Methoden zum Anschließen eines Amperemeters. Große Enzyklopädie über Öl und Gas

Amperemeter dienen zur Messung der Stärke von Gleich- oder Wechselstrom. Grafische Bezeichnung dieses Gerät an elektrische Diagramme- ein Kreis mit dem Buchstaben „A“ darin. Dieses Messgerät ermittelt die Stärke des elektrischen Stroms in Ampere, Milliampere oder Mikroampere. Ein Amperemeter ist in Reihe zum offenen Stromkreis geschaltet.

Anwendung von Amperemetern

Amperemeter werden in der Industrie, Telekommunikation, Laborforschung und in anderen Tätigkeitsbereichen zur Messung von Gleich- oder Wechselstrom im Bereich von Einheiten von μA bis zu mehreren zehn kA. In diesem Fall sollte der Wert des gemessenen Stroms unter Berücksichtigung des Anschlussplans den maximalen Skalenwert des Geräts nicht überschreiten. Je nach Messgrenze werden moderne Amperemeter unterteilt in:

• Mikroamperemeter;
• Milliamperemeter;
• Amperemeter;
• Kiloamperemeter.

Wann wurde das Amperemeter erfunden?

Die ersten Versuche, die Stärke des elektrischen Stroms zu messen, wurden in gemacht Anfang des 19. Jahrhunderts Jahrhundert. Damals bis zum Leiter, durch den geflossen ist elektrischer Strom, gebracht gewöhnlicher Kompass. Die Stärke des elektrischen Stroms wurde durch den Ablenkwinkel der Magnetnadel bestimmt.

Welche Arten von Amperemetern gibt es?

Je nach Typ werden Amperemeter in Messgeräte unterteilt:

• Gleichstrom;
• Wechselstrom.

Existieren folgende Typen Amperemeter:

• magnetoelektrisch – wird zur Messung kleiner Gleichstrommengen verwendet;
• elektromagnetisch – Messung von Wechselstrom (Frequenz 50 Hz) und Gleichstrom;
• elektrodynamisch - Wechselstrom (Frequenz bis 200 Hz) und Gleichstrom messen;
• thermoelektrisch – zur Messung des Werts von hochfrequentem elektrischem Wechselstrom;
• ferrodynamisch - sind Rekorder und werden verwendet in automatische Systeme Messungen.

Abhängig von der Art der verwendeten Waage sind dies folgende Geräte:

• Schalter;
• elektronisch (digital).

Funktionsprinzip eines Amperemeters

Im Mittelpunkt der Arbeit verschiedene Arten Amperemeter lügen verschiedene Prinzipien Aktionen. Die zur Messung des elektrischen Stroms verwendeten Methoden hängen hauptsächlich von der Anwendung des Geräts ab.

Das Funktionsprinzip eines magnetoelektrischen Amperemeters beruht auf der Tatsache, dass ein konstantes Magnetfeld und ein durch die Wicklungen des Rahmens fließender elektrischer Strom das Auftreten eines Drehmoments verursachen. Der Stromfluss durch das Gerät bewirkt, dass sich die Nadel bewegt. Letzterer ist direkt mit dem Rahmen verbunden. Daher ist der Drehwinkel des Pfeils direkt proportional zur Amplitude des gemessenen elektrischen Stroms.

Der Aufbau eines elektrodynamischen Amperemeters umfasst eine feste und eine bewegliche Spule. Um Ströme kleiner Stärke zu messen, werden sie in Reihe geschaltet, bei großen Strömen parallel. Die Nadel ist an der beweglichen Spule befestigt und bewegt sich aufgrund der Wechselwirkung zwischen den in der festen und der beweglichen Spule fließenden Strömen.

Der Aufbau eines thermoelektrischen Amperemeters basiert auf einem magnetoelektrischen Gerät mit einem kontaktierenden oder berührungslosen Wandler. Letzterer ist ein Leiter, an dem ein Thermoelement angeschweißt ist. Beim Durchströmen des Konverters führt der elektrische Strom zu einer Erwärmung, die von einem Thermoelement erfasst wird. Die dabei entstehende Wärmestrahlung beeinflusst das magnetoelektrische Gerät. Sein Rahmen weicht um einen Winkel ab, der proportional zum Wert des fließenden elektrischen Stroms ist.

