Подключение амперметра в цепи постоянного и переменного тока

Всем нам известно, что амперметр – это прибор для измерения тока, который измеряется в Амперах. Меряет амперы – значит, амперметр.

Но, для того, чтобы замерить ток, необходимо амперметр правильно подключить в цепь. Будь то цепь постоянного или переменного тока. Ведь неправильное включение прибора может привести к выходу его из строя.

Амперметр подключается к электрической цепи последовательно

То есть у нас есть провод, по нему течет электрический ток от источника этого самого тока к потребителю, которым может выступать электрический прибор.

Чтобы измерить ток амперметром, нам необходимо обесточить (отключить) источник питания. Затем необходимо разорвать цепь – в прямом и переносном смысле. Грубо говоря, разрезать провод.

Теперь у нас получится два провода. Берем амперметр, подключаем к прибору две половины разрезанного провода. Нужно учесть тот факт, что ток, протекающий в цепи должен быть меньше максимально измеряемого тока прибора. Максимально измеряемый ток прибора должен быть написан на самом приборе или в документации к нему.

Максимальный ток в цепи можно рассчитать, зная напряжение, нагрузку и сечение провода. Провода должны быть изолированы (покрыты изоляцией), а на концах зачищены.

После того, как провода подключены и надежно закреплены в амперметре, можно включать питание и прибор покажет величину тока в цепи, который и пройдет через амперметр.

Но так никто не делает, потому что разрезанные провода до добра не доводят.

У амперметра малое внутреннее сопротивление, это сделано для того, чтобы оно минимально влияло на величину измеряемого тока. При подключении амперметра в цепь переменного тока не имеет значения, куда подключать прибор.

При подключении амперметра в цепь постоянного тока, если стрелка будет отклоняться в другую сторону, или же будет показывать ноль – следует поменять полярность, поменять провода местами.

Подключение амперметра через шунт

Если ток в цепи окажется больше, чем ток прибора, то можно рассчитать и использовать шунт для измерения тока большей величины. В этом случае цепь разделится на две ветви. У одной будет малое сопротивление амперметра, а у второй большое сопротивление подобранного шунта. Большой ток разделится пропорционально сопротивлениям и по амперметру пройдет малый ток, по шунту – большой. (Более подробно об этом явлении).

Измерение тока амперметром через трансформатор тока или клещи

Бывают случаи, когда надо замерить ток в кабеле, на шине… изолированной шине. Шина – это медная полоса определенного сечения, по которой протекает ток, не автомобильное колесо…

Разрезать кабель или шину бывает накладно, да и бессмысленно. В этом случае можно воспользоваться измерительными клещами или трансформатором тока.

Трансформатор тока имеет две обмотки – высшую и низшую, которые не связаны между собой. Ток приходит на высшую, затем создается ЭДС (более подробно про принцип действия ТТ) и во вторичной обмотке протекает ток, пропорциональный числу витков обмоток. Так вот, если есть необходимость замерить ток, то на кабель вешают «бублик», он же – ТТ. А уже к трансформатору тока присоединяют амперметр. Тут главное правильно быть проинструктированным и не наделать дел. Получается мы снимаем ток амперметром со вторичной обмотки, преобразованный в меньшую сторону и безопасный для измерения и амперметра.

Такой же принцип используется и в измерительных клещах, только и амперметр и ТТ находятся в одном корпусе. Да и плюс ко всему первичная обмотка клещей размыкается одним нажатием кнопки на корпусе и потом замыкается.

Эти два описанных решения гораздо удобнее, чем разрезать провод и садить к амперметру. Главное следить за диапазонами измеряемых приборами и протекаемых в электрических цепях токов.

Мультиметры позволяют измерять постоянный ток до 10 Ампер. Но их часто палят, так как неправильно подключают концы на прибор, не учитывают величину тока в проводах… Но это в основном молодые люди. Часто для «починки» такой неисправности необходимо просто заменить предохранитель в приборе.

