Измерение силы тока при помощи амперметра

Поделиться в соцсетях

На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра и амперметра с отдельным токоизмерительным шунтом к блоку питания.

Параметры не ниже выходных БП: Uвх — Никакого спама, только полезные идеи!

Питание прибора должно находиться в рамках 4, В. Это и послужило поводом для написания данной статьи, ведь, скорее всего, мы не одни, которые столкнулись с вопросами подключения WR к цепям измерения.

Нижний начинается не от 0, и даже верхний предел вызывает сомнения, в даташите на HT Holtek он ограничен 24V, оригинального даташита не нашел. Также в Интернете встречаются иные модификации этого модуля, но суть переделок от этого не меняется — если Вам попался не такой модуль, просто скорректируйте схему по плате, выпаяв индикатор или прозвонив цепи тестером и вперед! С2 — предположительно 0. Первые три шнура чаще всего объединены для удобства.

Метки: вольтметр, амперметр

На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра амперметра первой модели к зарядному устройству из компьютерного блока питания. Поэтому я решил написать специально отдельную статью, в которой подробно расскажу, как и каким образом подключить китайский вольтметр амперметр к зарядному устройству или самодельному регулируемому блоку питания. Таким же образом нужно соединить тонкий красный и желтый контакты. Потребление энергии менее 20 мА.

Подав питание на схему, индикатор начнет светиться. Большинство моделей имеют на своем корпусе специальные резисторы. Не сразу и не вовремя выяснилось, что вход питания у него гальванически связан с минусовым входом шунта. Толстые провода: Черный минус амперметра, синий выход амперметра, красный вход вольтметра. Вывод — вполне сносный измерительный прибор, позволит примерно понять проходящий ток и измерить напряжение, но только до 24 вольт.

Как подключить вольтамперметр к зарядному устройству — подборка схем

Разрешение 0,28 дюйма. Также BY42A можно встретить в двух вариантах исполнения платы, но цветовая маркировка проводов остается прежней. На AliExpress предлагается похожий измеритель на стм8с, но если посмотреть распиновку, это не он. Минус внешнего источника подать на общий провод схемы. Данный вольтметр, амперметр удобен еще и тем, что он реализуется в уже откалиброванном состоянии.

Это вносит ощутимую погрешность при питании индикатора от того-же источника, с которого измеряется ток погрешность вплоть до ампера с моим шунтом на 50А! Дело в том, что если подключить вольтметр амперметр к регулируемому выходу блока питания, то при понижении напряжения менее 4. Достаточно будет подключить зарядное, где установлен вольтамперметр к батареи, и мы увидим какое сейчас на ней напряжение. Здесь весьма часто протягивает руку помощи Алиэкспресс, оперативно поставляя китайские цифровые измерительные приборы.
Вольтметр 100V + амперметр 50А подключаем шунт digital voltmeter ammeter

Вольтметр 100V + амперметр 50А подключаем шунт digital voltmeter ammeter

Применение приборов

Электромагнитные типы устройств обычно применяются в электрическом оборудовании, работающего в сетях переменного тока с частотой 50 Гц. Магнитоэлектрические приборы фиксируют малые значения силы постоянного тока. Все амперметры по отсчетным устройствам бывают:

• со стрелочным указателем;
• с записывающим механизмом;
• электронные;
• с цифровым показанием.

Для измерения силы тока в электрических сетях высоких частот применяются термоэлектрические устройства, в которых роль датчика играет термопара. Она фиксирует степень нагрева проводника, при протекании по нему тока. Рамка реагирует на температуру, которая пропорциональна силе тока.

Электродинамические приборы используются для замера силы тока в цепях частотой до 200 Гц. Отличаются чувствительностью к перегрузкам и посторонним электромагнитным волнам. Благодаря точности замеров, применяются в качестве контрольных приборов для проверки остальных устройств для измерения силы тока.

К бесконтактным устройствам относятся клещи для измерения тока. Устроены они из головки трансформатора. С их помощью могут определяться значения в любых участках электрической цепи. Для этого следует клещами охватить замеряемый кабель или провод.

Применение амперметров

Без амперметров не обойтись там, где занимаются выработкой и распределением электроэнергии. Они нужны на промышленных предприятиях, где работает большое количество станков и машин, потребляющих электричество. Замеры необходимы при возведении жилых комплексов, чтобы быть уверенными в том, что сети смогут выдержать расчетную нагрузку. Силу тока измеряют:

• в электролабораториях;
• на аккумуляторных производствах;
• при создании точных приборов;
• в автомобильной промышленности;
• при строительстве энергетических объектов;
• в сельском хозяйстве;
• при установке электрооборудования на концертах и шоу, и так далее, и тому подобное.