Der Betrieb eines digitalen Amperemeters basiert auf der Analog-Digital-Wandlung der Amplitude des gemessenen Stroms. Beim Durchlaufen eines Analog-Digital-Wandlers (ADC) wird das Signal nach Zeit und dann nach Pegel quantisiert. Die empfangenen Informationen werden in digitale Form umgewandelt und auf dem Display angezeigt.

Wie berechnet man einen Shunt für ein Amperemeter?

In Fällen, in denen es erforderlich ist, einen elektrischen Strom zu messen, der den Maximalwert der Amperemeterskala überschreitet, muss ein Shunt verwendet werden. Sein Widerstand wird nach folgender Formel berechnet:

Rsh=(Ra*Ia)/(Ish-Ia)

Dabei:

• Rsh ist der erforderliche Shunt-Widerstand (in Ohm);
• Ra – Innenwiderstand des Amperemeters (in Ohm);
• Ia ist der maximale Stromwert, der mit einem Amperemeter gemessen wird (in Ampere);
• Ish ist der ungefähre Wert des gemessenen Stroms (in Ampere).

Innenwiderstand des Amperemeters

Für den korrekten Betrieb ist der Wert innerer Widerstand Amperemeter sollte in der Größenordnung liegen geringer als der Wert Stromkreiswiderstand. In einigen Fällen sind solche Informationen nicht verfügbar. Dann sollten Sie den Innenwiderstand des verwendeten Amperemeters messen. Dazu werden ein Lastwiderstand und ein Amperemeter in Reihe zur Stromquelle geschaltet und parallel dazu ein empfindliches Voltmeter geschaltet. Nach dem Einschalten des Stromkreises werden Geräteablesungen vorgenommen. Der Wert des Innenwiderstands eines Amperemeters wird als Verhältnis der Messwerte eines empfindlichen Voltmeters und eines Amperemeters bestimmt.

Wenn an einen Stromkreis Betriebsspannung angelegt wird, fließt eine bestimmte Strommenge durch seine Elemente. Sein Wert wird durch den Widerstandswert einzelner Abschnitte des Stromkreises bestimmt. Um den aktuellen Stromwert in einem bestimmten Bereich zu messen, spezielle Geräte die genannt werden.

Nehmen wir zum Beispiel. Bevor Sie verstehen, wie dieses Gerät funktioniert, ist es wichtig, die Klassifizierungen zu berücksichtigen.

Arten von Amperemetern

1. Magnetoelektrisch. Solche Geräte sind nur für Gleichstrommessungen geeignet. Sie zeichnen sich durch hohe Empfindlichkeit und geringe Leistung aus.
2. Elektromagnetisch. Mit den Geräten können Gleich- und Wechselströme gemessen werden. Ihr Nachteil ist die geringe Empfindlichkeit und Genauigkeit.
3. Elektrodynamisch. Geräte dieser Art reagieren sehr empfindlich auf äußere Einflüsse Magnetfelder Daher ist ihre Verwendung für hochpräzise Messungen unerwünscht.
4. Ferrodynamisch. Diese Geräte unterscheiden sich erhöhte Stabilität gegenüber externen Magnetfeldern und verfügen über hochstarke Indikatoren. Sie werden häufig im Sicherheitsbereich sowie dort eingesetzt, wo hochpräzise Messungen erforderlich sind.
5. Digital. Sie haben beispielsweise keine beweglichen mechanischen Teile, sondern arbeiten auf Basis einer Plattform mit einem Mikroprozessor, der es ermöglicht, die Menge des fließenden Stroms in digitale Signale umzuwandeln, die auf einem LCD-Display angezeigt werden.

Abb. 1 – Mechanische Amperemeter

Abb. 2 – Digitale Amperemeter

Amperemeter-Design

Um zu verstehen, wie ein Amperemeter funktioniert, betrachten Sie seinen Aufbau (Abb. 3). Bei Geräten dieser Art handelt es sich um magnetoelektrische Geräte, bei denen Strom an die Wicklung einer Spule angelegt wird, was zur Erzeugung eines magnetischen Flusses führt, der mit dieser in Wechselwirkung tritt Dauermagnet. Es gibt verschiedene Modifikationen von Messsystemen – in einem Fall ist der Messzeiger an einer beweglichen Spule befestigt, in einer anderen Variante ist der bewegliche Magnet ein Permanentmagnet, der mit dem Zeiger verbunden ist. Die Messspule ist mit einem Shunt verbunden, der sich innerhalb oder außerhalb des Geräts befindet und von dem Stromwerte abgelesen werden.