Ну, и в конце хотелось бы еще раз повторить основную мысль всего повествования:

Источник

Подключение амперметра и вольтметра в сети постоянного и переменного тока

Постоянный ток не меняет направления во времени. Примером может служить батарейка в фонарике или радиоприемнике, аккумулятор в автомобиле. Мы всегда знаем, где положительная клейма источника питания, а где отрицательная.

Переменный ток — это ток, который с определенной периодичностью меняет направление движения. Такой ток протекает в нашей розетке, когда мы к ней подключаем нагрузку. Тут нет положительного и отрицательного полюса, а есть только фаза и ноль. Напряжение на нуле близко по потенциалу с потенциалом земли. Потенциал же на фазовом выводе меняется с положительного до отрицательного с частотой 50 Гц, го есть ток под нагрузкой будет менять свое направление 50 раз в секунду.

В течение одного периода колебания величина тока повышается от нуля до максимума, затем уменьшается и проходит через ноль, а потом совершается обратный процесс, но уже с другим знаком.

Получение и передача переменного тока намного проще, чем постоянного: меньше потерь энергии, С помощью трансформаторов мы можем легко менять напряжение переменного тока.

При передаче большого напряжения требуется меньший ток для той же мощности. Это позволяет использовать более тонкие довода. В сварочных трансформаторах используется обратный процесс — понижают напряжение для повышения сварочного тока.

Измерение постоянного тока

Чтобы в электрической цепи измерить ток, необходимо последовательно с приемником электроэнергии включить амперметр или миллиамперметр. При этом, чтобы исключить влияние измерительного прибора на работу потребителя, амперметр должен обладать очень малым внутренним сопротивлением, чтобы практически его можно было бы принять равным нулю, чтобы падением напряжения на приборе можно было бы просто пренебречь.

Включение амперметра в цепь — всегда последовательно с нагрузкой. Если подключить амперметр параллельно нагрузке, параллельно источнику питания, то амперметр просто сгорит или сгорит источник, поскольку весь ток потечет через мизерное сопротивление измерительного прибора.

Шунт

Шунт — цепь, включаемая параллельно данной цепи или прибору. Шунты применяются для расширения пределов измерений амперметров, т. к. в шунте ответвляется часть тока, текущего в цепи, тем большая, чем меньше сопротивление шунта.

Пределы измерения амперметров, предназначенных для проведения измерений в цепях постоянного тока, расширяемы, путем подключения амперметра не напрямую измерительной катушкой последовательно нагрузке, а путем подключения измерительной катушки амперметра параллельно шунту.

Так через катушку прибора пройдет всегда лишь малая часть измеряемого тока, основная часть которого потечет через шунт, включенный в цепь последовательно. То есть прибор фактически измерит падение напряжения на шунте известного сопротивления, и ток будет прямо пропорционален этому напряжению.

Практически амперметр сработает в роли милливольтметра. Тем не менее, поскольку шкала прибора градуирована в амперах, пользователь получит информацию о величине измеряемого тока. Коэффициент шунтирования выбирают обычно кратным 10.

Шунты, рассчитанные на токи до 50 ампер монтируют непосредственно в корпуса приборов, а шунты для измерения больших токов делают выносными, и тогда прибор соединяют с шунтом щупами. У приборов, предназначенных для постоянной работы с шунтом, шкалы сразу градуированы в конкретных значениях тока с учетом коэффициента шунтирования, и пользователю уже не нужно ничего вычислять.

Если речь идет об индивидуальном шунте для конкретного прибора, то все, конечно, проще. По классам точности шунты делятся на: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2 и 0,5 — это допустимая погрешность в долях процента.

Измерение постоянного напряжения

Добавочный резистор

И чтобы расширить пределы измерения вольтметра, последовательно с его рабочей обмоткой включается добавочный резистор, чтобы только часть измеряемого напряжения приходилась бы непосредственно на измерительную обмотку прибора, пропорционально ее сопротивлению. А при известном значении сопротивления добавочного резистора, по зафиксированному на нем напряжению легко определяется полное измеряемое напряжение, действующее в данной цепи. Так работают все классические вольтметры.

