свою очередь пропорционален углу закручивания.

Измерение силы тока происходит таким образом, что при уравновешивании вышеописанных моментов стрелка и показывает искомое значение, равное силе тока, силе воздействия.

Чтобы увеличить предел измерения необходимо параллельно амперметру установить шунт. Резистор, определённой величины, которая рассчитана заранее. Такое устройство названо – резистор шунтирующий.

Для точных измерений с резистором в цепи необходимо придерживаться простых правил. Если в цепи действует измерительный прибор – вольтметр, то входное сопротивление необходимо делать немного больше у самого прибора. В случае работы с амперметром ситуация другая и входное сопротивление прибора следует сделать меньше. В противном случае, если не придерживаться таких правил измерение окажется неверным, и некорректными окажутся показания амперметра. Вся измерительная техника всегда была разработана с учётом неких особенностей и грамотное и правильное использование только залог успешного измерения и результата в целом.

Плюсы аналогового амперметра:

– не нуждаются в независимом питании;

– удобны в отображении информации;

– имеется винтик, на большинстве моделей, который корректирует точность измерения.

Минус тоже есть, но он всего один:

– небольшая инертность стрелок может заставить несколько секунд ожидать результаты измерений.

Тип второй – амперметр тока цифровой. В его составе АЦП (аналого-цифровой преобразователь).

Именно он преобразует силу тока в данные цифровые, что в дальнейшем можно видеть на дисплее устройства.

Огромное отличие таких видов амперметров только в том, что нет стрелки и нет инертности. Результаты измерения можно видеть сразу на дисплее. Разные виды амперметров тока выводят информацию на экран с различной скоростью. Современные виды к тому же и малогабаритны.

Существуют также виды, которые измеряют силу тока переменного напряжения и измеряющие силу тока постоянного напряжения.

Но это не значит, что при отсутствии амперметра для измерения переменного тока Вы не сможете её измерить.

Измерить можно, и поможет вот такая схема:

Вот схема для измерения силы тока амперметром:

Как измерить силу тока?

Измерить силу тока возможно только в разрыве цепи питания нагрузки. Для этого устройство щупами включается последовательно в цепь, не внося изменений в схему

При измерении тока важно верно выбрать начальное значение из диапазона измерений. Во избежание поломки комбинированного электроизмерительного прибора, в качестве начального следует установить максимальное значение

Постоянный ток

Постоянный ток присутствует везде, где есть «плюс» и «минус», например, в аккумуляторах и батарейках. Для проведения замеров необходимо выбрать режим постоянного тока – DCA.

Для измерения токов в диапазоне от 2000 мкА до 10 А, красный щуп должен быть установлен в гнездо VΩmAв.

Порядок действий следующий:

1. Ручку переключателя установить в режим DCA на максимальное значение диапазона.
2. Щупы последовательно закрепить на исследуемом участке электросети.
3. Зафиксировать измерения. Если показания равны нулю, следует переместить ручку переключателя на следующее, после максимального, значение, и произвести замер.
4. Если на экране устройства появилась 1, значит, выбранное значение предела ниже измеряемого – следует установить ручкой переключателя значение выше.

Переменный ток

Переменный ток всегда в домашней проводке. Для снятия показаний о параметрах переменного тока, необходимо использовать режим ACV. Существуют измерители, способные самостоятельно распознать, какой ток: переменный или постоянный. У таких приборов единый сектор для измерения тока промаркирован символом «V».

До начала снятия показаний следует убедиться, что режим выбран верно, а ручкой переключения установлено максимальное значение в диапазоне предлагаемых измерений.

Рейтинг лучших цифровых амперметров

PEAKMETER PM8232

Отличное компактное устройство, которое позволит провести замеры в любом месте и при любых обстоятельствах. Работа осуществляется от батареей. Понятный и информативный интерфейс позволит снять более точные показания. При этом потребление энергии небольшое, что позволит использовать аппарат длительный период.

Также большим плюсом является справка, которая подтверждает полную безопасность продукта для пользователя. Это отличное универсальное средство, которое поможет как опытным радиолюбителям, так и новичкам.

Средняя цена – 1 000 рублей.

PEAKMETER PM8232

Достоинства:

• Понятный интерфейс;
• Хорошая точность;
• Эффективность;
• Прочность;
• Простота замеров.

Недостатки:

TDM ЦП-60А-1,0

Хороший брендовый продукт, предназначенный для домашней эксплуатации в гараже или небольших автомобильных мастерских. Информативный дисплей поможет получить наиболее точные показания силы тока в цепи. Корпус изготавливается из тонкого листа металла.

