устройство и применение щитовых, стрелочных, электронных амперметров
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:
- амперметр;
- миллиамперметр;
- микроамперметр.
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.
устройство стрелочных и цифровых, электронных и аналоговых амперметров с шунтом и без него
Прибор, измеряющий силу тока, протекающего по цепи, называют амперметр.
Для установления величины измерительный прибор подключают в электрическую цепь на участок, где необходимо установить параметр. Сила тока, которую определяет амперметр, напрямую зависит от величины существующего в цепи сопротивления. Для уменьшения искажения измеряемого параметра и повышения точности прибора его делают минимальным. Исходя из пределов измеряемых данных, шкала амперметра может градуироваться мкА, мА, А и кА.
Основным способом подключения амперметра является последовательное включение в цепь. Подобная схема называется прямой.
Если амперметр включается в цепь с шунтом или через трансформатор тока, то схема называется косвенной.
Некоторые модели амперметров, например 10 A (48х48), оснащены встроенным шунтом, что существенно облегчает его подключение и использование.
Область применения
Приборы, измеряющие параметры электрического тока, нашли широкое применение во многих областях, среди которых:
- автомобилестроение;
- точные науки;
- строительство.
Амперметры используются не только на крупных промышленных объектах, но и в бытовых целях. Например, каждый профессиональный автомобильный электрик имеет такое устройство. С его помощью мастер определяет показания, исходящие от электроприборов транспортного средства.
Разновидности и их устройство
Все амперметры разделяют на шесть категорий.
Электромагнитные
Чаще всего устанавливают в электрических устройствах, работающих от переменного тока, частота которого составляет 50 Гц. Но могут использоваться и в цепях с постоянным током.
Магнитоэлектрические
Подходят для использования исключительно в цепях, по которым протекает постоянный ток небольшой величины.
Термоэлектрические
Определяют величину силы тока, когда он проходит по электрической цепи высоких частот.
В подобных приборах установлен особый механизм. Он представляет собой проводник и термопару. Когда ток проходит по проводнику, он нагревает его, а закрепленная на нем термопара фиксирует изменение градусов. Под воздействием излучения, исходящего от термопары, рамка амперметра, соединенного со стрелочным индикатором, отклоняется на определенный угол. Степень отклонения будет зависеть от силы тока.
Ферродинамические
В конструкцию подобных амперметров входят:
- магнитопровод;
- сердечник;
- катушка.
Подобные устройства обладают рядом преимуществ перед амперметрами других типов. Среди них:
- повышенная точность;
- надежность;
- невосприимчивость к внешним факторам.
Электродинамические
Их используют, когда необходимо выполнить измерения в цепях, где частота тока достигает 200 Гц.
Такие амперметры чувствительны к небольшим перегрузкам и воздействию электромагнитных полей. Подобные приборы применяются в качестве контрольных измерительных устройств.
Цифровые
Это самые передовые измерительные устройства, которые обладают всеми преимуществами аналоговых амперметров, при этом имеют свои уникальные возможности. Именно электронные амперметры пользуются все большей популярностью в промышленности и лабораторных исследованиях.
Принцип действия
Процесс измерения силы тока в цепи определяется работой нескольких элементов:
- между постоянными магнитами располагается якорь, оснащенный стрелкой;
- действие магнитов удерживает якорь из стали вдоль исходящих от них силовых линий, что соответствует нулевой позиции;
- в случае подачи в цепь электрического тока образуется еще один магнитный поток, направленный перпендикулярно силовым линиям магнитов;
- под их воздействием якорь со стрелкой будет стремиться повернуться, но поле постоянных магнитов будет мешать ему;
- в итоге стрелка будет отклонять на величину, равную результату воздействия не неё двух магнитных потоков.
Описание и характеристики различных видов устройств
Модель Ам-2 digiTOP
Цифровой амперметр, предназначенный для измерения силы тока в пределах от 1 до 50 A. Благодаря повышенной точности погрешность получаемых данных не превышает 1%. Дискретность видимой индикации составляет 0,1 А. Устройство работает в сетях с напряжением от 100 до 400 В. Обладает относительно компактными габаритами – 90х51х64 мм.
Модель Э537
Относится к классу лабораторных устройств. Модель Э537 предназначена для точных измерений. Размеры модели на порядок больше, чем габариты предыдущего амперметра, и составляют 140х195х105 мм.
При этом вес прибора равен 1,2 кг. Устройство определяет силу тока в пределах 0,5/ 1А.
Модель М42301 150 А
Стрелочный амперметр щитового типа используется в сетях с постоянным током. В стандартной комплектации прибор предназначен для измерения силы тока не более 15 А. Для определения параметров свыше этого предела используют шунты и дополнительные сопротивления. Модель М42301 150А может выполняться с дополнительной защитой от механических воздействий. В этом случае прибор маркируется обозначением – М. Отметка 0 может быть установлена в начале или посредине шкалы. Предусмотрено горизонтальное и вертикальное расположение амперметра М42301 150 А.
Обзор цифрового амперметра постоянного тока можно посмотреть ниже.
youtube.com/embed/eKEuMa36Fag?modestbranding=1&iv_load_policy=3&rel=0″/>
Энергетическое образование
1. Сила тока
Амперметр — прибор для измерения силы тока в амперах. Шкалу амперметров градуируют в микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора. В электрическую цепь амперметр включается последовательно с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют. Поэтому, чем ниже внутреннее сопротивление амперметра (в идеале — 0), тем меньше будет влияние прибора на исследуемый объект, и тем выше будет точность измерения.
Для увеличения предела измерений амперметр снабжается шунтом (для цепей постоянного и переменного тока), трансформатором тока (только для цепей переменного тока) или магнитным усилителем (для цепей постоянного тока). Комплектное устройство из токоизмерительной головки и трансформатора тока специальной конструкции называется «токоизмерительные клещи».
Очень опасно пытаться использовать амперметр в качестве вольтметра (подключать его непосредственно к источнику питания), что может привести к коротким замыканиям!
По конструкции амперметры делятся:
- со стрелочной измерительной головкой без электронных схем;
- со стрелочной измерительной головкой с использованием электронных схем;
- с цифровым индикатором.
Приборы со стрелочной головкой
Наиболее распространены амперметры, в которых движущаяся часть прибора со стрелкой поворачивается на угол крена, пропорциональный величине измеряемого тока.
Амперметры бывают магнитоэлектрическими, электромагнитными, электродинамическими, тепловыми, индукционными, детекторными, термоэлектрическими и фотоэлектрическими.
Магнитоэлектрическими амперметрами измеряют силу постоянного тока; индукционными и детекторными — силу переменного тока; амперметры других систем измеряют силу любого тока.
Самыми точными и чувствительными являются магнитоэлектрические и электродинамические амперметры.
Приборы со стрелочной головкой могут снабжаться дополнительными электронными схемами для усиления сигнала, подаваемого на головку (для измерения токов, существенно меньших чем ток полного отклонения головки, который для большинства магнитоэлектрических приборов составляет 50 мкА и более), защиты головки от перегруза и прочее.
Приборы с цифровым индикатором
В последнее время приборы со стрелочной измерительной головкой стали вытесняться приборами с цифровым индикатором на основе жидких кристаллов и светодиодов.
Принцип действия самых распространённых в амперметрах систем измерения:
- В магнитоэлектрической системе прибора крутящий момент стрелки создаётся благодаря взаимодействию между полем постоянного магнита и током, который проходит через обмотку рамки (вращающий момент). С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале. Угол поворота стрелки устанавливается при равенстве вращающего момента и момента пружины.
- В электромагнитной системе прибора вращающий момент стрелки создаётся между катушкой и подвижным ферромагнитным сердечником, к которому прикрепляется указательная стрелка.
- В электродинамической системе измерительная головка состоит из неподвижной и подвижной катушек, соединённых параллельно или последовательно. Взаимодействие между токами, которые проходят через катушки, вызывает отклонения подвижной катушки и соединённой с нею стрелки.
Угол поворота стрелки устанавливается при равенстве вращающего момента и момента пружины.
Во всех вышеуказанных системах угол поворота стрелки устанавливается при равенстве вращающего момента и момента сопротивления пружины.
В электрической цепи амперметр соединяется последовательно с нагрузкой, а при больших токах — через трансформатор тока, магнитный усилитель или шунт. Для измерения токов может также применяться милливольтметр и калиброванный шунт (первичные токи шунтов могут быть выбраны из стандартного ряда, вторичное напряжение стандартизировано — чаще всего 75 мВ).
