Влияние амперметра на измеряемую цепь

Так же, как вольтметры, амперметры имеют тенденцию влиять на величину тока в цепях, к которым они подключены. Однако, в отличие от идеального вольтметра, идеальный амперметр имеет нулевое внутреннее сопротивление, чтобы при протекании тока через него падать как можно меньше напряжения.

Обратите внимание, что это идеальное значение сопротивления прямо противоположно таковому у вольтметра. В случае вольтметров мы хотим, чтобы от тестируемой цепи потреблялось как можно меньше тока. В случае амперметров мы хотим, чтобы при прохождении тока падало как можно меньше напряжения.

Вот крайний пример воздействия амперметра на цепь:

Если амперметр отключен от этой цепи, ток через резистор 3 Ом будет 666,7 мА, а ток через резистор 1,5 Ом - 1,33 ампера. Однако, если бы амперметр имел внутреннее сопротивление 1/2 Ом, и он был бы вставлен в одну из ветвей этой цепи, его сопротивление серьезно повлияло бы на измеряемый ток ответвления:

Эффективно увеличив сопротивление левой ветви с 3 Ом до 3,5 Ом, амперметр покажет 571,43 мА вместо 666,7 мА. Размещение того же амперметра в правой ветви повлияет на ток в еще большей степени:

Теперь ток правой ветви составляет 1 ампер вместо 1,333 ампера из-за увеличения сопротивления, создаваемого добавлением амперметра в путь тока.

При использовании стандартных амперметров, которые подключаются последовательно к измеряемой цепи, может оказаться непрактичным или невозможным перепроектировать измеритель для более низкого входного сопротивления (между выводами). Однако, если бы мы выбирали номинал шунтирующего резистора для размещения в цепи для измерения тока на основе падения напряжения, и у нас был бы выбор из широкого диапазона сопротивлений, было бы лучше выбрать самое низкое практическое сопротивление для приложения. . Если сопротивление больше, чем необходимо, шунт может отрицательно повлиять на схему, добавив чрезмерное сопротивление на пути тока.

Один из гениальных способов уменьшить влияние устройства измерения тока на цепь - использовать провод цепи как часть самого механизма измерения амперметра. Все токоведущие провода создают магнитное поле, сила которого прямо пропорциональна силе тока. Создав прибор, который измеряет силу этого магнитного поля, можно создать бесконтактный амперметр. Такой измеритель может измерять ток через проводник без необходимости даже физического контакта с цепью, не говоря уже о нарушении целостности цепи или вставке дополнительного сопротивления.

Токоизмерительные клещи

Амперметры такой конструкции называются « накладными . »Метров, потому что у них есть« челюсти », которые можно открыть, а затем закрепить вокруг электрического провода. Клещевые амперметры предназначены для быстрого и безопасного измерения тока, особенно в промышленных цепях большой мощности. Поскольку в тестируемой цепи не было дополнительного сопротивления, вставленного в нее токоизмерительными клещами, при измерении тока не возникает ошибок.

Фактический механизм движения клещевого амперметра во многом такой же, как и у инструмента с металлической пластиной, за исключением того, что нет внутренней проволочной катушки для генерации магнитного поля. В более современных конструкциях накладных амперметров используется небольшой детектор магнитного поля, называемый датчиком Холла . для точного определения напряженности поля.

Некоторые клещи содержат схему электронного усилителя для генерирования небольшого напряжения, пропорционального току в проводе между зажимами, это небольшое напряжение, подключенное к вольтметру для удобного считывания техническим специалистом. Таким образом, клещи могут быть дополнительным устройством к вольтметру для измерения тока.

Амперметр с датчиком магнитного поля

На следующей фотографии показан менее точный тип амперметра, чувствительного к магнитному полю, чем клещевой:

Принцип работы этого амперметра идентичен принципу действия клещевого измерителя:круговое магнитное поле, окружающее токопроводящий проводник, отклоняет стрелку измерителя, создавая показания на шкале. Обратите внимание на две шкалы тока на этом конкретном измерителе:+/- 75 ампер и +/- 400 ампер.

Эти две шкалы измерения соответствуют двум наборам выемок на задней стороне измерителя. В зависимости от того, в каком наборе пазов проложен токопроводящий проводник, заданная напряженность магнитного поля будет иметь разное влияние на иглу. Фактически, два разных положения проводника относительно движения действуют как два разных резистора диапазона в амперметре с прямым подключением.

ОБЗОР:

• Идеальный амперметр имеет нулевое сопротивление.
• Амперметр с зажимом измеряет ток через провод, измеряя силу магнитного поля вокруг него, а не становясь частью цепи, что делает его идеальным амперметром.
• Токоизмерительные клещи обеспечивают быстрое и безопасное измерение тока, поскольку между измерителем и цепью отсутствует токопроводящий контакт.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Базовая таблица использования амперметра