Abb. 3 – Aufbau des Amperemeters

Funktionsprinzip eines Amperemeters

Sobald dem Messsystem des Amperemeters ein Strom zugeführt wird, dessen Stärke ermittelt wird, entsteht in der Spule des Geräts ein Magnetfeld. Es interagiert mit dem vom Permanentmagneten erzeugten Feld, was zu einer Abweichung des rotierenden Rahmens mit der Pfeilanzeige führt (Abb. 4). Der Abweichungswinkel ist proportional zum fließenden Strom und bei einer bestimmten Kalibrierung zeigt der Pfeil auf der Messskala des Geräts auf den aktuellen Stromwert.

Bei digitalen Amperemetern wird der Stromwert beispielsweise mithilfe spezieller Analog-Digital-Wandler ermittelt, die das Stromsignal in eine Folge digitaler Codes umwandeln, die auf dem Gerätebildschirm als Zahlenwert angezeigt werden.

Es gibt Fälle, in denen es notwendig ist, einen Strom zu messen, dessen Wert größer als der Maximalwert des Messbereichs ist. In diesem Fall ist es wichtig zu wissen, wie der Amperemeter-Shunt funktioniert. Ein Shunt ist ein Widerstandselement mit einem bekannten Wert elektrischer Wiederstand, das parallel zum Amperemeter geschaltet ist. Der Shunt ist für die Strommenge ausgelegt, die mit einem Amperemeter mit kleinerem Arbeitsbereich gemessen werden muss.

Abb. 4 – Funktionsprinzip des Amperemeters

So schließen Sie ein Amperemeter an

Für den richtigen Umgang mit Messgeräten ist es wichtig, nicht nur zu wissen, wie Amperemeter und Voltmeter funktionieren, sondern auch, wie man sie anschließt. Um den Strom zu messen, der durch ein Gerät oder durch fließt bestimmter Teil Stromkreis muss das Amperemeter in Reihe mit diesem Abschnitt geschaltet werden.

Abb. 5 – Anschlussdiagramm eines Amperemeters über einen Shunt

Praktischer Nutzen

Amperemeter werden häufig bei der Konstruktion, Wartung und Reparatur verschiedener elektronischer Geräte eingesetzt. Als ein Beispiel praktische Anwendung Sie können das Amperemeter am Ladegerät in Betracht ziehen – wir werden uns unten ansehen, wie dieses Gerät funktioniert. Von solch einem Typ Ladegerät Batterien mit Strom aufladen konstanter Wert, dessen Wert mit einem Amperemeter visualisiert wird. Während des Ladevorgangs kann der Strom abfallen und mit dem Amperemeter kann die Notwendigkeit einer Regelung ermittelt werden. Der Akku gilt als geladen, wenn sich der Strom am Amperemeter 1-2 Stunden lang nicht ändert.

Dies ist nur eines von vielen Beispielen für den praktischen Einsatz von Messgeräten wie Amperemetern.

Amperemeter- Es ist elektrisch Messgerät, entwickelt, um die Stärke des im Stromkreis fließenden Gleich- oder Wechselstroms aufzuzeichnen, d. h. Strommessgerät . Das Amperemeter wird in Reihe mit dem Abschnitt des Stromkreises geschaltet, in dem der Strom gemessen werden soll. Da der Strom, den es misst, vom Widerstand der Schaltungselemente abhängt, sollte der Widerstand des Amperemeters so niedrig wie möglich (sehr klein) sein. Dadurch können Sie den Einfluss des Strommessgeräts auf den Messkreis reduzieren und dessen Genauigkeit erhöhen.