При высоких напряжениях (выше 1000В) — в цепях переменного тока для гальванической развязки амперметров также применяют трансформаторы тока, а цепях постоянного тока — магнитные усилители.
Амперметры постоянного тока — CoderLessons.com
Ток — это скорость потока электрического заряда. Если этот электрический заряд течет только в одном направлении, то результирующий ток называется постоянным током (DC). Прибор, который используется для измерения постоянного тока, называется амперметром постоянного тока .
Если поместить резистор параллельно гальванометру с подвижной катушкой с постоянными магнитами (PMMC), то вся комбинация будет действовать как амперметр постоянного тока. Параллельное сопротивление, которое используется в амперметре постоянного тока, также называется сопротивлением шунта или просто шунтом . Значение этого сопротивления следует считать малым, чтобы измерить постоянный ток большого значения.
Принципиальная схема амперметра постоянного тока показана на рисунке ниже.
Мы должны поместить этот амперметр постоянного тока последовательно с ответвлением электрической цепи, где должен измеряться постоянный ток. Напряжение на элементах, которые соединены параллельно, одинаково. Таким образом, напряжение на шунтирующем резисторе, Rsh, и напряжение на сопротивлении гальванометра, Rm, одинаково, поскольку эти два элемента соединены параллельно в вышеуказанной цепи. Математически это можно записать как
IшRш=IтRм
RightarrowRsh= fracImRmIsh(уравнение 1)
Уравнение KCL в узле 1
−I+Iш+Iт=0
RightarrowIsh=I−Im
Подставьте значение Ish в уравнение 1.
Rsh= fracImRmI−Im(уравнение 2)
Возьмем Im как общее в знаменателе, который присутствует в правой части уравнения 2
Rш= гидроразрываIтRтIт( гидроразрыва1Iт−1)
RightarrowRsh= fracRm fracIIm−1(уравнение 3)
Куда,
Rsh — сопротивление шунта
Rm — внутреннее сопротивление гальванометра
I — общий постоянный ток, который должен быть измерен
Im — ток отклонения полной шкалы
Соотношение общего постоянного тока, который должен быть измерен, I и тока полной шкалы отклонения гальванометра, Im, известно как коэффициент умножения, м .
Математически это можно представить как
m= fracIIm(уравнение 4)
Rsh= fracRmm−1(уравнение 5)
Мы можем найти значение сопротивления шунта , используя уравнение 2 или уравнение 5 на основе доступных данных.
Многодиапазонный DC амперметр
В предыдущем разделе мы обсуждали амперметр постоянного тока, который получается путем размещения резистора параллельно гальванометру PMMC. Этот амперметр постоянного тока можно использовать для измерения определенного диапазона постоянных токов.
Если мы хотим использовать амперметр постоянного тока для измерения постоянных токов в нескольких диапазонах , мы должны использовать несколько параллельных резисторов вместо одного резистора, и вся эта комбинация резисторов параллельна гальванометру PMMC. Принципиальная схема многодиапазонного амперметра постоянного тока показана на рисунке ниже.
Поместите этот многодиапазонный амперметр постоянного тока последовательно с ответвлением электрической цепи, где должен измеряться постоянный ток требуемого диапазона.
Требуемый диапазон токов выбирается путем подключения переключателя s к соответствующему шунтирующему резистору.
Пусть m1,m2,m3 и m4 являются множителями множителя амперметра постоянного тока, когда мы рассматриваем суммарные постоянные токи, которые должны быть измерены как, I1,I2,I3 и I4 соответственно. Ниже приведены формулы, соответствующие каждому множителю.
м1= гидроразрываI1Iт
м2= гидроразрываI2Iт
м3= гидроразрываI3Iт
м4= гидроразрываI4Iт
В схеме выше есть четыре шунтирующих резистора , Rsh2,Rsh3,Rsh3 и Rsh5. Ниже приведены формулы, соответствующие этим четырем резисторам.
RШ1= гидроразрываRтM1−1
RSh3= гидроразрываRтM2−1
RSh4= гидроразрываRтM3−1
RSh5= гидроразрываRтM4−1
Приведенные выше формулы помогут нам найти значения сопротивления каждого шунтирующего резистора.
Есть ли разница между амперметром переменного тока и амперметром постоянного тока? — Ответы на все
Есть ли разница между амперметром переменного тока и амперметром постоянного тока?
Таким образом, амперметр постоянного тока чувствителен к тому, в какую сторону он подключен; большинство из них отмечены положительным полюсом.
Измеритель с подвижной катушкой показывает среднее (среднее) переменного тока через него, который равен нулю для переменного тока. По этой причине счетчики с подвижной катушкой можно использовать только непосредственно для постоянного, а не переменного тока.
Что такое амперметр переменного тока?
Совет: Амперметр переменного тока измеряет среднеквадратичное значение переменного тока.Среднеквадратичное значение переменного тока равно значению постоянного тока, который при прохождении через резистор в течение того же времени выделяет такое же количество тепла, как и переменный ток.
В чем разница между амперметром постоянного тока и вольтметром?
Амперметр и вольтметр оба устройства используются в электрической цепи для измерения различных аспектов электричества. Среди них амперметр измеряет силу тока, а вольтметр помогает рассчитать напряжение или разность потенциалов между двумя точками в электрической цепи.
Что внутри амперметра?
Амперметр обычно подключают последовательно с цепью, в которой измеряется ток.
Амперметр обычно имеет низкое сопротивление, чтобы не вызывать значительного падения напряжения в измеряемой цепи. Обычно он обозначается буквой «А» на схеме.
Сколько существует типов амперметров?
Ниже приведены типы амперметров с точки зрения конструкции. Амперметр с постоянной подвижной катушкой. Подвижный железный амперметр.Электродинамометрический амперметр.
В чем разница между усилителями переменного тока и усилителями постоянного тока?
Усилители постоянного тока и усилители переменного тока — это одно и то же, они измеряют количество электронов, прошедших заданную точку, разница в том, что электроны переменного тока движутся вперед и назад (попеременно), а постоянного тока — только в одном направлении (прямо).
Может ли вольтметр переменного тока измерять постоянный ток?
Прибор, который используется для измерения напряжения переменного тока в любых двух точках электрической цепи, называется вольтметром переменного тока.
Если вольтметр переменного тока состоит из выпрямителя, то он называется вольтметром переменного тока на основе выпрямителя. Вольтметр постоянного тока измеряет только напряжения постоянного тока.
Как амперметр подключен к сети переменного тока?
Амперметр переменного тока — это устройство, которое используется для измерения величины переменного тока. Следовательно, когда амперметр постоянного тока подключен к сети переменного тока, амперметр будет показывать нулевое значение, поскольку средний ток равен нулю при переменном токе. Итак, правильный ответ — «Вариант D».
Как работает амперметр постоянного тока?
Ток – это скорость протекания электрического заряда.Если этот электрический заряд течет только в одном направлении, то результирующий ток называется постоянным током (DC). Прибор, который используется для измерения постоянного тока, называется амперметром постоянного тока.
Что такое диапазон амперметра?
Амперметр имеет диапазон от 0 до 3 ампер и 30 делений на его шкале.
Какие бывают 4 типа амперметров?
Различные типы амперметров
- Амперметр с постоянной подвижной катушкой: Этот амперметр используется для измерения постоянного тока.
- Амперметр с подвижным железом: используется для измерения как переменного, так и постоянного тока.
- Электродинамометрический амперметр: Этот прибор снова используется для измерения обоих токов.
Что такое символ амперметра?
Амперметры
обычно изображаются в виде круга с буквой А внутри (рис. 1). Рисунок 1. Символ амперметра. Вольтметры обычно изображаются в виде круга с буквой V внутри (рис. 2).
Почему DC не используется дома?