Коэффициент, появляющийся в результате добавления добавочного резистора, покажет, во сколько раз измеряемое напряжение больше напряжения, приходящегося на измерительную катушку прибора. То есть пределы измерения прибора зависят от величины добавочного резистора.

Добавочный резистор встраивается в прибор. Для снижения влияния температуры окружающей среды на измерения, добавочный резистор изготавливают из материала обладающего малым температурным коэффициентом сопротивления. Поскольку сопротивление добавочного резистора во много раз больше сопротивления прибора, то и сопротивление измерительного механизма прибора в итоге не зависит от температуры. Классы точности добавочных резисторов выражаются аналогично классам точности шунтов — в долях процентов обозначают величину погрешности.

Чтобы еще больше расширить пределы измерения вольтметров, применяют делители напряжения. Это делается для того, чтобы при измерении на прибор приходилось напряжение, соответствующее номиналу прибора, то есть не превышало бы предел на его шкале. Коэффициентом деления делителя напряжения называется отношение входного напряжения делителя к выходному, измеряемому напряжению. Коэффициент деления берут равным 10, 100, 500 и более, в зависимости от возможностей применяемого вольтметра. Делитель не вносит большой погрешности, если сопротивление вольтметра также высоко, а внутреннее сопротивление источника мало.

Измерение переменного тока

Чтобы точно измерить прибором параметры переменного тока, необходим измерительный трансформатор. Измерительный трансформатор, применяемый в целях измерений, к тому же дает персоналу безопасность, поскольку благодаря трансформатору достигается гальваническая развязка от цепи высокого напряжения. Вообще, техника безопасности запрещает подключать электроизмерительные приборы без таких трансформаторов.

Применение измерительных трансформаторов позволяет расширить пределы измерения приборов, то есть появляется возможность измерять большие напряжения и токи при помощи низковольтных и слаботочных приборов. Так, измерительные трансформаторы бывают двух типов: трансформаторы напряжения и трансформаторы тока.

Измерительный трансформатор напряжения

Чтобы измерить переменное напряжение применяют трансформатор напряжения. Это понижающий трансформатор с двумя обмотками, первичная обмотка которого присоединяется к двум точкам цепи, между которыми нужно измерить напряжение, а вторичная — непосредственно к вольтметру. Измерительные трансформаторы на схемах изображают как обычные трансформаторы.

Трансформатор без нагруженной вторичной обмотки работает в режиме холостого хода, и при подключенном вольтметре, сопротивление которого велико, трансформатор остается практически в этом режиме, и поэтому можно считать измеренное напряжение пропорциональным напряжению, приложенному к первичной обмотке, с учетом коэффициента трансформации, равного соотношению количеств витков во вторичной и первичной его обмотках.

Таким образом можно измерять высокое напряжение, при этом на прибор будет подаваться небольшое безопасное напряжение. Останется умножить измеренное напряжение на коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения.

Те вольтметры, которые изначально предназначены для работы с трансформаторами напряжения, имеют градуировку шкалы с учетом коэффициента трансформации, тогда по шкале без дополнительных вычислений сразу видно значение измененного напряжения.

В целях повышения безопасности при работе с прибором, на случай повреждения изоляции измерительного трансформатора, один из выводов вторичной обмотки трансформатора и его каркас сначала заземляются.

Измерительные трансформаторы тока

Для подключения амперметров к цепям переменного тока служат измерительные трансформаторы тока. Это двухобмоточные повышающие трансформаторы. Первичная обмотка включается последовательно в измеряемую цепь, а вторичная — к амперметру. Сопротивление в цепи амперметра мало, и получается, что трансформатор тока работает практически в режиме короткого замыкания, при этом можно считать, что токи в первичной и вторичной обмотках относятся друг к другу как количества витков во вторичной и первичной обмотках.

Подобрав подходящее соотношение витков, можно измерять значительные токи, при этом через прибор всегда будут протекать токи достаточно малые. Останется умножить измеренный во вторичной обмотке ток на коэффициент трансформации. Те амперметры, которые предназначены для постоянной работы совместно с трансформаторами тока, имеют градуировку шкал с учетом коэффициента трансформации, и по шкале прибора без вычислений можно легко считать значение измеряемого тока. С целью повышения безопасности персонала, один из выводов вторичной обмотки измерительного трансформатора тока и его каркас сначала заземляются.