Находят свое применение амперметры и в быту. У многих людей, имеющих минимальные навыки электрика, в хозяйстве найдется этот прибор, позволяющий измерить силу тока, выдаваемого автомобильным аккумулятором или домашней электросетью при подключении того или иного устройства. Это позволяет понять, является ли безопасным для проводки подключение электробытовых приборов с повышенным потреблением тока.

Энергия электромагнитного поля

Опыт показывает, что в контуре из двух электроламп, соленоида и реостата при отключении источника тока еще некоторое время течет электрический ток, причем сила тока со временем уменьшается от некоторого начального значения до нуля.

Одновременно с током, как известно, исчезает и магнитное поле тока. Так как никаких других источников энергии, которые поддерживали бы электрический ток в контуре, нет, то остается предположить, что энергией обладает само магнитное поле. Найдем начальную энергию W магнитного поля, считая, что она расходуется на индуцирование э. д. с. и тока самоиндукции в контуре, когда магнитный поток убывает от некоторого начального значения до нуля.

Бесконечно малое изменение энергии поля равно элементарной работе тока в контуре:

Но э. д. с. самоиндукции , а сила тока i=dQ/dt. Отсюда

dW = — Lidi

Знак минус указывает, что энергия поля уменьшается. Интегрируя это выражение, находим

где

-потокосцепление;

— индуктивность или коэффициент пропорциональности между током и потокосцеплением;

— ток через катушку.

Потокосцеплением самоиндукции y цепи называется сумма произведений магнитных потоков, обусловленных только током в этой цепи, на число витков, с которыми они сцеплены.

Если все витки пронизываются одним и тем же магнитным потоком Ф, то потокосцепление равно произведению магнитного потока на число витков y=Фw, а w = nI, где I-длина соленоида, n — густота обмотки.

В СИ потокосцепление измеряется в веберах, индуктивность — в генри.

Генри — это индуктивность соленоида, в котором при силе тока 1 А создается магнитный поток 1 Вб.

Зависимость потокосцепления от тока может быть постоянной (линейная зависимость) или нелинейной.

При изменении тока изменяется потокосцепление и в катушке наводится ЭДС самоиндукции:

Знак минус показывает, что ЭДС противодействует изменению тока в цепи.

Напряжение и мощность индуктивности равны:

Мощность может быть как положительной (при намагничивании), так и отрицательной (при размагничивании).

При нарастании тока , направления тока и напряжения совпадают, в индуктивности запасается энергия магнитного поля.

При убывании тока , направления тока и напряжения не совпадают, энергия магнитного поля в индуктивности убывает, возвращается обратно к источнику.

Явление самоиндукции можно наблюдать на опыте, собрав цепь с источником постоянного тока и двумя параллельными ветвями (смотри рисунок выше). Одна ветвь состоит из электролампы Л1 и реостата R, другая — из такой же электролампы Л2 и соленоида. С помощью реостата в обеих ветвях устанавливают одинаковую силу постоянного тока. После включения рубильника видно, что лампа Л2 начинает светиться позже, чем лампа Л1. Это объясняется тем, что в соленоиде индуцируется э. д. с. самоиндукции, препятствующая некоторое время нарастанию силы тока. У разных соленоидов время нарастания силы тока оказывается различным, так как вокруг каждого из них создаются разной величины магнитные потоки, которые индуцируют различные э. д. с. самоиндукции.

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

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.

Подключение вольтметра

Напряжение на источнике питания или элементе цепи измеряется аппаратом, который подключается параллельно устройству.

Катушка прибора имеет низкое сопротивление, и при непосредственном включении в сеть ток будет большим. Для уменьшения потребляемого тока и влияния на электрическую сеть в цепь последовательно с аппаратом включаются добавочные сопротивления.

Важно! При включении вольтметра последовательно с нагрузкой он покажет напряжение источника питания с погрешностью из-за сопротивления нагрузки. Последовательно подсоединяют амперметр

Постоянное напряжение

Способы измерения постоянного напряжения зависят от его величины:

Увеличение предела измерения производится включёнием последовательно с прибором добавочного сопротивления Rдоб. Для увеличения предела в n раз общее сопротивление также необходимо увеличить в n раз и, учитывая сопротивление прибора Rпр, Rдоб=Rпр*(n-1). Показания шкалы также умножаются на n.