Die Instrumentenskala wird in µA, mA, A und kA kalibriert und je nach erforderlicher Genauigkeit und Messgrenzen wird ein geeignetes Gerät ausgewählt. Eine Erhöhung des gemessenen Stroms wird durch die Einbeziehung von Shunts, Stromwandlern und magnetischen Verstärkern in die Schaltung erreicht. Dadurch können Sie den Grenzwert des gemessenen Stromwerts erhöhen.

Anschlusspläne für Amperemeter

Abbildung - Diagramm des direkten Anschlusses eines Amperemeters

Abbildung – Schema der indirekten Verbindung eines Amperemeters über einen Shunt und einen Stromwandler

Anwendungsbereich von Amperemetern

Instrumente zur Strommessung finden in verschiedenen Bereichen Anwendung. Sie werden aktiv in großen Unternehmen eingesetzt, die sich mit der Erzeugung und Verteilung elektrischer und thermischer Energie befassen. Sie werden auch verwendet in:

Elektrolabore;

Automobilindustrie;

Exakte Wissenschaften;

Konstruktion.

Aber nicht nur mittlere und große Unternehmen nutzen dieses Gerät, auch bei ihnen sind sie gefragt gewöhnliche Menschen. Fast jeder erfahrene Autoelektriker hat ein ähnliches Gerät in seinem Arsenal, mit dem er den Stromverbrauch von Geräten, Autokomponenten usw. messen kann.

Arten von Amperemetern

Basierend auf der Art des Ablesegeräts werden Amperemeter in Geräte unterteilt mit:

Mit Pfeilzeiger;

Mit Leuchtanzeige;

Mit Schreibgerät;

Elektronische Geräte.

Nach dem Funktionsprinzip Amperemeter sind unterteilt in:

1. Elektromagnetisch- für den Einsatz in Gleich- und Wechselstromkreisen bestimmt. Typischer Einsatz in konventionellen Wechselstrom-Elektroinstallationen mit einer Frequenz von 50 Hz.

2. Magnetoelektrisch- Entwickelt, um die Stromstärke kleiner Gleichstromwerte aufzuzeichnen. Sie verfügen über ein magnetoelektrisches Messgerät und eine Skala mit Teilung.

3. Thermoelektrisch Die Geräte dienen zur Strommessung in Hochfrequenzstromkreisen. Zu solchen Geräten gehört ein magnetoelektrischer Mechanismus in Form eines Leiters, an den ein Thermoelement angeschweißt ist. Der durch die Verkabelung fließende Strom führt zu einer Erwärmung, die von einem Thermoelement erfasst wird. Die entstehende Strahlung führt zu einer Auslenkung des Rahmens um einen Winkel, der proportional zur Stromstärke ist.

4. Ferrodynamisch Geräte – bestehen aus einem geschlossenen Magnetkreis aus ferromagnetischem Material, einem Kern und einer festen Spule. Sie zeichnen sich durch hohe Messgenauigkeit, zuverlässiges Design und geringe Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Feldern aus.

5. Elektrodynamisch Die Geräte sind für die Strommessung in Gleich-/Wechselstromkreisen mit hohen Frequenzen (bis 200 Hz) konzipiert. Sie reagieren empfindlich auf Überlastungen und äußere elektromagnetische Felder. Aufgrund der hohen Messgenauigkeit werden sie jedoch als verwendet Steuergeräte zur Überprüfung von Betriebsstrommessgeräten.

6. Digital Amperemeter - modernes Modell Geräte, die die Vorteile analoger Geräte vereinen. Heute haben solche Geräte führende Positionen eingenommen. Dies liegt an der Benutzerfreundlichkeit, Benutzerfreundlichkeit, klein und hohe Genauigkeit der erhaltenen Messergebnisse. Darüber hinaus können digitale Geräte unter verschiedenen Bedingungen verwendet werden: Sie haben keine Angst vor Erschütterungen, Vibrationen usw.