Постоянный ток в домашних условиях не используется, так как при одном и том же значении напряжения постоянный ток более смертоносен, чем переменный, так как постоянный ток не проходит через ноль.Электролитическая коррозия больше связана с постоянным током.
| 2013 01 | 20/100 мА, 0,3/0,2 ВА, 100 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 02 | 50/250 мА, 0,5/0,5 ВА, 100/125 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 03 | 100/500 мА, 0,5/0,5 ВА, 100 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 04 | 0. 2/1 А, 0,4/0,4 ВА, 100 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 05 | 0,5/2,5 А, 0,5/0,5 ВА, 100/125 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 06 | 1/5 А, 0,6/0,6 ВА, 100 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 07 | 2/10 А, 0,7/0,7 ВА, 100 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 08 | 5/25 А, 1/1 ВА, 100/125 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1.7 кг |
| 2013 09 | 10/50 А, 1,2/1,8 ВА, 100 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 10 | 20/50/100/200 мА, 0,4/0,3/0,2/0,3 ВА, 100 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 11 | 0,1/0,2/0,5/1 А, 0,2/0,3/0,4/0,5 ВА, 100 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 12 | 0,5/1/2/5 А, 0,7/0,6/0,5/0,3 ВА, 100 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1 шт.7 кг |
| 2013 13 | 2/5/10/20 А, 0,5/0,3/0,6/0,9 ВА, 100 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 14 | 10/20/50/100 А, 0,6/0,9/1,7/2,7, 100 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 15 | 15/30 В, 3,8 ВА, 150 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 16 | 30/75 В, 3,8 ВА, 150 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 17 | 75/150 В, 3. 8 ВА, 150 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 18 | 150/300 В, 3,8 ВА, 150 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 19 | 300/750 В, 3,8 ВА, 150 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 20 | (5 А), 0,2 ВА, 100/150 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 21 | (150 В), 3,8 ВА, 100/150 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1.7 кг |
| 2013 22 | 500 A (500 AT), используется в сочетании с трансформатором тока 2244 (принадлежность), 100/150 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 23 | 0,5/1/2/5, 1,2 ВА, 100 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 24 | 2/5/10/20 А, 1,2 ВА, 100 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 25 | 10/20/50/100 А, 3,5 ВА, 100 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1.7 кг |
| 2013 26 | 75/150 В, 3,8 ВА, 150 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2013 27 | 150/300 В, 3,8 ВА, 150 делений, 195 x 170 x 87 мм, 1,7 кг |
| 2014 00 | 30/75/15/300/750 В 0,15/0,3/0,75/1,5/3/7,5/15/30 А, диапазон измерения тока 7,5 А или менее 0,7 ВА Каждый диапазон измерения напряжения 4,5 ВА, 150 делений, 260 x 180 x 115 мм, 4,2 кг |
Учебное видео: Амперметры переменного тока | Нагва
Стенограмма видео
В этом видео мы рассмотрим амперметры переменного тока.
Это устройства, которые мы можем использовать для измерения величины тока в цепи переменного или переменного тока. В частности, мы рассмотрим тип амперметров переменного тока, известный как амперметр с горячей проволокой. Мы рассмотрим все компоненты, входящие в состав термометра. И мы посмотрим, как эти компоненты работают вместе для измерения тока. Теперь измерение величины переменного тока, то есть тока, который постоянно меняет направление, немного сложнее, чем измерение постоянного тока, то есть тока, который течет только в одном направлении.Итак, для начала давайте вспомним, как работает амперметр постоянного тока, и поговорим о том, почему он не подходит для измерения переменного тока.
Итак, здесь у нас есть простая последовательная цепь, содержащая ячейку, являющуюся источником постоянного тока, и резистор. И мы видим, что последовательно подключен амперметр постоянного тока для измерения тока в цепи. Теперь, если бы мы открыли этот амперметр и заглянули внутрь, мы бы увидели, что это тип амперметра, известный как амперметр с подвижной катушкой, состоящий из гальванометра и шунтирующего резистора, соединенных параллельно друг другу.
Гальванометр — это устройство, использующее электромагнетизм, в частности моторный эффект, для перемещения стрелки по циферблату и указания величины и направления тока внутри него. Теперь этот тип амперметра действительно хорошо работает для измерения постоянных постоянных токов, таких как тот, что у нас есть в этой схеме. Однако, если мы заменим наш источник постоянного тока источником переменного тока, мы быстро увидим, что этот тип амперметра не очень полезен.
Теперь, несмотря на то, что гальванометры могут показывать ток в любом направлении — например, ток против часовой стрелки в нашей цепи может вызвать отклонение стрелки влево, то есть ток по часовой стрелке заставит стрелку отклониться вправо — этот тип Амперметр все еще не очень полезен для измерения переменного тока.Причина этого в том, что и величина, и направление переменного тока постоянно меняются. Это означает, что стрелка гальванометра будет колебаться вперед и назад, что затрудняет чтение. Кроме того, из-за инерции стрелки и движущихся компонентов внутри гальванометра стрелка могла бы не отставать только от очень низкочастотных переменных токов.
Таким образом, амперметр с подвижной катушкой имеет очень ограниченное применение для измерения переменного тока.
Для этого нам нужно использовать кардинально другую конструкцию амперметра.И одна из таких конструкций известна как амперметр с горячей проволокой. Итак, вот та же схема, но на этот раз вместо амперметра с подвижной катушкой у нас подключен амперметр с термоэлектрическим проводом. Давайте теперь изменим нашу принципиальную схему, чтобы показать, что находится внутри этого амперметра. Ладно, тут много чего происходит. И эта диаграмма довольно необычная, потому что все, что находится слева от этой пунктирной линии, является стандартной принципиальной схемой. Но все, что находится справа от этой пунктирной линии, не является принципиальной схемой. Вместо этого у нас есть такие вещи, как пружина, шкив и кусок веревки.И мы подробнее рассмотрим эти компоненты через минуту. Но пока давайте сосредоточимся на этой части диаграммы.
Здесь, по крайней мере, мы можем видеть, что конструкция имеет некоторое сходство с амперметром с подвижной катушкой в том, что провод, идущий от источника переменного тока, разделяется на две параллельные ветви.
Как и в конструкции амперметра с подвижной катушкой, одна из этих ветвей содержит шунтирующий резистор. Как обычно в случае с шунтирующим резистором, его функция состоит в том, чтобы гарантировать, что определенное количество тока занимает эту часть цепи, тем самым гарантируя, что только определенная часть полного тока, производимого нашим источником переменного тока, проходит через цепь. другая параллельная ветвь.Одно очевидное отличие от амперметра с подвижной катушкой заключается в том, что в амперметре с нагревательной проволокой нет гальванометра.
Вместо этого у нас есть провод определенной длины, изготовленный из тщательно подобранного материала. Обычно это сделано из платино-иридиевого сплава, что просто означает, что это смесь двух металлов, платины и иридия. Этот провод является электрическим проводником. И важно помнить, что он имеет определенное сопротивление, даже если мы не нарисовали символ резистора на принципиальной схеме.Этот провод является важной частью схемы, но все, что находится справа от этого провода на нашей схеме, не является частью схемы.
Это означает, что ни через одну из этих частей не протекает заряд. Вместо этого эти части выполняют механическую функцию.
Красным цветом показан кусок шелковой нити. Один конец струны прикреплен к платиново-иридиевой проволоке, а затем проходит через шкив. А другой конец его прикреплен к пружине. Другой конец пружины закреплен. А пружина всегда натянута так, что натягивает струну и, в свою очередь, платино-иридиевую проволоку.Наконец, у нас есть игла, прикрепленная к шкиву, которая перемещается по циферблату при вращении шкива. И это все, что составляет амперметр с термометром.
Так что же все это делает? Ну, во-первых, наш источник переменного тока создает переменный ток в цепи. Это означает, что заряд течет в одном направлении, а затем в другом. В параллельных ветвях нашей цепи заряд течет в этом направлении, проходя вниз через шунтирующий резистор и платино-иридиевую проволоку, а затем обратно в обратном направлении.Теперь, когда заряд проходит через резистор, часть электрической энергии преобразуется в тепловую.
Это означает, что шунтирующий резистор нагревается. Но самое главное, то же самое можно сказать и о платиново-иридиевой проволоке, потому что она тоже имеет сопротивление.
Рассеивание сопротивления в платино-иридиевом проводе означает, что он нагревается. И когда он нагревается, он подвергается тепловому расширению и становится длиннее. Поскольку эта проволока находится под натяжением шелковой нити и пружины, по мере ее расширения струна натягивается на поверхность шкива, заставляя шкив вращаться, а игла двигаться по циферблату.Поэтому, когда в цепи есть ток, стрелка отклоняется. На самом деле, чем выше сила тока в проводе, тем сильнее отклоняется стрелка. Это связано с тем, что количество тепла, выделяемого платино-иридиевой проволокой за заданный промежуток времени, пропорционально квадрату тока, как это представлено в этом выражении, где 𝑄 — выделяемое тепло, а 𝐼 — ток.
