توضیحات
آمپرمتر
آمپرمتر . ساده در اصطلاح کلی، یک گالوانومتر (ابزاری برای تشخیص مقادیر کم جریان)، با مقاومتی موازی است که «مقاومت شنت» نامیده می شود آمپرمتر برای اندازه گیری شدت جریان های الکتریکی استفاده می شود . با داشتن طیف وسیعی از مقاومت‌های شنت ، می‌توانید آمپرمتر با محدوده‌ها یا فواصل اندازه‌گیری مختلف داشته باشید. آمپرمترها مقاومت داخلی بسیار کمی دارند، زیر 1 اهم ، به طوری که وجود آنها جریان اندازه گیری شده را هنگام اتصال به مدار الکتریکی کاهش نمی دهد .
دستگاه توصیف شده مطابق با طرح اصلی است، زیرا آمپرمترهای جریان از یک مبدل آنالوگ/دیجیتال برای اندازه گیری افت ولتاژ در یک مقاومت استفاده می کنند که جریان اندازه گیری شده از طریق آن جریان می یابد. قرائت مبدل توسط یک ریزپردازنده خوانده می شود که محاسبات را برای ارائه مقدار جریان الکتریکی در گردش بر روی یک نمایشگر عددی انجام می دهد.
کلاس های آمپرمتر
مهمترین سیستم های اندازه گیری عبارتند از: مغناطیسی الکتریک، الکترومغناطیسی، الکترودینامیکی و دیجیتال که هر کدام دارای آمپرمتر مربوط به خود هستند.
آمپرمترهای مغناطیسی
برای اندازه گیری جریان عبوری از مدار، آمپرمتر باید به صورت سری به منبع تغذیه و با گیرنده جریان متصل شود. بنابراین، تمام جریانی که بین این دو نقطه در گردش است ابتدا از آمپرمتر عبور می کند. این دستگاه ها دارای یک سیم پیچ بسیار ریز (به قطر تقریبی 0.05 میلی متر) ساخته شده متحرک هستند که از سیم و پیچ های آن که جریان اندازه گیری شده از آن عبور خواهد کرد بسیار کم است. با این همه، می توان گفت شدت جریانی که قادر به اندازه گیری آمپرمتری که سیستم اندازه گیری آن مغناطیسی است، توسط ویژگی های فیزیکی عناصر سازنده دستگاه مذکور محدود خواهد شد. مقدار حدی چیزی که بدون ترس از خطا اندازه گیری می شود حدود 100 میلی آمپر خواهد بود، بنابراین مقیاس اندازه گیری مورد استفاده نمی تواند آمپر باشد، بلکه باید میلی آمپر باشد. برای افزایش دامنه مقادیر قابل اندازه گیری می توان قرار داد مقاومت های شنت ، قادر به اندازه گیری آمپر (تقریبا تا 300 آمپر). مقاومت‌های شنت را می‌توان مستقیماً در داخل دستگاه وصل کرد یا می‌توان به صورت خارجی متصل کرد.
آمپرمترهای الکترومغناطیسی
پرمصرف ترین آمپرمترها یا بر اساس برهمکنش بین میدان های مغناطیسی و جریان ها و یا بر اساس اثرات حرارتی آنها هستند. در میان اولین ها، آنهایی که دارای قاب متحرک، الکترودینامیک و آنهایی که دارای آهن متحرک هستند برجسته هستند. آمپرمترهای قاب متحرک از یک آهنربای ثابت تشکیل شده اند که بین قطب های آن یک سیم پیچ متحرک قرار دارد . وقتی جریانی که باید اندازه گیری شود از سیم پیچ عبور می کند ، میدان مغناطیسی آهنربای را ثابت ظاهر چند نیرویی تعیین می کند که سیم پیچ را به نسبت مستقیم با شدت جریان حرکت می دهد . آمپرمترهای الکترودینامیکی مشابه آمپرمتر کلمپی دیجیتال قبلی هستند، با این تفاوت که در این حالت میدان مغناطیسی توسط یک سیم پیچ ثابت که به صورت سری به سیم پیچ متصل است ایجاد می شود. انحراف شدت سپس است با مجذور متناسب . در آمپرمتر کلمپی دیجیتال متحرک آهن، میدان ایجاد شده توسط یک سیم پیچ ثابت متصل به مدار، یک قطعه آهن نرم مجهز به فنر عقب نشینی را منحرف می کند. آمپرمتر کلمپی دیجیتال حرارتی از تغییرات دمایی مرتبط با انتشار گرما توسط اثر ژول روی برخی از عناصر مدار. مدل های مدرن تر با یک جفت ترموالکتریک متصل به میلی ولت متر ارائه می شوند .