Во многих применениях удобны проходные измерительные трансформаторы тока, у которых магнитопровод и вторичная обмотка изолированы и расположены внутри проходного корпуса, через окно которого проходит медная шина с измеряемым током.

Вторичная обмотка такого трансформатора никогда не оставляется разомкнутой, ибо сильное увеличение магнитного потока в магнитопроводе может не только привести к его разрушению, но и навести на вторичной обмотке опасную для персонала ЭДС. Чтобы провести безопасное измерение, вторичную обмотку шунтируют резистором известного номинала, напряжение на котором будет пропорционально измеряемому току.

Источник

Как правильно подключить амперметр

Без электричества нельзя представить жизнь современного человека. Оно обогревает дома, дает свет, движет машины, заставляет работать компьютеры и смартфоны. Невозможно назвать сферу жизни, где можно обойтись без электричества.

Основными физическими величинами, характеризующими электрический ток, являются его напряжение и сила. Их показатели можно измерить с помощью специальных приборов. Напряжение — с помощью вольтметра, силу тока — амперметра. В статье пойдет речь о том, что такое амперметр, каково его устройство, как осуществляется подключение к сети и для чего это нужно.

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:

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.

Принцип работы амперметра

Работа традиционного прибора основана на принципе возникающего взаимодействия между полями постоянного магнита и обмоткой катушки, через которую пропускается электрический ток. Во время подачи тока через обмотку, появляется электромагнитный импульс, вызывающий вихревые токи, заставляющие катушку вращаться относительно неподвижно закрепленного магнита.

Соединенная с рамкой, стрелка начинает отклоняться на величину, пропорциональную силе воздействующего тока. Она движется вдоль откалиброванной шкалы с цифровыми значениями. Круговому движению противодействуют пружины. Чем больше сила тока в проводнике в момент измерения, тем сильнее будет отклонение стрелки. Когда момент вращения, возникший под действием движущихся заряженных частиц проводника, уравновешивается силой противодействия пружин, стрелка амперметра замирает, показывая значение тока, проходящего через прибор.

Зачастую необходимо измерить силу тока, которая заведомо выше, чем предел измерений амперметра. В этом случае, в цепь включают резистор, называемый шунтирующим, а саму схему называют шунтом. Параметры шунта рассчитываются заранее и учитываются в производстве приборов. С этим учетом производится настройка магнита и противодействующих пружин. Учитывается и внутреннее сопротивление самого амперметра, которое существенно влияет на показываемые им данные. Ведь устройство подключается к сети последовательно. Подробно о подключении амперметра к сети будет рассказано ниже.

Виды амперметров

От того, каково устройство амперметра и на каких принципах основывается его работа, зависит и точность показаний. В соответствии с общепринятой классификацией, все измерительные приборы подразделяются на:

Существуют и другие классификации. Но они не так распространены из-за использования приборов измерения в узкопрофильных отраслях. К ним можно отнести модульные амперметры для установки в силовых щитах или компактные, применяемые для контроля заряда автомобильных аккумуляторов.

Электромагнитные амперметры

Отличительной особенностью электромагнитных устройств является отсутствие в них подвижной рамки с обмоткой. Вместо катушки, вращательное движение стрелке придает сердечник, расположенный на оси.

Такие амперметры менее восприимчивы к движению заряженных частиц, поэтому их показания не так точны, в отличие от магнитоэлектрических приборов. Плюсом же является универсальность. Их можно использовать для замеров в цепях и с постоянным, и с переменным током.

Магнитоэлектрические устройства

Магнитоэлектрические амперметры — наиболее характерный пример устройств для измерения силы тока. В принцип их действия заложено взаимодействие магнитных полей наэлектризованной подвижной катушки и постоянного магнита. Преимуществами такой конструкции являются:

Показания магнитоэлектрических приборов снимаются с равномерно градуированной шкалы с подвижной стрелкой.

Хотя амперметры этого вида получили широкое распространение, особенно в электролабораториях и промышленности, у них есть и ряд минусов. Среди недостатков рассматриваемых устройств выделяют их сложность, обусловленную необходимостью оборудования их движущейся катушкой. Кроме того, замеры таким прибором производятся лишь в электроцепи с постоянным током.

Термоэлектрические приборы

Термоэлектрические устройства, измеряющие силу тока, применяются для измерения в цепях, характеризующихся высокочастотными токами. Работают такие приборы, используя магнитоэлектрический механизм с термопарой. Во время прохождения тока через амперметр, рабочие элементы прибора нагреваются. И чем выше интенсивность движения электронов, тем сильнее нагрев, который и переводится в конкретные показатели амперметра.

Электродинамические амперметры

Электродинамические приспособления, для замера тока в электрических цепях, работают, используя принцип взаимодействия электрических полей, возникающих в магнитных катушках под воздействием проходящего тока. В конструкции таких амперметров предусмотрено наличие сразу двух катушек, одна из которых подвижная, а другая закреплена неподвижно. С положительной стороны можно отметить универсальность, дающую возможность измерять силу, как постоянного, так и переменного тока

Недостатком является чрезмерная восприимчивость к изменению магнитного поля. Это может помешать получить точный результат, если поблизости с прибором будет находиться источник электромагнитных помех. Поэтому электродинамические амперметры защищают специальным экраном.

Ферродинамический измеритель силы тока

Амперметры этого типа характеризуются самыми точными показателями замеров и высокой эффективностью. Для них нет необходимости устанавливать дополнительную защиту, так как ферродинамические амперметры не восприимчивы к электромагнитным полям за пределами устройства. Кроме того, они чрезвычайно точны.

Конструкция включает неподвижную катушку с сердечником и замкнутой ферромагнитной проводкой. Из-за своих технических характеристик, надежности и простоты использования, такие изделия получили наибольшее распространение в оборонной сфере и на военных объектах.

Цифровые амперметры

Цифровые амперметры — это самые современные приборы измерения силы тока. Замеренные показатели выводятся не на шкалу с использованием стрелки, а на дисплей, с помощью световой индикации. Так как показываются конкретные цифры, снимать показания с цифровых устройств более удобно, чем с аналоговых стрелочных приборов измерения. И они отображаются более точно. Кроме этого, такие амперметры спокойно переносят тряску и вибрации. А так как положение дисплея не играет роли в объективности показаний, его можно разместить под любым, удобным для наблюдения, углом.

По этой причине, именно цифровые приборы получили распространение в автомобильной промышленности. Для большей надежности их обеспечивают элементами защиты от попадания внутрь устройства пыли и влаги. Корпуса таких амперметров часто изготавливают противоударными. Кроме механических воздействий, цифровые приборы не реагируют на электромагнитные поля и им не страшны низкие или высокие температуры. Поэтому они могут использоваться как внутри, так и снаружи помещений.

Подключение амперметра

Вот и добрались до основного раздела статьи. При подключении амперметра, пожалуй, может возникнуть лишь один вопрос: параллельно или последовательно подсоединять прибор к тестируемой цепи? Ответ тоже один: ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО. При этом подключение может быть прямым и косвенным.

В случае прямого соединения, амперметр включается в цепь между источником питания и электроприбором. При косвенном подключении включение в цепь происходит с шунтом или через трансформатор. Если шунт увеличивает сопротивление сети, то трансформатор преобразует ток с большими значениями до величин, которые можно измерить амперметром.

К сведению. Существенной разницей между подключением вольтметра и амперметра является то, что вольтметр подключается параллельно. Из-за этого профессионалы говорят, что измеритель напряжения к цепи подключают, а прибор для измерения силы тока в цепь включают.

При подключении амперметра нужно учесть несколько важных моментов:

Во время проведения измерений необходимо обеспечить отсутствие вибраций в месте установки амперметра. Порядок действий при подключении прибора следующий:

После того, как движение стрелки, или смена цифр на дисплее, прекратится, снимаются показания силы тока.

Видео по теме