Это означает, что если мы увеличим величину тока, производимого нашим источником переменного тока, то скорость, с которой тепло будет производиться проводом из платино-иридиевого сплава, также увеличится.
По мере того, как температура этого провода увеличивается, количество тепла, которое он отдает окружающей среде, также увеличивается. Это означает, что при заданной величине переменного тока 𝐼 провод быстро достигнет температуры, при которой количество выделяемой в нем тепловой энергии равно количеству отдаваемого им тепла. Можно сказать, что проволока достигает теплового равновесия с окружающей средой, и в этой точке ее температура остается постоянной. Если температура платино-иридиевой проволоки остается постоянной, то степень ее расширения также остается постоянной, а это означает, что мы получаем постоянную величину отклонения стрелки по циферблату.
Если бы мы теперь увеличили величину переменного тока в нашей цепи, то количество тепла, выделяемого проводом, увеличилось бы еще больше, в результате чего провод достиг бы теплового равновесия при более высокой температуре, которая расширяется немного больше и увеличивает отклонение иглы. И это основа, по которой работает наш термометрический амперметр.
Одна важная вещь, которую следует отметить в отношении этого типа амперметра, заключается в том, что шкала на циферблате нелинейна. Это связано с тем, что тепло, выделяемое в проводе, пропорционально квадрату силы тока.Это означает, что если бы мы увеличивали величину переменного тока с постоянной скоростью, количество тепла, выделяемого проводом, увеличивалось бы с возрастающей скоростью.
Это означает, что при низких токах увеличение тока, скажем, на один ампер вызовет относительно небольшое движение стрелки. Но если мы снова увеличим величину тока на один ампер, это окажет большее влияние на количество тепла, выделяемого проводом, и, таким образом, вызовет большее движение стрелки. В результате равные приращения тока имеют все большие и большие промежутки между ними на циферблате по мере увеличения тока.Итак, теперь, когда мы увидели, как работает термометр, давайте попробуем ответить на практический вопрос.
Проволока из платино-иридиевого сплава в амперметре с термоанемометром расширяется при повышении температуры и сжимается при понижении температуры.
Температура провода зависит от силы тока в проводе. Амперметр с термоакумулятором, использующий такой провод, будет давать постоянное показание для переменного тока, который имеет определенное пиковое значение. Что из следующего наиболее правильно объясняет, как переменный ток с частотой 50 герц в проводе может давать постоянное показание амперметра с нагретой проволокой? (A) Проволока нагревает другие механические компоненты амперметра с термоанемометром.Расширение и сжатие этих компонентов противофазны друг другу, поэтому показания амперметра остаются постоянными. (B) Проволока расширяется, когда ее температура увеличивается, гораздо быстрее, чем сжимается, когда ее температура уменьшается, поэтому температура проволоки никогда не снижается в течение времени, достаточного для того, чтобы заметно сжаться. Или (С) частота, при которой провод может совершать цикл расширения и сжатия, намного меньше частоты переменного тока, поэтому расширение провода соответствует действующему значению тока.
Таким образом, этот вопрос требует от нас определить правильную причину того, что термометрический амперметр показывает постоянное значение в ответ на переменный ток. Давайте пока уберем варианты ответов с экрана, чтобы мы могли поближе взглянуть на то, как это работает. Для начала вспомним, что переменный ток — это ток, направление и величина которого постоянно меняются. Мы можем нарисовать график с током по вертикальной оси и временем по горизонтальной оси, который показывает, как переменный ток изменяется во времени.
Изначально, в нулевое время ток равен нулю. После этого мы видим, что ток увеличивается до некоторого максимального значения, а затем снова уменьшается до нуля. После этого ток увеличивается в отрицательном направлении до некоторого максимального отрицательного значения. Это представляет ток, идущий в противоположном направлении. Затем величина этого тока снова уменьшается до нуля. И этот цикл затем повторяется снова и снова: ток увеличивается в одном направлении, затем снова уменьшается, затем увеличивается в противоположном направлении и снова уменьшается, и так далее.
В этом вопросе мы имеем дело с переменным током частотой 50 герц. Это означает, что ток совершает один полный цикл, подобный этому, 50 раз в секунду, что означает, что ток меняет направление 100 раз в секунду. Попытка измерить величину тока, подобного этому, гораздо сложнее, чем измерение постоянного тока, который остается на постоянном уровне в одном направлении. Для измерения постоянного тока обычно используют устройство, известное как амперметр с подвижной катушкой, основанное на гальванометре.В гальванометре магнитное поле, создаваемое током, вызывает отклонение стрелки по циферблату на величину, пропорциональную силе тока. Это прекрасно работает для постоянного тока. Тем не менее, это не работает так хорошо для переменного тока. Это связано с тем, что гальванометр эффективно измеряет магнитное поле, создаваемое током.
А если ток быстро переменный, то и магнитное поле будет переменным с той же частотой. Это означает, что если мы подключим наш гальванометр к источнику переменного тока, мы обнаружим, что стрелка быстро колеблется из стороны в сторону, что делает практически невозможным получение точных показаний.
Напротив, амперметр с горячей проволокой, подобный упомянутому в этом вопросе, представляет собой амперметр, специально предназначенный для измерения величины переменного тока. Он делает это вместо того, чтобы рассматривать электромагнитные эффекты тока, как это делает гальванометр. Он измеряет тепловые эффекты заряда, протекающего по проводу.
Амперметр с термоанемометром может измерять переменный ток в цепи, пропуская часть этого тока по проводу из платино-иридиевого сплава.К этой проволоке прикреплена шелковая нить, которая проходит через шкив, который затем прикрепляется к пружине, удерживающей его в натянутом состоянии. Затем к шкиву прикреплена игла, которая указывает на циферблат. Это работает так: платино-иридиевая проволока выделяет тепло, когда через нее проходит заряд из-за резистивного рассеяния. Хотя часть этого тепла отдается окружающей среде за счет теплопроводности и излучения, температура самого провода увеличивается, что приводит к его тепловому расширению.По мере того, как температура провода увеличивается, скорость, с которой он передает тепло окружающей среде, также увеличивается, пока в конечном итоге она не сравняется со скоростью, с которой провод рассеивает электрическую энергию.
В этот момент температура проволоки перестает повышаться.
Вот тут-то и начинается самое интересное. Как упоминается в вопросе, температура провода зависит от тока в проводе. Однако мы знаем, что ток в проводе быстро переменный. Так почему же тогда температура этого провода тоже не колеблется? Ну, проще говоря, тепловое расширение и сжатие этого провода гораздо медленнее, чем изменение тока.В заданный период времени тепло, выделяемое проводом 𝑄, пропорционально квадрату силы тока. Таким образом, технически верно, что провод производит больше тепла, когда величина тока максимальна, что соответствует этим позициям на графике.
Однако общая температура провода, а также эффекты его теплового сжатия и расширения изменяются так медленно, что провод не успевает остыть и сжаться между этими двумя точками максимальной величины тока.Это означает, что для тока с заданным пиковым значением амперметр с термометром будет давать постоянное показание. Итак, теперь, если мы вернемся к нашим вариантам ответов, мы увидим, что это лучше всего описывается вариантом (C).
Переменный ток с частотой 50 герц может дать постоянное показание амперметра с горячей проволокой, потому что частота, при которой проволока может пройти полный цикл расширения и сжатия, намного меньше, чем частота переменного тока. Таким образом, расширение провода соответствует действующему значению тока.
Давайте теперь рассмотрим некоторые ключевые моменты, которые мы узнали на этом уроке. Мы видели, что амперметр с термоанемометром использует резистивное рассеивание в проводе из платино-иридиевого сплава для измерения переменного тока. Провод из платино-иридиевого сплава соединен параллельно с шунтирующим резистором, и переменный ток в проводе вызывает повышение его температуры. Тепловое расширение проволоки из платино-иридиевого сплава измеряется с помощью пружины, шелковой нити, шкива и иглы на циферблате.А величина теплового расширения соответствует действующему значению тока. Это краткое описание амперметров переменного тока.