Переменное напряжение

Методы и типы устройств для измерения в сетях переменного тока зависят от величины напряжения и частоты сети:

Важно! Вольтметр переменного тока показывает действующее значение напряжения. При синусоидальной форме его величина в √3 (1,7) меньше амплитудного

Расширение пределов измерения производится включением через разделительный или автотрансформатор, а также использованием добавочного сопротивления. Его величина рассчитывается аналогично измерениям в сети постоянного тока.

При использовании разделительного трансформатора показания прибора умножаются на коэффициент трансформации n=U1/U2.

Подключение вольтметра необходимо производить по определённым схемам. Это делается для того, чтобы показания прибора соответствовали параметрам сети.

Амперметр — электромагнитная система

Амперметры электромагнитной системы, как правило, имеют только катушку измерительного механизма, которая лишь в отдельных редких случаях шунтируется сопротивлением. Изменение полного сопротивления амперметра за счет его реактивной составляющей тЬ не вносит погрешности в показания прибора, это мы выяснили выше. Следовательно, частотная погрешность у амперметров электромагнитной системы возникает главным образом за счет вихревых токов в металлических деталях измерительного механизма. Ток /, протекающий по катушке амперметра, создает магнитный поток Ф, совпадающий по фазе с этим током. Магнитный поток Ф индуктирует во всех металлических деталях измерительного механизма вихревые токи / вх, создающие дополнительный поток Ф, совпадающий по фазе с током / вх.
 

Амперметры электромагнитной системы с вторичным током 5 а, а также амперметры непосредственного включения ( с катушкой, рассчитанной на номинальный ток) перед поверкой могут не прогреваться. При ловерке амлерметров непосредственного включения на большие пределы соединительные провода должны быть по возможности большего сечения и небольшой длины с плотно поджатыми под заж имы прибора наконечниками. Образцовый прибор размещается да необходимом расстоянии от токоподводящих проводов первичной цепи.
 

Амперметр многодпапазониый.

Амперметр электромагнитной системы — прибор для измерения силы тока на основе измерительного механизма электромагнитной системы; применяется для измерения постоянного и эффективного значений силы переменного тока.
 

Амперметр электромагнитной системы, переменного тока, астатический, переносный, двух-предельный.
 

Амперметр электромагнитной системы, переменного тока, переносный.
 

Схемы амперметра выпрямительной системы и графики токов.| Схема амперметра с компенсацией частотной погрешности.

Гц выпускаются амперметры электромагнитной системы, в которых сердечник при протекании тока по катушке втягивается в нее и поворачивает указатель.
 

Например, амперметр электромагнитной системы имеет оцифрованные деления: О, 1, 2, 3, 4, 5 А.
 

Верхний предел измерения амперметров электромагнитной системы при непосредственном включении их в электрическую цепь составляет 200 — 300 А.
 

Схема измерения переменного тока и напряжения с помощью трансформатора тока ( а и трансформатора напряжения ( б.

Для расширения пределов измерения амперметров электромагнитной системы в цепях переменного тока используются измерительные трансформаторы тока — рис. 2.5. По первичной обмотке с зажимами Л1 и Л2 такого трансформатора протекает ток, вторичная обмотка с зажимами И1, И2 рассчитана на номинальный ток 1; 2; 2 5 и 5 А.
 

Наименее всего подвержены внешним влияниям амперметры электромагнитной системы. Показания их практически не зависят от изменения температуры воздуха, так как изменение сопротивления О бмотки не влияет а вращающий момент, а изменением противодействующего момента пружинки можно пренебречь как очень малой величиной. Показания этих амперметров практически не зависят и от изменения промышленной частоты сети переменного тока. Нормальный монтаж амперметров и других щитовых приборов исключает на них влияние каких-нибудь внешних магнитных полей или влияние соседних приборов.
 

Схема экранированного Электродинамические при.

Как расширяют предел измерения в амперметрах электромагнитной системы.
 

Виды амперметров

По своему действию все амперметры разделяются на электромагнитные, магнитоэлектрические, тепловые, электродинамические, детекторные, индукционные, фото- и термоэлектрические. Все они предназначены для измерения силы постоянного или переменного тока. Среди них, наиболее чувствительными и точными, являются электродинамические и магнитоэлектрические амперметры.

