Амперметр

АмперметрАМПЕРМЕТР, прибор для измерения силы тока в электрической цепи. Амперметр включается последовательно с источником тока. По конструкции и принципу действия различают:
1) Амперметры с неподвижным постоянным магнитом, основанные на действии поля, создаваемого постоянным магнитом, на подвижную катушку, по которой проходит ток. Угол отклонения α рамки пропорционален силе протекающего тока I. Амперметр этого типа принадлежат к числу апериодических приборов, устанавливающихся в конечном положении почти без колебаний, что объясняется индуктированием токов Фуко (торможение) в рамке прибора. Применяются при измерениях постоянного тока. Достоинства: точность показаний до 0,1%, равномерность шкалы, апериодичность, независимость показаний от влияния внешних магнитных полей. Недостатки: постепенное ослабление магнитных свойств постоянного магнита и дороговизна прибора.

2) Амперметры электродинамические. Измеряемый ток проходит последовательно через две катушки, взаимное притяжение которых пропорционально квадрату силы тока. Обыкновенно одна катушка бывает неподвижной, а другая вращается. Амперметры этого типа дают одинаковые показания при постоянном и при переменном токе и потому м. б. градуированы постоянным током. Электродинамические амперметры выполняются в трех видах: без железа, с железной защитой и с железным ярмом (ферродинамические амперметры). Амперметры без железа применяются преимущественно для лабораторных измерений. Ферродинамические амперметры применяются в качестве прочных технических приборов достаточной точности (погрешность < 1%).
Амперметр3) Амперметры с подвижным железом. Сердечник В из мягкого железа втягивается соленоидом S (фиг. 1) при прохождении через него тока. Втягивающая сила f сердечника пропорциональна квадрату силы тока I в подвижной катушке: f = Cl2 (О - постоянный коэффициент, зависящий от размеров соленоида и сердечника). Т. о. по продольному перемещению сердечника можно судить о силе тока, протекающего по соленоиду. Т. к. всегда f≥ 0, то амперметры с подвижным железом пригодны для измерений как постоянного, так и переменного токов; но для переменного тока кажущееся сопротивление прибора f1 больше его омического сопротивления r при постоянном токе; поэтому амперметры специально градуируются на каждый род тока. Амперметры этого типа находят весьма широкое применение в грубых промышленных измерениях вследствие своей простоты в конструктивном отношении и дешевизны по сравнению с более точными лабораторными приборами.
Амперметр4) Амперметры тепловые. Принцип действия тепловых амперметров основан на увеличении длины или на прогибе проводника от нагрева под действием проходящего по нему электрического тока. Зависимость между силой тока I, протекающего по проводнику, и его удлинением λ выражается формулой l2 = Сλ, где С - коэффициент, зависящий от сопротивления проводника, его длины и коэффициента линейного расширения. Наиболее распространенным амперметром этого типа является амперметр фирмы Гартман и Браун, состоящий из платино-серебряной или платино-иридиевой проволоки АВ (фиг. 2), по которой проходит измеряемый ток. К середине проволоки АВ припаяна другая проволока b, которая оттягивается посредством кокона с пружиной f влево. Кокон с перекинут через блок, соединенный со стрелкой z. От нагревания проходящим током проволока АВ удлиняется, b оттягивается пружиной f (пунктирные линии) влево, а кокон вращает блок со стрелкой вправо. Апериодичность прибора достигается токами Фуко, индуктируемыми в соединенном со стрелкой алюминиевом диске, помещенном для этой цели в прибор. Достоинства: пригодность для измерений как постоянного, так и переменного токов, независимость показаний от влияния внешних магнитных полей и от частоты тока и апериодичность. Недостатки: небольшая точность показаний, чувствительность к перегрузкам, наконец, зависимость показаний от температуры окружающей среды и дороговизна прибора.
ampermetr 35) Амперметры индукционные. Служат исключительно для измерений переменного тока. По принципу действия разделяются на две группы: а) Амперметрыс электромагнитным экраном. Если перед электромагнитом М (фиг. 3), питаемым током, расположить медный диск В, то в этом диске будут индуцироваться замыкаемые на себя токи Фуко, сдвинутые по фазе на 180° относительно тока в обмотке электромагнита. Эти токи, притягиваясь один к другому, создадут вращающий момент для диска. Если на оси диска поместить пружину, то диск вращаться не будет, а лишь повернется на угол, соответствующий величине тока, проходящего по обмотке электромагнита. Достоинства: точность показаний, простота и надежность конструкции, нечувствительность к перегрузкам. Недостатки: зависимость показаний от частоты тока и от температуры окружающей среды. б) Амперметры с вращающимся магнитным полем (Феррариса). Имеют одну обмотку АА (фиг. 4), состоящую из небольшого числа витков толстой проволоки, включенную в цепь последовательно, и вторую ВВ — из большого числа оборотов тонкой проволоки, включенную параллельно. Сдвиг фаз в 90° между токами в толстой и тонкой обмотках достигается соответствующим подбором значений безындукционного сопротивления В, включенного для этой цели последовательно с толстой обмоткой, и индукционной катушки L, включенной последовательно с тонкой обмоткой (фиг. 5).