ИЗМЕРЕНИЕ
ИЗМЕРЕНИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Измеритель постоянного тока, например амперметр, подключенный к цепи переменного тока, покажет
ноль, потому что подвижная катушка амперметра, по которой течет измеряемый ток
находится в поле постоянного магнита.
Так как поле постоянного
магнит остается постоянным и все время в одном и том же направлении, движущийся
катушка следует полярности тока.Катушка пытается двигаться
в одном направлении в течение половины цикла переменного тока и в обратном направлении
в течение другой половины, когда ток меняется на противоположный.
Ток меняет направление слишком быстро, чтобы катушка могла следовать за ним, вызывая
катушка принять среднее положение. Так как ток равен и
напротив в течение каждой половины периода переменного тока, измеритель постоянного тока показывает
ноль, что является средним значением. Так, счетчик с постоянным магнитом
нельзя использовать для измерения переменного напряжения и тока.Тем не менее
Измеритель Д’Арсонваля с постоянным магнитом можно использовать для измерения переменного тока.
или напряжение, если ток, проходящий через счетчик, сначала выпрямляется
— то есть перешел с переменного тока на постоянный.
Счетчики переменного тока выпрямительные
Выпрямители на основе оксида меди обычно используются с измерителем постоянного тока Д’Арсонваля.
движения для измерения переменных токов и напряжений; однако там
можно использовать множество типов выпрямителей, некоторые из которых включены
при обсуждении генераторных систем.
| Выпрямитель на основе оксида меди пропускает ток через метр только в одном направлении. Как показано на рис. 8-252, оксид меди выпрямитель состоит из оксидно-медных дисков, разделенных попеременно медными диски и скреплены между собой как единое целое. Ток течет легче из меди в оксид меди, чем из оксида меди в медь. Когда переменный ток применяется, поэтому ток течет только в одном направлении, создавая пульсирующий выход постоянного тока, как показано формами выходной волны на рисунке 8-253.Затем этот ток можно измерить, когда он протекает через счетчик. движение. В некоторых счетчиках переменного тока вместо них используются селеновые или ламповые выпрямители. |
Механизм электродинамометра
Электродинамометр может использоваться для измерения переменного или постоянного
напряжение и ток.Работает по тому же принципу, что и постоянный.
счетчик с подвижной катушкой на магните, за исключением того, что постоянный магнит заменен
электромагнитом с воздушным сердечником. Поле электродинамометрического измерителя
создается тем же током, который протекает через подвижную катушку (см.
рис. 8-254).
В электродинамометрическом измерителе соединены две катушки стационарного поля
последовательно с подвижной катушкой. Подвижная катушка прикреплена к центральной
вала и вращается внутри двух стационарных катушек возбуждения.Спиральные пружины
обеспечить сдерживающую силу для счетчика, а также средства введения
ток на подвижную катушку.
Когда ток протекает через катушки возбуждения A и B и подвижную катушку C, катушка
C вращается против пружин и становится параллельно
катушки поля.
Чем больше ток, протекающий через катушки, тем больше подвижный
катушка преодолевает противодействие пружин и чем дальше стрелка
перемещается по шкале. Если весы правильно откалиброваны и
используются шунты или умножители, движение динамометра покажет
тока или напряжения.
Хотя электродинамометрические измерители очень точны, они не имеют
чувствительность измерителей Дарсонваля и по этой причине не получили широкого распространения.
используется вне лаборатории.
Электродинамометр Амперметр
| В электродинамометре амперметр, катушки низкого сопротивления дают лишь небольшое падение напряжения в измеряемой цепи. индуктивный шунт включен последовательно с катушками возбуждения. Этот шунт, подобный к резисторному шунту, используемому в амперметрах постоянного тока, пропускает только часть тока измеряется для прохождения через змеевики.Как и в амперметре постоянного тока, большая часть ток в цепи протекает через шунт; но весы откалиброваны соответственно, и счетчик считывает общий ток.  Амперметр переменного тока, напримерамперметр постоянного тока, включенный последовательно с цепью, в которой ток измеряется. Эффективные значения указаны счетчиком. Схематическая диаграмма Схема электродинамометрического амперметра показана на рис. 8-255. |
Электродинамометр Вольтметр
В электродинамометрическом вольтметре катушки возбуждения намотаны множеством
витки тонкой проволоки.Приблизительно 0,01 ампер тока через
обе катушки необходимы для работы счетчика. Резисторы неиндуктивные
материал, соединенный последовательно с катушками, обеспечивает разное напряжение
диапазоны. Вольтметры включают параллельно устройству, в котором напряжение
подлежит измерению. Указанные значения напряжений являются действующими значениями.
Принципиальная схема электродинамометрического вольтметра показана на рисунке
8-256.
Счетчик с движущейся железной крыльчаткой
| Счетчик с подвижной железной крыльчаткой — еще один базовый тип счетчика.  Это может бытьиспользуется для измерения переменного или постоянного тока. В отличие от измерителя Д’Арсонваля, в котором используется постоянные магниты, его работа зависит от индуцированного магнетизма. Это использует принцип отталкивания между двумя концентрическими железными лопастями, один фиксированный и один подвижный, размещенные внутри соленоида, как показано на рисунке 8-257. Стрелка прикреплена к подвижной крышке. Когда через катушку протекает ток, две железные лопасти намагничиваются. |
Подвижная лопасть имеет прямоугольную форму, а неподвижная лопасть сужается.
Эта конструкция позволяет использовать относительно равномерную шкалу.
Когда ток через катушку не течет, подвижная лопасть находится в положении
так, чтобы он находился напротив большей части конической неподвижной лопасти, и
показания весов равны нулю.
Величина намагниченности лопастей зависит
от силы поля, которая, в свою очередь, зависит от количества
ток, протекающий через катушку.
Сила отталкивания больше напротив большего конца неподвижного
лопасти, чем она ближе к меньшему концу. Следовательно, подвижная лопасть движется
к меньшему концу под углом, пропорциональным величине
тока катушки. Движение прекращается, когда сила отталкивания
уравновешивается сдерживающей силой пружины.
Поскольку отталкивание всегда в одном и том же направлении (к меньшему
конец неподвижной лопасти), независимо от направления тока, протекающего через
катушка, инструмент с движущейся железной крыльчаткой, работает в цепях постоянного или переменного тока.
Механическое демпфирование в приборах этого типа может быть обеспечено путем
использование алюминиевой лопасти, прикрепленной к валу таким образом, чтобы при движении вала
лопасть движется в ограниченном воздушном пространстве.
Если измеритель с подвижной крыльчаткой предназначен для использования в качестве амперметра,
катушка намотана относительно небольшим количеством витков большого провода, чтобы нести
номинальный ток.
Если измеритель с подвижной крыльчаткой предназначен для использования в качестве вольтметра,
соленоид намотан множеством витков тонкой проволоки. Портативные вольтметры
изготавливаются с автономным последовательным сопротивлением для диапазонов до 750 вольт.
Более высокие диапазоны получаются за счет использования дополнительных внешних множителей.
Прибор с подвижной железной крыльчаткой может использоваться для измерения постоянного тока
но имеет ошибку из-за остаточного магнетизма в лопастях. Ошибка может
можно свести к минимуму, поменяв местами подключения счетчика и усреднив показания.При использовании в цепях переменного тока прибор имеет точность 0,5 процента.
Благодаря своей простоте, относительно низкой стоимости и тому факту, что нет
ток подается на подвижный элемент, этот тип движения используется
широко используется для измерения тока и напряжения в силовых цепях переменного тока. Тем не мение,
поскольку сопротивление магнитной цепи велико, движущееся железо
крыльчатому измерителю требуется гораздо больше энергии, чтобы произвести полное отклонение шкалы, чем
требуется измеритель Дарсонваля того же диапазона.
Следовательно, перемещение
железные крыльчатки редко используются в цепях с высоким сопротивлением и малой мощностью.
Счетчик с наклонной спиралью и железной крыльчаткой
Принцип механизма подвижной железной лопасти применяется к наклонным
счетчик типа катушки, который может использоваться для измерения как переменного, так и постоянного тока. Наклонный
катушка, железный крыльчатый счетчик имеет катушку, установленную под углом к валу. Прикрепил
наискось к валу и внутри катушки расположены две детали из мягкого железа.
лопасти.Когда ток через катушку не течет, управляющая пружина удерживает ее.
стрелка на нуле, а железные лопасти лежат в плоскостях, параллельных плоскости
катушки. Когда ток течет через катушку, лопасти стремятся выровняться.