TDM ЦП-60А-1,0

Достоинства:

• Внешнее исполнение;
• Небольшая цена;
• Хорошая точность;
• Дисплей.

Недостатки:

Амперметр EKF AD-723

Профессиональное устройство, предназначенное для получения точной информации. Используется во многих лабораториях и производственных предприятиях. Корпус изготовлен из качественного металла, который прослужит длительный период и не испортится визуально.

Средняя цена – 4 500 рублей.

Амперметр EKF AD-723

Достоинства:

• Высокая степень защиты;
• Три дисплея;
• Надежность;
• Качественная сборка.

Недостатки:

Амперметр ЦА2101

Этот вариант подойдет для размещения в научных лабораториях, так как обладает высокой точностью, что позволяет получить наиболее достоверные результаты. Ни одна ТЭЦ или ГЭС не обходится без этого изделия.

Амперметр ЦА2101

Достоинства:

• Надежность;
• Минимальная погрешность;
• Комплектация;
• Эффективность.

Недостатки:

EKF AD-721

Дешевая модель, предназначенная для размещения в небольшой мастерской. Корпус изготовлен из прочного материала, что позволяет выдержать незначительные механические нагрузки. Производство ведется известной компанией.

Средняя цена – 2 000 рублей.

EKF AD-721

Достоинства:

• Эффективность;
• Хорошая точность;
• Небольшая цена;
• Прочный корпус.

Недостатки:

Что такое амперметр?

При этом пользователь должен производить подсоединение щупов в конкретной последовательности, то есть снимать показания только там, где это необходимо, а не в другом месте.

Сопротивление помогает с большой точностью определить измеряемый ток в выбранном месте, при этом важно помнить, что значение сопротивления самого амперметра должно находиться на минимальном уровне. Благодаря такому решению воздействие измерительного инструмента на электроцепь снижается, что позволяет получить более точные результаты

Об этом стоит помнить, когда человеку важна минимальная погрешность.

Все полученные значения отображаются в значении: мкА, мА, А и кА. По этой причине, человеку следует определиться: какая точность ему необходима и, где он планирует эксплуатировать изделие. Чтобы увеличить силу тока, достаточно добавить в электрическую цепь усилители магнитного типа.

Типы амперметров

Исходя из вида отсчетного устройства амперметры делятся на приборы с:

— со стрелочным указателем;

— со световым указателем;

— с пишущим устройством;

— электронные устройства.

По принципу действия амперметры разделяются на:

1. Электромагнитные – предназначены для использования в цепях постоянного, переменного тока. Обычно используются в привычных электроустановках переменного тока с частотой 50 Гц.

2. Магнитоэлектрические — предназначены для фиксации силы тока малых значений постоянного тока. Они имеют магнитоэлектрическое измерительное устройство и шкалу с проградуированными делениями.

3. Термоэлектрические приборы предназначены для измерения силы тока в цепях высоких частот. В состав таких приборов входят магнитоэлектрический механизм, выполненный в виде проводника, к которому приваривается термопара. Протекающий по проводку ток вызывает его нагрев, который фиксируется термопарой. Формирующееся излучение своим влиянием вызывает отклонение рамки на угол, который пропорционален силе тока.

4. Ферродинамические приборы — состоят из замкнутого магнитопровода, выполненного из ферромагнитного материала, сердечника и неподвижной катушки. Характеризуются высокой точностью измерения, надёжностью конструкции и низкой чувствительностью к воздействию электромагнитных полей.

5. Электродинамические устройства предназначены для замеров величины силы тока в цепях постоянного / переменного токов повышенных частот (до 200 Гц). Они чувствительны к перегрузкам и внешним электромагнитным полям. Но из-за высокой точности замеров их используют в роли контрольных приборов для поверки действующих амперметров.

6. Цифровые амперметры – современная модель приборов, сочетающая преимущества аналоговых приборов. На сегодня такие устройства завоевывали лидирующие позиции. Это объясняется удобством в работе, легкостью использования, небольшими размерами и высокой точностью получаемых результатов измерений. Кроме того, цифровые приборы можно использовать в разнообразных условиях: он не боится тряски, вибрации и пр. воздействий.