Betrachten wir mehrere Amperemeter verschiedene Hersteller und verschiedene Arten:

1. Amperemeter Am-2 DigiTOP

Technische Eigenschaften:

Anzahl der Eingänge 1

Gemessener Wechselstrom 1 ...50 A

Messfehler 1 %

Anzeigeauflösung 0,1 A

- Versorgungsspannung -100...-400 V, 50 (+1) Hz Maße 90x51x64 mm

Die Leistung und Haltbarkeit elektrischer Haushaltsgeräte hängt von der Qualität des empfangenen Stroms ab. In der Regel bis zum Scheitern Elektronische Technologie, seien es Kühlschränke, Fernseher oder Waschmaschinen, führt zu einem Spannungsanstieg über die zulässigen Grenzen hinaus. Am gefährlichsten ist ein längerer Spannungsanstieg über den zulässigen Wert. In diesem Fall fallen Stromversorgungen für elektronische Geräte aus, die Wicklungen von Elektromotoren überhitzen und es kommt häufig zu Bränden.

2. Laboramperemeter E537

Dieses Gerät (Amperemeter E537) ist bestimmt für präzise messung Stromstärke in Wechsel- und Gleichstromkreisen.

Genauigkeitsklasse 0,5.

Messbereiche 0,5 / 1 A;

Gewicht 1,2 kg.

Technische Eigenschaften des Amperemeter E537:

Messbereichsendwert 0,5 A/1 A

Genauigkeitsklasse 0,5

Normaler Frequenzbereich (Hz) 45 - 100 Hz

Betriebsfrequenzbereich (Hz) 100 - 1500 Hz

Gesamtabmessungen 140 x 195 x 105 mm

Das Basismodell des digitalen Amperemeters ist in mehreren Standardmodifikationen erhältlich, abhängig vom Grundwert der gemessenen Stromparameter. Bei der Bestellung dieses Modells eines digitalen Amperemeters müssen Sie angeben, um welches Modell es sich handelt Grundparameter Stromstärke müssen Sie arbeiten: 1 A, 2 A oder 5 A.

Grundparameter des gemessenen Stroms, In-1 Ampere (CA3020-1), 2 Ampere (CA3020-2) oder 5 Ampere (CA3020-5);

Die Grenzen der gemessenen Ströme liegen zwischen 0,01 In und 1,5 In;

Frequenzbereich für gemessene Ströme von 45 bis 850 Hertz;

Grenzen des grundsätzlich zulässigen bestehenden Fehlers ±0,2 % v optimaler Wert Parameter der gemessenen Stromstärke;

Versorgungsspannung - Wechselstromnetz mit Spannung (85-260) Volt und Frequenz (47-65) Hertz oder Konstantspannung (120 - 300) Volt;

Der Stromverbrauch des Gerätes beträgt maximal 4 VA;

Abmessungen 144x72x190 mm;

Gewicht nicht mehr als 0,55 kg;

Die vom Messkreis der Amperemeter der Serie 3020 aufgenommene Leistung überschreitet nicht: für CA3020-1 - 0,12 VA; für CA3020-2 - 0,25 VA; für CA3020-5 - 0,6 VA.

Es ist sehr wichtig, den Strom zu kennen, der durch einen bestimmten Abschnitt des Stromkreises fließt. Dies hilft, den Kabelquerschnitt zu berechnen und eine Überhitzung der Leiter zu vermeiden. Dieser Artikel hilft unerfahrenen Elektrikern, die Nuancen der Bedienung und des Anschlusses des Messgeräts zu verstehen. Aber erinnern wir uns zunächst an ein paar Grundlagen aus dem Lehrplan der Schule.

Wie Sie wissen, ist ein Amperemeter ein Messgerät, mit dem Sie die Stärke von Gleich- und Wechselstrom in einem Stromkreis bestimmen können. Abhängig vom vorgesehenen Anwendungsbereich ist die Skala Messgerät abgestuft in Ampere, Mikro- oder Milliampere. Um große Mengen zu messen, wird ein Gerät verwendet, dessen Skala in Kiloampere unterteilt ist.

Anschlussplan und Funktionen

Um genaue Messungen durchzuführen und das Gerät nicht zu beschädigen, muss es korrekt eingeschaltet sein Stromkreis. Das Amperemeter wird in Reihe mit dem Abschnitt des Netzwerks verbunden, in dem Messungen durchgeführt werden müssen. Für eine Einzelmessung werden Sonden verwendet, für kontinuierliche Messungen wird das Gerät über Klemmen angeschlossen.

Wichtig! Achten Sie unbedingt auf die Polarität des Anschlusses! ZU Phasendraht Eine positive Sonde ist angeschlossen und eine negative Sonde ist an den Nullanschluss angeschlossen.

Eine Besonderheit des Amperemeters ist die Möglichkeit, seine Messgrenze zu erhöhen. Dazu wird das Messgerät über folgende Zusatzgeräte an das Netzwerk angeschlossen:

• Für Gleichstrommessungen muss ein zusätzlicher Magnetverstärker angeschlossen werden;
• Bei der Messung eines variablen Wertes wird zusätzlich ein Transformator in den Stromkreis geschaltet;
• Verbindung über Shunt. Diese Methode gilt als universell und eignet sich nicht nur zur Messung von Wechselstrom, sondern auch von Gleichstrom.

Aus diesem Grund wird diese Art der Verbindung am häufigsten verwendet. Schauen wir uns genauer an, was es ist.

Shunt-Design und Anschluss

Verwenden Sie zum Anschließen des Amperemeters einen Standard-Shunt, bei dem es sich um eine Kupferplatte handelt, die auf einem Carbolite-Isolator montiert ist. Auf jeder Seite der Kupferplatte befinden sich zwei Schrauben: Potenzial- und Stromklemmen. Das Kit enthält Werksprodukte, die einen eingestellten Widerstand haben und für einen bestimmten Strom ausgelegt sind. Um den Shunt korrekt in den Messkreis einzubinden, befolgen Sie den folgenden Algorithmus:

• Sie sollten ein Produkt mit hohen Erwartungswerten wählen. Wenn die geschätzte Stromstärke in der zu prüfenden Leitung beispielsweise 12–15 A beträgt, wird ein Produkt ausgewählt, das Messungen bis zu 20 A ermöglicht;
• Anschließend werden die Messdrähte des Amperemeters an die Potenzialklemmen des Kupferbandes angeschlossen;
• Die gemessene Leitung ist stromlos;
• Trennen Sie dann die Stromkabel von dem Gerät, dessen Verbrauchswert Sie überprüfen möchten;
• Der Shunt wird an eine Unterbrechung der Stromleitung angeschlossen: Die getrennten Drähte werden an die Stromzangen angeschlossen.

Beachten Sie! Die erhaltenen Messwerte werden mit dem auf der Shunt-Isolierplatte angegebenen Koeffizienten multipliziert. Wenn dieser Koeffizient nicht angegeben ist, können Sie den Preis der Geräteteilung selbstständig berechnen. Dazu wird der maximale Skalenwert mit den berechneten Indikatoren der Zusatzplatte multipliziert.

Berechnungsfunktionen

Wenn keine Standard-Shunts mit Werksbezeichnung vorhanden sind, können diese Werte unabhängig berechnet werden, wenn Sie anstelle von Widerständen Industriewiderstände verwenden. Gehen Sie in diesem Fall wie folgt vor:

1. Um den Bereich der Messskala zu erweitern, wird parallel zum Gerät ein Widerstand geschaltet, durch den der Hauptteil des Stroms fließt. In diesem Fall passiert ein kleiner Teil das Messgerät, der für Messungen ausreicht;
2. Im nächsten Schritt wird der maximale Stromwert ermittelt. Dazu misst ein Voltmeter unter Beachtung der Polarität die Spannung an der Stromquelle. Außerdem wird der Gesamtwiderstand des Stromkreises ermittelt, durch den der Spannungswert dividiert wird;
3. Jetzt müssen Sie den Widerstand der Amperemeterwicklung ermitteln. Dieser Wert wird im Reisepass des Geräts angegeben oder unabhängig gemessen;
4. Es bleibt noch der erforderliche Widerstandswert des als Shunt verwendeten Widerstands zu berechnen. Dazu wird der Maximalstrom mit dem gesamten Leitungswiderstand multipliziert und der resultierende Wert durch dividiert Nennspannung Stromversorgung.

Jetzt wissen Sie nicht nur, wie, sondern auch, wie Sie es richtig an einen Stromkreis anschließen. Wir hoffen, dass dieses Material Ihnen geholfen hat, aus der Situation herauszukommen, in der die Messskala des Geräts für genaue Messungen nicht ausreicht. Wir haben herausgefunden, dass Sie dazu einen Standard-Shunt anschließen oder selbst berechnen müssen.