вверх с магнитными линиями, проходящими через центр катушки справа
углами к плоскости катушки. Таким образом, лопасти вращаются против пружины.
действие для перемещения указателя по шкале.
Железные лопасти стремятся выровняться с магнитными линиями независимо от
направление тока, протекающего через катушку.
Следовательно, наклонный
катушка, железный крыльчатый измеритель может использоваться для измерения переменного тока
или постоянного тока. Алюминиевый диск и тормозные магниты обеспечивают электромагнитное
демпфирование.
Подобно счетчику с подвижной железной крыльчаткой, расходомер с наклонной катушкой требует относительно
большое количество тока для полного отклонения шкалы и редко используется в
высокоомные маломощные цепи.
Как и в приборах с подвижной железной крыльчаткой, прибор с наклонной катушкой
наматывается с несколькими витками относительно большого провода при использовании в качестве амперметра
и с множеством витков тонкого провода при использовании в качестве вольтметра.
Термометр
Если концы двух разнородных металлов свариваются вместе и это соединение
нагревается, на двух открытых концах возникает постоянное напряжение. Напряжение
зависит от материала, из которого изготовлены провода, и от
разница температур между нагретым спаем и открытыми концами.
В приборах одного типа переход нагревается электрически
протекание тока через нагревательный элемент.Не имеет значения, является ли
ток переменный или постоянный, потому что эффект нагрева не зависит
текущего направления. Максимальный измеряемый ток зависит
от номинального тока нагревателя тепло, которое термопара может
стоять без повреждений, и от текущего номинала используемого счетчика
с термопарой. Напряжение также можно измерить, если использовать подходящий резистор.
ставится последовательно с нагревателем. В измерительных приложениях Д’Арсонваль
метр используется с проволочным нагревателем сопротивления, как показано на рисунке
8-258.
При протекании тока через резистивную проволоку выделяется тепло
передается в точку контакта и развивает Э.Д.С. который вызывает ток
протекать через счетчик. Катушка вращается и заставляет указатель двигаться
по калиброванной шкале. Величина движения катушки зависит от
количество тепла, которое зависит от квадрата силы тока.
Термопара
метры широко используются в измерениях переменного тока.
| Варметры Умножение вольт на ампер в цепи переменного тока дает кажущуюся |
Ваттметр
Электрическая мощность измеряется ваттметром. Потому что электрический
мощность есть произведение тока на напряжение, ваттметр должен иметь два
элементы, один для тока, а другой для напряжения, как показано на рисунке
8-260.По этой причине ваттметры обычно бывают электродинамометрическими.
тип.
Подвижная катушка с последовательным сопротивлением образует элемент напряжения,
а неподвижные катушки составляют токовый элемент. Сила
поле вокруг потенциальной катушки зависит от величины тока, который
течет через него. Ток, в свою очередь, зависит от приложенного напряжения нагрузки
через катушку и большое сопротивление последовательно с ней. Сила
поля вокруг токовых катушек зависит от величины тока
течет через нагрузку.Таким образом, отклонение измерителя пропорционально
произведение напряжения на потенциальной катушке и тока через
токовые катушки. Эффект почти такой же (если масштаб правильно
откалиброван), как если бы напряжение, приложенное к нагрузке, и ток через
нагрузки перемножались.
Если ток в линии меняется на противоположный, направление тока в
обе катушки и потенциальная катушка меняются местами, чистый результат состоит в том, что
указатель продолжает считывать шкалу вверх.Таким образом, этот тип ваттметра может
использоваться для измерения мощности переменного или постоянного тока.
Разница между вольтметром постоянного тока и вольтметром переменного тока (со сравнительной таблицей)
Основное различие между вольтметром постоянного тока и вольтметром переменного тока заключается в том, что вольтметр постоянного тока измеряет пиковое значение напряжения постоянного тока, а вольтметр переменного тока измеряет среднеквадратичное значение напряжения переменного тока. Еще одним важным фактором, отличающим вольтметр постоянного тока от вольтметра переменного тока, является принцип их работы.Вольтметр постоянного тока выбирает определенное напряжение и ослабляет остальную часть диапазона напряжения, а затем усиливает выбранное напряжение и передает его на измеритель PMMC.
Вольтметр переменного тока
использует выпрямитель перед усилением сигнала, так что сигнал переменного тока может быть преобразован в постоянный, а затем этот постоянный ток передается на магнитный измеритель с подвижной катушкой для изменения показаний указателя и, таким образом, измерения среднеквадратичного значения напряжения переменного тока.
Содержимое: вольтметр постоянного тока и вольтметр переменного тока
- Сравнительная таблица
- Определение
- Ключевые отличия
- Заключение
Сравнительная таблица
| Параметры | Вольтметр постоянного тока | Вольтметр переменного тока |
|---|---|---|
| Полная форма | Вольтметр постоянного тока | Вольтметр переменного тока |
| Определение | Вольтметр постоянного тока измеряет пиковое значение напряжения постоянного тока. | Вольтметр переменного тока измеряет среднеквадратичное значение напряжения переменного тока. |
| Архитектура конструкции | Вольтметр постоянного тока состоит из аттенюатора, многокаскадного усилителя и измерителя PMMC. | Вольтметр переменного тока состоит из аттенюатора, выпрямителя, многокаскадного усилителя и измерителя PMMC. |
| Требуется выпрямитель | Не требуется | Требуется |
| Чувствительность | Высокая чувствительность | Вольтметры переменного тока обладают нелинейными характеристиками; из-за этого измерения, полученные при более низких напряжениях, неточны. |
Определение
Вольтметр постоянного тока
Вольтметр постоянного тока
состоит из аттенюатора, многокаскадного усилителя постоянного тока и измерителя с подвижной катушкой на постоянных магнитах. Вольтметр постоянного тока измеряет пиковое значение приложенного к нему напряжения постоянного тока.
Рабочий процесс вольтметра постоянного тока начинается с аттенюатора. Напряжение постоянного тока, которое необходимо измерить, подается на аттенюатор. Использование аттенюатора заключается в выборе диапазона напряжения.Либо транзистор , либо полевой транзистор (FET) используется для проектирования многокаскадного усилителя.
В зависимости от конструкции существует два типа вольтметров постоянного тока; одним из них является вольтметр постоянного тока с усилителем с прямой связью и вольтметр постоянного тока с прерывателем.
В усилителе с прямой связью транзисторы соединены каскадом, чтобы получить более высокий коэффициент усиления от усилителя. Каскадирование усилителя выполнено таким образом, что транзисторы напрямую связаны друг с другом.Таким образом, в процессе прямой связи требуется меньше компонентов, что делает схему простой, и поэтому прямая связь выполняется для уменьшения сложности.
Полевые транзисторы также можно использовать вместо транзистора. Преимущество использования полевых транзисторов заключается в том, что они обладают высоким входным сопротивлением. Высокое входное сопротивление предотвращает влияние схемы на клемму нагрузки. В случае большого тока полевой транзистор предотвращает протекание избыточного тока от измерительного прибора, чтобы он не сгорел.
Вольтметр постоянного тока с прерывателем
использует модулятор прерывателя для преобразования напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока, а затем пропускает его через усилитель переменного тока. Затем усиленный сигнал переменного тока снова проходит через демодулятор Chopper, а затем через фильтр нижних частот и поступает в измеритель PMMC для измерения пикового значения напряжения постоянного тока.
Вольтметр постоянного тока с прерывателем обеспечивает более высокую чувствительность по сравнению с вольтметром постоянного тока с прямой связью.
Вольтметр переменного тока
Вольтметр переменного напряжения состоит из аттенюатора, выпрямителя, многокаскадного усилителя и измерителя PMMC.Измеренное напряжение подается на вход цепи вольтметра переменного тока. Напряжение переменного тока преобразуется в напряжение постоянного тока с помощью выпрямителя.
Напряжение постоянного тока, полученное от выпрямителя, проходит через многокаскадный усилитель.
Усиленный сигнал, полученный от многокаскадного усилителя, затем передается на измеритель PMMC. Затем измеритель PMMC перемещает указатель в соответствии со значением среднеквадратичного значения переменного тока.