Рассмотрим несколько амперметров разных производителей и разных типов:

1. Амперметры Ам-2 DigiTOP

Технические характеристики:

— Количество входов 1

— Измеряемый переменный ток 1 …50 А

— Погрешность измерения 1%

— Дискретность индикации 0,1 А

— напряжение питания -100…-400 В, 50 (+1) Гц Габаритные размеры 90x51x64 мм

Работоспособность и долговечность бытовой электротехники зависят от качества получаемой электроэнергии. Как правило, к выходу из строя электронной техники, будь то холодильники, телевизоры или стиральные машины, приводит повышение напряжения выше допустимых пределов. Наиболее опасно длительное повышение напряжения выше допустимой отметки. При этом выходят из строя блоки питания электронной техники, перегреваются обмотки электродвигателей, нередко происходит возгорание.

2. Амперметр лабораторный Э537

Данный прибор (амперметр Э537) предназначается для точного измерения силы тока в цепях переменного и постоянного тока.

Класс точности 0,5.

Диапазоны измерения 0,5 / 1 A;

Масса 1,2 кг.

Технические характеристики амперметра Э537:

Конечное значение диапазона измерений 0,5 А/1 А

Класс точности 0,5

Область нормальных частот (Гц) 45 — 100 Гц

Область рабочих частот (Гц) 100 — 1500 Гц

Габаритные размеры 140 х 195 х 105 мм

3. Амперметр СА3020

Цифровое устройство амперметр базовой модели выпускается в нескольких типовых модификациях в зависимости от базового значения параметров замеряемого тока. При заказе данной модели цифрового амперметра, требуется заявить, с каким базовым параметром силы тока Вам придётся работать: 1 А, 2 А или 5 А.

Базовые параметры замеряемого тока, Iн-1 Ампер (СА3020-1), 2 Ампер (СА3020-2) или 5 Ампер (СА3020-5);

Границы замеряемых токов от 0,01 Iн до 1,5 Iн;

Диапазон частот по замеряемым токам от 45 до 850 Герц;

Границы базовой допускаемой существующей погрешности ±0,2% к оптимальному значению параметров замеряемой силы тока;

напряжение по питанию — сеть переменного тока напряжением (85-260) Вольт и частотой (47-65) Герц или постоянное напряжение (120 — 300) Вольт;

Потребляемая устройством мощность не больше чем 4 ВА;

Размерные габариты 144x72x190 мм;

Масса не больше чем 0,55 кг;

Мощность, потребляемая измерительной цепью амперметров серии 3020, не превышает: для СА3020-1 – 0,12 ВA; для СА3020-2 – 0,25 ВA; для СА3020-5 – 0,6 ВA.

Виды амперметров

Классифицировать устройства можно по способу индикации. Наиболее широко распространены аналоговые амперметры – с градуированной шкалой, по которой движется стрелка. Современные приборы имеют цифровой дисплей, на котором отображается значение величины тока.

Приборы со стрелочной головкой

Стрелочные амперметры постепенно исчезают. Они отличаются более сложным устройством, чем современные модели, и обладают ограниченной областью применения. Еще один недостаток – меньший срок работы из-за наличия большего количества механических деталей. При этом современные условия иногда требуют измерения меньших величин, чем требуется для отклонения стрелки даже на одно деление. Из-за этого стрелочные приборы приходится модифицировать усилителями сигнала.

Интересно. Долгое время эти приборы не имели аналогов – точность измерений была достаточно высокой. Однако развитие электротехнической промышленности позволило разработать более дешевые в изготовлении приборы.

Принцип действия стрелочной головки

Еще одна сложность при использовании стрелочного амперметра – принцип работы стрелки, отличающийся в разных системах измерения:

1. Магнитоэлектрическая. Стрелка поворачивается по линейной шкале, пропорциональной силе тока. Вращающий момент задается током, проходящим через обмотку рамки.
2. Электромагнитная. Стрелка закреплена на сердечнике из ферромагнита, который двигается внутри катушки.
3. Электродинамическая. Используются две катушки с последовательным либо параллельным соединением. На подвижной – закреплена стрелка, поворачивающаяся от взаимодействия между токами катушек.

Во всех типах прибора используется корректор – специальный винт, соединенный с пружиной. Он необходим для установки стрелки в нулевое положение.

Игнорирование начальной регулировки может привести к неправильному отображению величины измеряемого тока, так как стартовое положение стрелки будет находиться левее нуля.

Приборы с цифровым индикатором

Цифровые устройства вытесняют аналоговые, благодаря ряду отличий:

• простота изготовления – дешевле производить, легче собрать самостоятельно;
• возможность измерения меньших величин;
• отсутствие износа подвижных частей – дольше служат, не требуют замены элементов;
• наглядная и удобная индикация;
• меньший вес.

Переход к цифровому исполнению позволил шире применять приборы в быту. Они проще в использовании – вертикальное и горизонтальное расположение не влияет на работу. Также они лучше защищены от внешних воздействий, например, механических ударов по корпусу.

Магнитоэлектрические амперметры

Устройства, реагирующие на магнитные явления (магнитоэлектрические) применяют для того, чтобы замерить токи очень маленьких значений в цепях с постоянным током. Внутри них нет ничего лишнего, кроме катушки, подсоединенной к ней стрелки и шкалы с делениями.

Термоэлектрические амперметры

Используют для измерения переменного тока с высокой частотой. Внутри прибора установлен нагревательный элемент (проводник с высоким сопротивлением) с термопарой. Из-за проходящего тока нагревается проводник, и термопара фиксирует величину. Из-за возникающего тепла отклоняется рамка со стрелкой на определенный угол.

Ферродинамические

Очень надежные приборы, которые обладают высокой прочностью и мало подвергаются воздействию магнитных полей, возникающих не в приборе. Такого рода амперметры устанавливают в автоматические контролирующие системы как самописцы.

Бывает так, что шкалы прибора недостаточно и необходимо увеличить значения, которые стоит замерить. Чтобы этого достичь используется шунтирование (проводник с высоким сопротивлением присоединяется параллельно прибору). Например, чтобы установить значение силы в сто ампер, а прибор рассчитан всего на десять, то присоединяют шунт, у которого значение сопротивления в девять раз ниже, чем у прибора.

На схемах принципиальных амперметры всегда обозначаются подобным образом:

Основанные на электродинамике

Можно применять не только для замеров силы постоянного тока, но и переменного. Из-за особенностей прибора, его можно применять в таких сетях, где частота достигает двухсот герц. Электродинамический амперметр используется в основном как контрольный измеритель для проверки приборов.

В отличие от магнитоэлектрических их можно применять и для сетей с переменным током, чаще всего в цепях промышленного назначения с частотой в пятьдесят герц. Электромагнитным амперметром можно пользоваться для замеров в цепях с большой силой тока.

Какие классы точности бывают, как обозначаются

Как мы уже успели выяснить, интервал погрешности определяется классом точности. Данная величина рассчитывается, устанавливается ГОСТом и техническими условиями. В зависимости от заданной погрешность, бывает: абсолютная, приведенная, относительная, см. таблицу ниже

Согласно ГОСТ 8.401-80 в системе СИ классы точности обычно помечается латинской буквой, часто с добавлением индекса, отмеченного цифрой. Чем меньше погрешность, соответственно, меньше цифра и буквенное значение выше по алфавиту, тем более высокая точность.

Приборы, способные выполнять множество различных замеров, могут быть одновременно более двух классов.

Класс точности обозначается на корпусе устройства в виде числа обведенного в кружок, обозначает диапазон погрешностей измерений в процентах. Например, цифра ② означает относительную погрешность ±2%. Если рядом со знаком присутствует значок в виде галочки, это значит, что длина шкалы используется в качестве вспомогательного определения погрешности.

• 0,1, 0,2 – считается самым высоким классом
• 0,5, 1 – чаще применяется для устройств средней ценовой категории, например, бытовых
• 1,5, 2,5 – используется для приборов измерения с низкой точностью или индикаторов, аналоговых датчиков

Примечание. На корпусе высокоточных измерителей, класс может не наносится. Обозначение таких устройств как правило выполняется особыми знаками.

Измерение тока. Амперметр.

И начнем мы с измерения тока. Прибор, используемый для этих целей, называется амперметр и в цепь он включается последовательно. Рассмотрим небольшой примерчик:

Как видите, здесь источник питания подключен напрямую к резистору. Кроме того, в цепи присутствует амперметр, включенный последовательно с резистором. По закону Ома сила тока в данной цепи должна быть равна:

I = \frac{U}{R} = \frac{12}{100} = 0.12

Получили величину, равную 0.12 А, что в точности совпадает с практическим результатом, который демонстрирует амперметр в цепи

Важным параметром этого прибора является его внутреннее сопротивление r_А

Почему это так важно? Смотрите сами – при отсутствии амперметра ток определяется по закону Ома, как мы и рассчитывали чуть выше. Но при наличии амперметра в цепи ток изменится, поскольку изменится сопротивление, и мы получим следующее значение:

I = \frac{U}{R_1+r_А}

Если бы амперметр был абсолютно идеальным, и его сопротивление равнялось нулю, то он бы не оказал никакого влияния на работу электрической цепи, параметры которой необходимо измерить, но на практике все не совсем так, и сопротивление прибора не равно 0. Конечно, сопротивление амперметра достаточно мало (поскольку производители стремятся максимально его уменьшить), поэтому во многих примерах и задачах им пренебрегают, но не стоит забывать, что оно все-таки и есть и оно ненулевое.