آنها از یک سیم پیچ تشکیل شده اند که دارای پیچ های کمی است اما بخش بزرگی دارد. توان مورد نیاز این دستگاه ها برای ایجاد حداکثر انحراف حدود 2 وات است . برای اینکه این توان جذب شود باید افت ولتاژ کافی در انتهای سیم پیچ وجود داشته باشد که مقدار آن به محدوده آمپرمتر کلمپی دیجیتال بستگی دارد. محدوده مقادیر تحت پوشش این نوع آمپرمتر کلمپی دیجیتال از 0.5 A تا 300 A است. مقاومت های شنت را نمی توان در اینجا مورد استفاده قرار داد زیرا گرمایش ایجاد می کند که منجر به خطاهای اندازه گیری می شود. را می توان با آنها اندازه گیری کرد هر دو جریان مستقیم و متناوب . معتبر است اندازه گیری جریان متناوب فقط برای فرکانس های زیر 2620 هرتز . آمپرمتر کلمپی دیجیتال دیگر اندازه گیری های کارآمد را نیز می توان اضافه کرد.
آمپرمترهای الکترودینامیکی
آمپرمترها با سیستم اندازه گیری “الکترودینامیک” از دو سیم پیچ، یکی ثابت و دیگری متحرک تشکیل شده اند.
آمپرمتر کلمپی دیجیتال
این آمپرمتر کلمپی دیجیتال از یک مقاومت شنت و مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) استفاده می کنند 1
اصلاح آمپرمتر کلمپی دیجیتال
آنها برای اندازه گیری جریان متناوب که به جریان ثانویه ترانسفورماتور جریان متصل می شود استفاده می شود ، جریان ثانویه بسیار کمتر از جریان اولیه است و با یک یکسوساز پل به آمپرمتر کلمپی دیجیتال سیم پیچ متحرک متصل می شود.
استفاده از
برای انجام اندازه گیری لازم است که شدت جریان در آمپرمتر کلمپی دیجیتال بچرخد، بنابراین باید آن را به صورت سری قرار داد تا جریان مذکور از آن عبور کند. آمپرمتر کلمپی دیجیتال باید تا حد ممکن مقاومت داخلی داشته باشد تا از افت ولتاژ محسوس جلوگیری شود (چون بسیار کوچک است، اجازه عبور بیشتر الکترون ها را برای اندازه گیری صحیح آن می دهد). برای این منظور، در مورد ابزارهای مبتنی بر اثرات الکترومغناطیسی جریان الکتریکی، آنها به سیم پیچ های سیم ضخیم و با چرخش های کمی مجهز شده اند.
در برخی موارد، برای اندازه‌گیری جریان‌های بالاتر از جریان‌هایی که سیم‌پیچ‌های ظریف و قطعات مکانیکی دستگاه می‌توانستند بدون آسیب‌دیدگی تحمل کنند، یک مقاومت با ارزش بسیار کم که به موازات سیم‌پیچ قرار می‌گیرد، ارائه می‌شود، به طوری که فقط عبور می کند کسری از جریان اصلی از این طریق . این مقاومت اضافی شنت نامیده می شود . اگرچه بیشتر جریان از مقاومت شنت عبور می کند، مقدار کمی که از متر می گذرد همچنان با جریان کل متناسب است، بنابراین می توان از گالوانومتر برای اندازه گیری جریان های چند صد آمپری استفاده کرد.
نوع گیره جریان خاصی از آمپرمتر کلمپی دیجیتال است که اجازه می دهد تا از ناراحتی باز کردن مداری که در آن شدت جریان اندازه گیری می شود جلوگیری شود.
شکل 1 اتصال آمپرمتر کلمپی دیجیتال A) را در یک مدار نشان می دهد که از طریق آن یک شدت جریان (I) در گردش است و همچنین اتصال مقاومت شنت ( RS ( ) را نشان می دهد.
مقدار RS R بر اساس توان ضرب ( n ) بدست آمده و مقاومت داخلی آمپرمتر کلمپی دیجیتال ( A ) طبق فرمول زیر محاسبه می شود:
