Ampermetrul, cunoscut și sub numele de "ampermetru", este un instrument pentru măsurarea curentului într-un circuit și utilizează în principal mecanismul de măsurare al unui contor magnetoelectric. Când valoarea rezistenței șuntului face ca curentul la scară largă să treacă, ampermetrul este complet deviat, adică ampermetrul indică maximul. Pentru câteva amperi de curent, un șunt dedicat poate fi setat în ampermetru. În diagrama circuitului, simbolul ampermetrului este "cercul A", iar ampermetrul este împărțit într-un ampermetru ac și un ampermetru DC. Un contor de curent alternativ nu poate măsura curentul continuu, iar un contor de curent continuu nu poate măsura curentul alternativ.
Principiul de funcționare se bazează pe forța câmpului magnetic asupra conductorului energizat din câmpul magnetic. Există un magnet permanent în interiorul ampermetrului, care generează un câmp magnetic între poli, iar o bobină este plasată în câmpul magnetic. Arcurile, conectate la un terminal al ampermetrului, formează o cale pentru curent; arborele și bobina sunt conectate astfel încât să producă un cuplu care să deplaseze indicatorul. Când curentul trece prin bobină, câmpul electromagnetic reacționează împotriva câmpului permanent producând un cuplu deviației ce determină mișcarea indicatorului.
Un galvanometru cu bobină mobilă și magnet permanent (PMMC) este un tip de instrument în care o bobină de transport a curentului este plasată într-un câmp magnetic permanent. Când curentul trece prin bobină, reacția electromagnetică produce un cuplu ce deplasează acul, iar indicatorul arată deviația Φ. Aparatele PMMC pot fi transformate într-un voltmetru DC eficient prin rezistoare multiplicatoare conectate în serie. Totodată, PMMC poate măsura curentul prin conectarea rezistoarelor în paralel cu dispozitivul, determinând baza amperemetrului.
Ca să măsurăm curentul într-un circuit, ampermetrul trebuie să fie conectat în serie cu traseul de curent al trecerii prin componenta măsurată. Sensibilitatea ampermetrului este determinată de cantitatea de curent necesară pentru a produce deviația la scală completă (FSD). Cantitatea de deviație este proporțională cu intensitatea curentului prin bobină, exprimată ca a/ (amperi), adică rad/A. Cu cât este nevoie de un curent mai mic pentru FSD, cu atât sensibilitatea este mai mare.
Pentru măsurarea curentelor mari, rezistența de șunt este conectată în paralel cu contoarul PMMC. Rezistența de șunt RS permite trecerea majorității curentului circuitului prin șunt, în timp ce doar o fracțiune trece prin bobina contorului, generând deviația necesară. De exemplu, pentru un galvanometru de 100 µA, 200 Ω, utilizat pentru a măsura până la 1,0 A, rezistența de șunt necesară poate fi calculată astfel încât curentul total IT să producă căderea de tensiune IG × RG pe contor.
Rezistența de șunt din ampermetru rămâne mereu mai mică decât rezistența internă a bobinei RG, pentru a devia curentul circuitului de la înfășurările bobinei. Combinația dintre mișcarea contorului și rezistența de șunt extern formează baza unui ampermetru analogic simplu. De exemplu, același galvanometru poate măsura curenți de la 0-1 A, 0-5 A sau 0-10 A, etc., doar prin folosirea diferitelor valori ale rezistenței de șunt și ajustarea scalei contoarelor.
Exemplele oferă două cazuri practice: Exemplul 1 demonstrează calculul rezistenței de șunt pentru un galvanometru 100 Ω, 3 mA FSD pentru a ajunge la 5 A max; Exemplul 2 utilizează o bobină de 200 Ω cu o scară de 25 diviziuni, cu sensibilitate de 4 mA/diviziune, pentru a măsura 20 A. În ambele cazuri, rezistența totală a ampermetrului este aproximativ egală cu RS, fiind astfel controlată încărcarea introdusă în circuit.
Şunturile de curent mare sunt de obicei vândute ca bare de cupru calibrate pentru o cădere de tensiune mică, de ordinul milivolților. În plus, ampermetrele pot fi configurate în mod direct sau indirect pentru gamă variabilă (multi-gamă). Configurația directă conectează fiecare rezistor de șunt în paralel cu contorul, iar cea indirectă conectează șunturile în serie pe traseul contorului pentru a forma o rețea cu mai multe rezistențe și a evita trecerile bruste ale comutatorului între rezistențe, protejând mecanismul delicat al contorului.