АмперметрШунтирование амперметров. Во избежание употребления очень толстой, а, следовательно, и более жесткой проволоки для свивки обмотки амперметра при измерениях больших токов, применяются косвенные измерения, основанные на том, что часть измеряемого тока проходит через параллельно включенное небольшое сопротивление - шунт, изготовляемый обычно из металлической, константановой ленты. Зная сопротивление обмотки амперметра и сопротивление шунта, можно определить силу тока. Шунтированный амперметр может быть употребляем лишь с соответствующим ему шунтом, поэтому во избежание неправильных включений шунт снабжается тем же номером, что и номер амперметра.

В цепях высокочастотного тока (радиотехнической установки) шунтирование применить затруднительно, т. к. сопротивление шунта возрастает с увеличением частоты и при больших частотах значительное изменение кажущегося сопротивления шунта делает невозможным правильное измерение тока. В таких цепях обычно применяют следующие методы:
а) обходятся без шунта, ослабляя ток в приборе разветвлением его на ряд параллельных ветвей, или (в амперметрах до 1 А) используют только одну проволоку;
б) применяют индуктивный или емкостный шунт, выбирая такие соотношения R, L и С, чтобы:

f2

в обоих случаях зависимость от частоты исключается;
в) устраивают амперметры барабанного типа (фиг. 6), при котором ток проходит по всем ленточкам равномерно, а в приведении в движение стрелки амперметра участвует лишь одна ленточка;
г) для измерения слабых радиочастотных токов применяют термопарные амперметры и миллиамперметры; это приборы, показания которых зависят от изменения в термодвижущей силе, возникающей в термоэлементе, нагреваемом измеряемым током;
д) для измерения слабых токов употребляют также термоэлементы в сочетании с гальванометрами и термогальванометры.Амперметр

АмперметрПри измерениях с приборами групп (г) и (д) особое внимание следует обращать на сохранение постоянства тепловых условий в окружающем амперметр пространстве. Амперметры для измерений в цепи переменного тока с нагрузкой больше 500 А включаются в цепь при помощи т. н. измерительных трансформаторов, или трансформаторов тока, играющих роль шунта. Трансформатор тока может заметным образом влиять на точность показаний включаемого через него амперметра. Во избежание этого, к трансформатору предъявляют требования постоянства коэффициента трансформации и приближения к нулю сдвига фаз между токами в первичной и вторичной обмотках; это достигается применением хорошо расслоенного железа с высокими магнитными свойствами и устройством сердечника трансформатора с минимальным рассеянием магнитного потока. Поэтому при включении амперметра переключатель снабжается добавочным приспособлением, замыкающим вторичную обмотку трансформатора на короткое, когда он отключается от амперметра, для того чтобы трансформатор не работал с ненагруженной вторичной обмоткой.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 1 - 1927 г.