Вольтметры переменного тока бывают различных типов в зависимости от типа измеряемого напряжения.Вольтметр переменного тока, который измеряет среднее значение переменного тока, называется вольтметром переменного тока со средними показаниями, вольтметр переменного тока, который измеряет пиковое значение переменного тока, называется вольтметром переменного тока с пиковым значением, а вольтметр, который измеряет истинное среднеквадратичное значение, называется вольтметром True RMS.
Ключевые различия между вольтметром постоянного тока и вольтметром переменного тока
- Измеряемая величина является решающим фактором, отличающим вольтметр постоянного тока от вольтметра переменного тока. Вольтметр постоянного тока измеряет напряжение постоянного тока, а вольтметр переменного тока измеряет напряжение переменного тока.
- Еще одно ключевое различие между вольтметром постоянного тока и вольтметром переменного тока заключается в том, что вольтметр постоянного тока не использует выпрямитель перед многокаскадным усилителем, в то время как вольтметр переменного тока использует выпрямитель перед многокаскадным усилителем.
- Вольтметр постоянного тока измеряет пиковое значение напряжения постоянного тока , а вольтметр переменного тока измеряет среднеквадратичное значение напряжения переменного тока.
Заключение
Вольтметр постоянного тока и вольтметр переменного тока являются важной частью электронных приборов.Решающим фактором для использования вольтметра постоянного тока или вольтметра переменного тока является конкретное приложение, над которым мы работаем. Если мы имеем дело с цепями переменного тока, то с помощью амперметра переменного тока мы можем измерить действующее значение переменного тока в любой точке цепи, но если мы имеем дело с цепью постоянного тока, то следует использовать вольтметр постоянного тока.
21.4 Вольтметры и амперметры постоянного тока – Колледж физики
Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток. Некоторые счетчики в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях являются вольтметрами или амперметрами.(См. рис. 21.26.) Внутренняя конструкция простейших из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, дают дополнительное представление о применении последовательных и параллельных соединений.
Фигура
21.26
Датчики уровня топлива и температуры (крайний правый и крайний левый соответственно) в этом Volkswagen 1996 года — это вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение «датчиков», которое, как мы надеемся, пропорционально количеству бензина в баке и температуре двигателя.(кредит: Кристиан Гирсинг)
Вольтметры подключаются параллельно любому устройству, напряжение которого необходимо измерить. Параллельное соединение используется потому, что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов.
(См. рис. 21.27, где вольтметр обозначен символом V.)
Амперметры подключаются последовательно к любому устройству, ток которого нужно измерить. Последовательное соединение используется потому, что последовательно соединенные объекты имеют одинаковый ток, проходящий через них.(См. рис. 21.28, где амперметр представлен символом А.)
Фигура
21.27
(a) Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) помещают параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между точками a и b. Невозможно подключить вольтметр непосредственно к ЭДС без учета ее внутреннего сопротивления rr. (b) Используемый цифровой вольтметр. (кредит: Messtechniker, Wikimedia Commons)
Фигура
21.28
Амперметр (А) включен последовательно для измерения силы тока. Весь ток в этой цепи протекает через счетчик. Амперметр будет иметь такое же показание, если он будет расположен между точками d и e или между точками f и a, как показано на рисунке.
(Обратите внимание, что заглавная буква E обозначает ЭДС, а rr обозначает внутреннее сопротивление источника разности потенциалов.)
Аналоговые измерители: гальванометры
Аналоговые счетчики имеют стрелку, которая поворачивается, указывая на числа на шкале, в отличие от цифровых счетчиков, которые имеют числовые показания, подобные ручному калькулятору.Сердцем большинства аналоговых счетчиков является устройство, называемое гальванометром, обозначенное буквой G. Протекающий через гальванометр размер IGIG 12{I rSub {размер 8{G}}} {} вызывает пропорциональное отклонение стрелки. (Это отклонение происходит из-за силы магнитного поля, действующей на провод с током.)
Двумя важнейшими характеристиками данного гальванометра являются его сопротивление и чувствительность к току. Чувствительность по току — это ток, при котором происходит полное отклонение стрелки гальванометра, максимальный ток, который может измерить прибор.Например, гальванометр с токовой чувствительностью 50 мкА 50 мкА имеет максимальное отклонение своей стрелки при протекании через нее 50 мкА 50 мкА, считывает полушкалы при протекании через нее 25 мкА 25 мкА размером 12{2″5″ мкА} {} , и так далее.
Если такой гальванометр имеет сопротивление 25 Ом 25 Ом размером 12{2″5-» %OMEGA } {}, то напряжение всего лишь V=IR=50 мкА25 Ом=1,25 мВВ=IR=50 мкА25 Ом= 1,25 мВ размер 12{V= ital «IR»= левый («50» мкА правый) левый («25» %OMEGA правый)=1 «.» «25»» мВ»} {} дает полномасштабное показание.Подключая резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр, который может измерять широкий диапазон напряжений или токов.
Гальванометр как вольтметр
На рис. 21.29 показано, как можно использовать гальванометр в качестве вольтметра, подключив его последовательно с большим сопротивлением RR. Величина сопротивления RR типоразмера 12{R}{} определяется максимальным измеряемым напряжением. Предположим, вы хотите, чтобы 10 В производили полное отклонение вольтметра, содержащего гальванометр размером 25 Ом25 Ом с чувствительностью 50 мкА50 мкА.Тогда 10 В, подаваемые на счетчик, должны давать ток 50 мкА50 мкА величиной 12{«50» мкА} {}.
Общее сопротивление должно быть
Rtot=R+r=VI=10 В50 мкА=200 кОм, или Rtot=R+r=VI=10 В50 мкА=200 кОм, или размер 12{R rSub { размер 8{«tot»} } =R+r= { {В} свыше {I} } = {{«10″» В»} свыше {«50″ мкА} } =»200″» к» %OMEGA } {}
21,68
R=Rобщ-r=200 кОм-25Ом≈200 кОм. R=Rобщ-r=200 кОм-25Ом≈200 кОм. размер 12{R=R rSub { размер 8{«tot»} } -r=»200″k %OMEGA -«25″ %OMEGA »»200″» k» %OMEGA} {}
21,69
(размер RR 12{R} {} настолько велик, что сопротивлением гальванометра, rr, можно пренебречь.) Обратите внимание, что 5 В, приложенные к этому вольтметру, вызывают отклонение на половину шкалы, создавая ток 25-мкА25-мкА размером 12{2″5-«мкА} {} через метр, и поэтому показание вольтметра пропорционально напряжению как желанный.
Этот вольтметр бесполезен при напряжении менее половины вольта, потому что отклонение прибора будет небольшим и его трудно будет точно считывать. Для других диапазонов напряжения последовательно с гальванометром включают другие сопротивления. Многие счетчики имеют выбор шкалы.
Этот выбор включает последовательное включение соответствующего сопротивления с гальванометром.
Фигура
21.29
RR большого сопротивления, включенный последовательно с гальванометром G, дает вольтметр, отклонение которого на полную шкалу зависит от выбора размера RR 12{R} {}. Чем больше измеряемое напряжение, тем больше должен быть размер RR 12{R} {}. (Обратите внимание, что rr представляет собой внутреннее сопротивление гальванометра.)
Гальванометр как амперметр
Тот же гальванометр можно превратить в амперметр, поместив его параллельно с небольшим сопротивлением RR размером 12{R}{}, часто называемым шунтирующим сопротивлением, как показано на рисунке 21.30. Поскольку сопротивление шунта невелико, большая часть тока проходит через него, что позволяет амперметру измерять токи, намного большие, чем те, которые производят полное отклонение гальванометра.
Допустим, например, нужен амперметр, дающий полное отклонение на 1,0 А, и содержащий такой же 25-Ом25-Ом размер 12{2″5-» %OMEGA} {} гальванометр с его 50-мкА50- Размер мкА Чувствительность 12{«50»-мкА} {}.
Поскольку RR размера 12{R} {} и RR размера 12{r} {} соединены параллельно, напряжение на них одинаково.