Ampermetrele DC de curent mare sunt disponibile deja echipate cu șunturi calibrate pentru a asigura calea de curent prin contor. Acestea pot avea căderi de tensiune de până la 10 mV sau 20 mV pentru o conversie exactă a curentului DC prin contor. Pentru măsurarea curentului AC, este necesar un transformator de curent (TC) sau un sârmă de tip clește prin care curentul să treacă, având o scară de raport de conversie (de exemplu 1000:1) pentru a aduce curentul în domeniul măsurabil al multimetrului.
Configurații practice și aplicații
În configurația multi-gamă directă, fiecare RS este conectat în paralel cu contorul, fiind folosite mai multe game (de ex. 1 mA, 10 mA, 100 mA, 1 A) printr-un comutator cu 4 sau 5 poziții. Aceasta permite citiri rapide dintr-o singură mișcare a indicatorului, dar problemele de siguranță la întreruperea bruscă a conexiunilor între rezistentele de șunt necesită folosirea unui comutator cu acțiune make-before-break sau aranjarea incorectă a conexiunilor pentru a proteja mecanismul. In alternativa, configuarea indirectă conectează RS în serie, iar valoarea totală a rezistențelor în paralel cu contorul este RTOTAL = RS1 + RS2 + RS3 + RS4, asigurând protecția contorului în timpul comutării.
Ampermetrele analogice oferă o citire rapidă a intensităților de curent, cu același principiu de măsurare a curentului ca în PMMC, iar necesitatea de calcul a rezistențelor de șunt devine regula pentru orice gamă. Ampermetrele cu centru-zero pot indica direcția fluxului de curent, fiind utile în aplicații de polaritate pozitivă/negativă. Alegerea valorilor rezistoarelor de șunt depinde de FSD-ul galvanometrului, de gama dorită și de calibrarea scalelor în amperi, miliamperi sau microamperi.
În cazul curenților foarte mari (ex. 10-100 A), rezistența de șunt este foarte mică (mΩ) și este proiectată să disipă putere în funcție de I^2R, astfel încât să nu se supraîncălzească. Pentru măsurarea curentului alternativ mare, folosirea transformatorului de curent este esențială, iar un ampermetru poate fi utilizat împreună cu TC-ul potrivit pentru a oferi citiri exacte în gama necesară. În general, un ampermetru DC tipic poate măsura curentul în intervale extinse cu ajutorul șunturilor calibrate, iar indicarea este realizată în numere sau diviziuni pe scară.
Comparativ: ampermetru, voltmetru, ohm-metru și multimetru
Simbolul ampermetrului este un cerc cu litera „A” în interior. Conectarea este în serie cu componenta măsurată, spre deosebire de voltmetru, conectat în paralel. Ampermetrele sunt utilizate pentru măsurarea curentului în circuit, în timp ce voltmetrul măsoară tensiunea dintre două puncte, fără a trece curentul prin elementul testat, în general. Ohmmetrul măsoară rezistența, iar multimetrul combinate oferă toate aceste funcții într-un singur dispozitiv, cu funcții variate și opțiuni de măsurare a curentului, tensiunii și rezistenței.
Note despre utilizare sigură
Un ampermetru conectat în mod incorect poate provoca arderi sau deteriorări ale dispozitivului. De aceea, este vital să conectați ampermetrul în serie cu circuitul sau componenta măsurată și să respectați gama de curent disponibilă pentru șunturi. În circuite AC, utilizarea transformatorului de curent și a cleștelor de curent este standard pentru a reduce curentul în gama măsurabilă a multimetrului.
În practică, alegerea configurației DC indirecte sau directă pentru ampermetru va depinde de aplicație, de sensibilitatea dorită și de protecția contra suprasarcinii. Pentru curenți de sarcină variabili în timp, funcțiile MIN/MAX ale multimetrelor pot înregistra valorile minime, maxime sau medii pe perioade definite, oferind o imagine detaliată a comportamentului circuitului.
Măsurarea intensității curentului electric
În concluzie, ampermetru este instrumentul central pentru măsurarea curentului în circuitele electrice, funcționând prin deviația bobinei într-un câmp magnetic și folosind șunturi conectate strategic pentru a extinde gama de măsurare fără a perturba semnificativ circuitul. Alegerea configurației, a valorilor de șunt și a tipului de comutator asigură măsurători precise și sigure pentru aplicații variate, de la reacții în timp real la monitorizarea curenților în sisteme complexe.
tags: #ampermetru #cu #sarcina #diferentiata
Postări populare:
- Concediul de maternitate și suspendarea contractului de muncă: ce trebuie știut
- Ghid cuprinzător despre Endometrioză: simptome, cauze și tratament
- Colici abdominale la adulți: ghid practic de tratament și remedii
- Analiză cuprinzătoare despre icterul remis: etiologie și management
- Dr. Olariu Maria Rodica: pregătire, activitate și servicii ale unui pediatru în România