Влияние амперметра на измеряемую цепь

Глава 8 - Цепи измерения постоянного тока

Как и вольтметры, амперметры имеют тенденцию влиять на количество тока в цепях, к которым они подключены. Однако, в отличие от идеального вольтметра, идеальный амперметр имеет нулевое внутреннее сопротивление, чтобы понижать как можно меньше напряжения, так как через него протекают электроны. Обратите внимание, что это идеальное значение сопротивления точно противоположно значению вольтметра. При использовании вольтметров мы хотим, чтобы из тестируемой цепи было как можно меньше тока. При использовании амперметров мы хотим, чтобы при подаче тока было как можно меньше напряжения.

Вот краткий пример влияния амперметра на цепь:

Если амперметр отключен от этой схемы, ток через резистор 3 Ом будет составлять 666, 7 мА, а ток через резистор 1, 5 Ом будет составлять 1, 33 ампер. Если амперметр имел внутреннее сопротивление 1/2 Ом и был вставлен в одну из ветвей этого контура, то его сопротивление серьезно повлияло бы на измеряемый ток ветвления:

Эффективно увеличив сопротивление левого ответвления от 3 Ом до 3, 5 Ом, амперметр будет читать 571, 43 мА вместо 666, 7 мА. Размещение такого же амперметра в правой ветке еще больше повлияло бы на ток:

Теперь правый ток ветви составляет 1 ампер вместо 1, 333 ампер, что связано с увеличением сопротивления, создаваемого добавлением амперметра в текущий путь.

При использовании стандартных амперметров, которые соединяются последовательно с измеряемой схемой, может быть нецелесообразно или возможно перепроектировать счетчик для более низкого входного сопротивления (от свинца к свинцу). Однако, если бы мы выбрали значение шунтирующего резистора для размещения в цепи для измерения тока на основе падения напряжения, и у нас был наш выбор широкого диапазона сопротивлений, было бы лучше выбрать наименьшее практическое сопротивление для приложения, Больше сопротивления, чем необходимо, и шунт может неблагоприятно влиять на схему, добавляя чрезмерное сопротивление в текущем пути.

Один изобретательный способ уменьшить воздействие, которое имеет измерительное устройство на схему, - использовать провод цепи как часть самого движения амперметра. Все токопроводящие провода создают магнитное поле, прочность которого прямо пропорциональна силе тока. При создании прибора, который измеряет прочность этого магнитного поля, может быть изготовлен бесконтактный амперметр. Такой измеритель способен измерять ток через проводник, даже не требуя физического контакта с контуром, а тем более бесперебойного прерывания или вставки дополнительного сопротивления.

Амперметры этой конструкции сделаны и называются « зажимными » счетчиками, потому что у них есть «челюсти», которые можно открыть, а затем зафиксировать вокруг провода цепи. Зажимные амперметры обеспечивают быстрое и безопасное измерение тока, особенно на мощных промышленных цепях. Поскольку в испытательной цепи не было дополнительного сопротивления, вставленного в нее прижимным измерителем, при измерении тока не возникает ошибки.

Фактический механизм перемещения зажимного амперметра почти такой же, как и для прибора с железными лопастями, за исключением того, что для генерации магнитного поля нет внутренней проволочной катушки. Более современные конструкции зажимных амперметров используют небольшое детектор магнитного поля, называемое датчиком Холла, для точного определения напряженности поля. Некоторые зажимные счетчики содержат электронную схему усилителя для генерации небольшого напряжения, пропорционального току в проводе между зажимами, это небольшое напряжение, подключенное к вольтметру для удобного считывания техническим специалистом. Таким образом, зажимной блок может быть вспомогательным устройством для вольтметра для измерения тока.

Более точный тип амперметра, чувствительного к магнитному полю, чем стиль зажима, показан на следующей фотографии:

Принцип действия этого амперметра идентичен стилю зажима: круговое магнитное поле, окружающее токопроводящий проводник, отклоняет иглу измерителя, вызывая индикацию на шкале. Обратите внимание, что на этом конкретном счетчике имеются две шкалы тока: +/- 75 А и +/- 400 А. Эти две шкалы измерений соответствуют двум наборам вырезов на задней панели счетчика. В зависимости от того, какой набор выемок прокладывается токопроводящий проводник, заданная сила магнитного поля будет оказывать различное влияние на иглу. По сути, два разных положения проводника относительно движения действуют как два разных резистора диапазона в стиле прямого соединения амперметра.

ОБЗОР:
Идеальный амперметр имеет нулевое сопротивление.
Амперметр «зажимной» измеряет ток через провод, измеряя силу магнитного поля вокруг него, а не становясь частью схемы, делая его идеальным амперметром.
Зажимные счетчики обеспечивают быстрое и безопасное измерение тока, так как между измерителем и контуром отсутствует проводящий контакт.