При разговоре об измерении силы тока невозможно не упомянуть о способе, который позволяет расширить пределы, в которых может работать амперметр. Этот метод заключается в том, что параллельно амперметру включается шунт (резистор), имеющий определенное сопротивление:

R = \frac{r_А}{n\medspace-\medspace 1}

В этой формуле n – это коэффициент шунтирования – число, которое показывает во сколько раз будут увеличены пределы, в рамках которых амперметр может производить свои измерения. Возможно это все может показаться не совсем понятным и логичным, поэтому сейчас мы рассмотрим практический пример, который позволит во всем разобраться.

Пусть максимальное значение, которое может измерить амперметр составляет 1 А. А схема, силу тока в которой нам нужно определить имеет следующий вид:

Отличие от предыдущей схемы заключается в том, что напряжение источника питания на этой схеме в 100 раз больше, соответственно, и ток в цепи станет больше и будет равен 12 А. Из-за ограничения на максимальное значение измеряемого тока напрямую использовать наш амперметр мы не сможем. Так вот для таких задач и нужно использовать дополнительный шунт:

В данной задаче нам необходимо измерить ток I. Мы предполагаем, что его значение превысит максимально допустимую величину для используемого амперметра, поэтому добавляем в схему еще один элемент, который будет выполнять роль шунта. Пусть мы хотим увеличить пределы измерения амперметра в 25 раз, это значит, что прибор будет показывать значение, которое в 25 раз меньше, чем величина измеряемого тока. Нам останется только умножить показания прибора на известное нам число и мы получим нужное нам значение. Для реализации нашей задумки мы должны поставить шунт параллельно амперметру, причем сопротивление его должно быть равно значению, которое мы определяем по формуле:

R = \frac{r_А}{n\medspace-\medspace 1}

В данном случае n = 25, но мы проведем все расчеты в общем виде, чтобы показать, что величины могут быть абсолютно любыми, принцип шунтирования будет работать одинаково.

Итак, поскольку напряжения на шунте и на амперметре равны, мы можем записать первое уравнение:

I_А\medspace r_А = I_R\medspace R

Выразим ток шунта через ток амперметра:

I_R = I_А\medspace \frac{r_А}{R}

Измеряемый ток равен:

I = I_R + I_А

Подставим в это уравнение предыдущее выражение для тока шунта:

I = I_А + I_А\medspace \frac{r_А}{R}

Но сопротивление шунта нам также известно (R = \frac{r_А}{n\medspace-\medspace 1}). В итоге мы получаем:

I = I_А\medspace (1 + \frac{r_А\medspace (n\medspace-\medspace 1)}{r_А}\enspace) = I_А\medspace n

Вот мы и получили то, что и хотели. Значение, которое покажет амперметр в данной цепи будет в n раз меньше, чем сила тока, величину которой нам и нужно измерить

С измерениями тока в цепи все понятно, давайте перейдем к следующему вопросу, а именно определению напряжения.

Параметры

Амперметры бывают аналоговые и цифровые. Последние зачастую продаются не отдельно, а в составе мультиметров — универсальных приборов для замеров не только силы тока, но и других величин. В современных условиях предпочитают пользоваться именно такими устройствами из-за ряда преимуществ:

• простота и скорость измерений;
• бесконтактный замер, а значит, полная безопасность;
• низкая погрешность.

Однако и аналоговые до сих пор востребованы. Они используются в лабораториях, на промышленных предприятиях, на ТЭЦ и других точках производства электроэнергии. Аналоговые делятся на несколько подвидов:

• магнитоэлектрические (классические);
• электромагнитные;
• электродинамические;
• ферродинамические.

Среди аналоговых конструкций ферродинамические — самые точные, но по соотношению цена-качество выигрывают магнитоэлектрические и электромагнитные.

Приборы делятся и по уровню максимальной нагрузки. Так, для измерения небольших величин используются устройства со шкалой в микроамперах и миллиамперах. Если следует узнать показатели стандартной бытовой сети или промышленной, используются шкалы в амперах и килоамперах соответственно.