Во время работы магнитоэлектрического амперметра, создается крутящий момент, через взаимодействие между полем в постоянном магните и током, проходящим через обмотку рамки. С этой рамкой и соединяется стрелка, движущаяся по шкале. Поворот стрелки осуществляется на величину угла, пропорциональную силе тока.

Схема амперметра переменного тока

Если сравнивать амперметр постоянного и переменного тока, то последний основан на электромагнитной системе. Приборы используются чаще в сети частотой 50-60 Герц.

Амперметр переменного тока имеет один или два сердечника, которые соединены со стрелкой. Основное преимущество — универсальность прибора, которая позволяет измерять силу не только переменного, но и постоянного тока в электроцепи.

Однако сопротивление таких амперметров больше, чем у других моделей, поэтому погрешность измерений будет высокой. Измеритель столкнется с проблемой снятия показаний с прибора, так как шкала не линейная.

Если нужно измерить переменный ток немалой силы, часто применяют токовый трансформатор. Как и токовые клещи с бесконтактным замером, это делается для того, чтобы на порядок снизить ток в обмотках. К примеру, если в сети величина 1000 А, то во вторичной обмотке проводника будет не более 0,5А.

Токовый трансформатор

Важно! Прибор не включается при разомкнутой вторичной обмотке трансформатора. Если это произойдет, то есть риск сжечь амперметр

Это может быть опасно и для персонала.

Корпус устройства часто заземляют, также как и вторичную обмотку трансформатора, чтобы в экстренном случае, люди были в безопасности.

Вам это будет интересно Все об удельном сопротивлении

Магнитное поле катушки с током взаимодействует с полем магнита. При этом стрелка отклоняется на ту или иную величину, которая показывает разницу этих значений.

Устройство, включенное в цепь с переменным током, не будет показывать правильную величину, а также прибор может сгореть.

Обычно такая проблема решается выпрямительными схемами. Она позволит измерить любой переменный ток с частотами до 10 килогерц. Происходит это только в случае синусоидальной формы тока.

Конструктивные особенности

Существует несколько видов приборов, которые конструктивно отличаются друг от друга. Служат они для измерения переменного и постоянного тока. По своему принципу действия амперметры бывают:

• электромагнитными;
• магнитоэлектрическими;
• тепловыми;
• электродинамическими;
• детекторными;
• индукционными;
• фото- и термоэлектрическими.

С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале амперметра и показывает значение силы тока. В электродинамическом приборе основными деталями считаются подвижная и неподвижная катушки. Они могут быть соединены между собой как последовательно, так и параллельно.

Проходящие через них токи взаимодействуют между собой, и подвижная катушка, соединенная со стрелкой, отклоняется. Если с помощью амперметра измеряется большая сила тока, то его соединяют через трансформатор.

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:. Советуем изучить — Классификация систем управления по алгоритму функционирования

Советуем изучить — Классификация систем управления по алгоритму функционирования

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.

Устройство амперметра

Что такое коммерческий учет электроэнергии

В основе устройства амперметра – взаимодействие между двумя элементами при прохождении электрического тока. В зависимости от того, что измеряет амперметр, используются свои варианты устройств. Замер сил разного типа тока предполагает особое строение и чувствительность. Существует несколько категорий:

1. Магнитоэлектрические. В основе лежит подвижная катушка, закрепленная на оси между двумя магнитными полюсами.
2. В электромагнитных амперметрах используется сердечник, отодвигаемый на пропорциональное силе тока расстояние.
3. Термоэлектрические. Ключевой элемент – термопара, припаянная к проводке. Величина нагрева по мере подачи тока разной величины трансформируется в показатель его силы, после чего выводится на дисплей.
4. Электродинамические. Подвижная и неподвижная катушки. В быту малоприменимы из-за высокой чувствительности к магнитным полям. Применяются для точных измерений либо в демонстрационных целях.
5. Ферродинамические. Самые точные и дорогие из механических приборов. Благодаря замкнутому проводу, не реагируют на внешние магнитные поля.
6. Цифровой. Используется интегратор, преобразующий величину тока в цифровой эквивалент. От его типа и настройки зависит то, как работают амперметры. Различают несколько классов точности по погрешности измерений.

Несмотря на разницу в конструкции, в основе всех механических приборов лежит общий принцип действия.