Эти капли IRIR размера 12{ ital «IR»} {} являются IR=IGrIR=IGr размера 12{ ital «IR»=I rSub { size 8{G} } r} {}, так что IR=IGI=RrIR= IGI=Rr size 12{ ital «IR»= {{I rSub {size 8{G} } } over {I} } = {{R} over {r} } } {}. Решаем размер RR 12{R} {} и отмечаем, что размер IGIG 12{I rSub {размер 8{G} } } {} составляет 50 мкА50 мкА размер 12{«50» мкА} {} и II размер 12{I } {} составляет 0,999950 А, мы имеем
R=rIGI=(25 Ом)50 мкА0,999950 А=1,25×10-3 Ом. R=rIGI=(25Ом)50 мкА0,999950 А=1,25×10-3 Ом. размер 12{R=r { {I rSub { размер 8{G} } } свыше {I} } = \(«25» %OMEGA \) {{«50» мА} свыше {0 «.» «999950 A»} } =1 «.» «25»´»10″ rSup { размер 8{-3} } %OMEGA } {}
21.70
Фигура
21.30
Небольшое шунтирующее сопротивление RR типоразмера 12{R} {}, включенное параллельно с гальванометром G, дает амперметр, отклонение которого на полную шкалу зависит от выбора RR типоразмера 12{R} {}.
Чем больше измеряемый ток, тем меньше должен быть размер RR 12{R} {}. Большая часть тока (II), протекающего через счетчик, шунтируется через RR размера 12 {R} {} для защиты гальванометра.(Обратите внимание, что rr представляет собой внутреннее сопротивление гальванометра.) Амперметры также могут иметь несколько шкал для большей гибкости в применении. Различные масштабы достигаются включением различных шунтирующих сопротивлений параллельно гальванометру — чем больше максимальный измеряемый ток, тем меньше должно быть шунтирующее сопротивление.
Проведение измерений изменяет схему
Когда вы используете вольтметр или амперметр, вы подключаете другой резистор к существующей цепи и, таким образом, изменяете схему.В идеале вольтметры и амперметры не оказывают заметного влияния на цепь, но полезно изучить обстоятельства, при которых они влияют или не влияют.
Сначала рассмотрим вольтметр, который всегда ставится параллельно измеряемому устройству.
Через вольтметр протекает очень небольшой ток, если его сопротивление на несколько порядков больше, чем сопротивление устройства, и поэтому на цепь не оказывается заметного влияния. (См. рис. 21.31, а). (Большое сопротивление, включенное параллельно с малым, имеет суммарное сопротивление, практически равное малому.) Если, однако, сопротивление вольтметра сравнимо с сопротивлением измеряемого устройства, то два параллельно включенных имеют меньшее сопротивление, что заметно влияет на цепь. (См. рис. 21.31(b).) Напряжение на устройстве не такое, как если бы вольтметр не был включен в цепь.
Фигура
21.31
(a) Вольтметр, сопротивление которого значительно превышает сопротивление устройства (RVoltmeter>>RRVoltmeter>>R размера 12{V»>>»R} {}), с которым он соединен параллельно, создает параллельное сопротивление, практически такое же, как и устройство. и не оказывает заметного влияния на измеряемую цепь.(b) Здесь вольтметр имеет то же сопротивление, что и устройство (RVoltmeter ≅ RRVoltmeter ≅ R размер 12 {V simeq R} {}), так что параллельное сопротивление вдвое меньше, чем при неподключенном вольтметре.
Это пример существенного изменения схемы, которого следует избегать.
Амперметр включен последовательно в измеряемую ветвь цепи, так что его сопротивление добавляется к этой ветви. Обычно сопротивление амперметра очень мало по сравнению с сопротивлениями устройств в цепи, поэтому лишнее сопротивление незначительно.(См. рис. 21.32, а). Однако, если используются очень малые сопротивления нагрузки или если сопротивление амперметра не такое низкое, как должно быть, то общее последовательное сопротивление будет значительно больше, а ток в ответвлении составит измеряемое уменьшается. (См. рис. 21.32(b).)
При неправильном подключении амперметра может возникнуть практическая проблема. Если бы он был подключен параллельно резистору для измерения тока в нем, вы могли бы повредить счетчик; низкое сопротивление амперметра позволило бы большей части тока в цепи проходить через гальванометр, и этот ток был бы больше, поскольку эффективное сопротивление меньше.
Фигура
21.
32
(a) Обычно амперметр имеет такое малое сопротивление, что общее последовательное сопротивление в измеряемой ветви не увеличивается заметно. Схема практически не изменилась по сравнению с отсутствием амперметра. (б) Здесь сопротивление амперметра такое же, как сопротивление ответвления, так что общее сопротивление удваивается, а ток вдвое меньше, чем без амперметра. Этого значительного изменения схемы следует избегать.
Одним из решений проблемы помех вольтметров и амперметров в измеряемых цепях является использование гальванометров с большей чувствительностью. Это позволяет создавать вольтметры с большим сопротивлением и амперметры с меньшим сопротивлением, чем при использовании менее чувствительных гальванометров.
Существуют практические пределы чувствительности гальванометра, но можно получить аналоговые измерители, точность измерений которых составляет несколько процентов. Обратите внимание, что неточность возникает из-за изменения схемы, а не из-за неисправности счетчика.
Связи: пределы знаний
Выполнение измерения изменяет измеряемую систему таким образом, что возникает неопределенность в измерении. Для макроскопических систем, таких как схемы, обсуждаемые в этом модуле, изменение обычно можно сделать пренебрежимо малым, но полностью устранить его нельзя. Для субмикроскопических систем, таких как атомы, ядра и более мелкие частицы, измерение изменяет систему таким образом, что ее нельзя сделать произвольно малой.Это фактически ограничивает знание системы — даже ограничивает то, что природа может знать о себе. Мы увидим глубокие последствия этого, когда принцип неопределенности Гейзенберга будет обсуждаться в модулях по квантовой механике.
Существует еще один метод измерения, основанный на полном отсутствии тока и, следовательно, на полном отсутствии изменения схемы. Они называются нулевыми измерениями и являются темой нулевых измерений. Цифровые счетчики, в которых используется твердотельная электроника и нулевые измерения, могут достигать точности в одну часть 106106 размера 12{«10» rSup {размер 8{6} } } {}.
Проверьте свое понимание
Цифровые счетчики способны обнаруживать меньшие токи, чем аналоговые счетчики, использующие гальванометры. Как это объясняет их способность измерять напряжение и ток более точно, чем аналоговые измерители?
Решение
Поскольку цифровые счетчики потребляют меньший ток, чем аналоговые, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики. Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя.См. рис. 21.27 и рис. 21.28 и их обсуждение в тексте.
Исследования ФЕТ
Комплект для построения схемы (только DC), виртуальная лаборатория
Стимулируйте нейрон и следите за происходящим. Делайте паузы, перематывайте назад и двигайтесь вперед во времени, чтобы наблюдать за движением ионов через мембрану нейрона.
Амперметр постоянного тока 45С3-А
Представление продукта:
Амперметр постоянного тока 45С3-А устанавливается на силовом оборудовании судов или других случаях.Он измеряет переменное напряжение с номинальной рабочей частотой 50 Гц и 60 Гц, а широкоугольный измеритель мощности — с переменным током.
Амперметр постоянного тока и амперметр переменного тока очень разные. Они не могут обмениваться измерениями, и нет возможности обмениваться измерениями. Для сильноточных амперметров амперметр постоянного тока на самом деле представляет собой всего лишь вольтметр постоянного тока на 75 милливольт (измеряется миллиметр на шунте). напряжение), а внутреннее сопротивление амперметра переменного тока очень мало (измеряется ток короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора), который замыкается на цепь, и ток может пропускать 5 ампер переменного тока.
Точность: ≤ ± 0,1% RO
Дисплей: постоянный ток, постоянное напряжение,
Выход: релейный тревожный выход, связь RS485, аналоговый сигнал 4–20 мА, 0–10 В пост.
тока, 0–5 В пост. тока и т. д.
Источник питания: AC220V, DC12V, DC24V, DC48V или другие специальные характеристики
1. Назначение:
Встроенная установка на судах, локомотивах, электростанциях, горнодобывающей металлургии, нефтехимии или другом передвижном электрооборудовании и устройствах для измерения постоянного тока или напряжения.Его также можно использовать в качестве вторичного счетчика для преобразования неэлектрической энергии в электрическую.
2. Основные технические характеристики:
Класс 2.5, защита от брызг и вибрации.
3. Условия использования:
Температура окружающей среды: -25 ～ + 55 ℃, относительная температура: <98% относительной влажности
4, диапазон измерения:
Модель и название | Диапазон измерения | Метод доступа |
45С3-А | 500, 800 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30, 75, 100 150, 200, 300, 500 мА 1, 2, 3, 5, 7.  |
