Wie schließe ich ein Amperemeter an? Anschlusspläne. Wie ist es an den Gleichstromkreis und über den Stromwandler angeschlossen?

Ein Amperemeter ist ein Gerät, das ein Voltmeter ergänzt. Es wird verwendet, wenn es nicht möglich ist, ein vollwertiges Wattmeter zu installieren oder ein Multimeter zu verwenden. Ziel ist es, die Wartung und Reparatur elektrischer Anlagen unter konstanter Last zu erleichtern, drohende Pannen rechtzeitig zu erkennen und umgehend Maßnahmen zu ergreifen, um diese zu beseitigen. Mit einem Amperemeter können Sie beispielsweise den Zustand der Batterie in einem Auto beurteilen und vorhersagen, wann eine abgenutzte Batterie durch eine neue ersetzt werden muss.

Gerät

Bei Messuhren ist die Basis des Geräts ein einfaches elektromagnetisches (oder ein anderes) Galvanometer oder ein elektrischer Messkopf.

Elektromagnetisches Amperemeter

Das Galvanometer selbst funktioniert wie eine Kreuzung zwischen einem Millivoltmeter und einem Mikroammeter. Es ist unmöglich, es in einen Stromkreis ohne Last- und Ballastwiderstand aufzunehmen - die Spulenwicklung ist nicht für eine signifikante Stromstärke ausgelegt, die von elektrischen Stromversorgungsanlagen und an sie angeschlossenen Verbrauchern benötigt wird: Mit hoher Wahrscheinlichkeit brennt die Wicklung aus. Ein analoges Galvanometer ist wie folgt aufgebaut. Eine Spule dreht sich im Bereich der Permanentmagnete, durch die in dem Moment, in dem das Gerät angeschlossen ist, ein Strom zu fließen beginnt. Durch die Erzeugung eines eigenen Magnetfelds dreht sich die Spule um einen bestimmten Winkel - proportional zum durch sie fließenden Strom. Und es wird gezwungen, sich durch das Drehmoment zu drehen, das durch die Wechselwirkung des Feldes eines Permanentmagneten und des Feldes der Spule erzeugt wird.

Zusammen mit der Spule dreht sich auch der Pfeil, der fest daran befestigt ist. Diese gesamte Struktur ist auf einer festen Achse fixiert, die sich in der Mitte des Magnetspaltes befindet. Eine flache Feder, die an einem Ende an der starren Basis (dem Rahmen) des Geräts und am anderen Ende an der Achse mit dem Pfeil angebracht ist, wenn das Galvanometer vom Stromkreis abgeschaltet wird, lässt den Pfeil in seine ursprüngliche Position zurückkehren.

Neben der Rückholfeder befindet sich am Gegengewicht des Pfeils eine Ausgleichsstange - ein Metallgewinde aus einem weichen und ausreichend elastischen Metall (z. B. Platin), das den Pfeil ausbalanciert und verhindert, dass sein Ende die Waage berührt - eine Aluminiumplatte mit abgestuften Unterteilungen, die als flacher Rahmen an der Vorderseite der Innenseiten befestigt ist Galvanometer. In einigen Fällen wird ein Tropfen einer niedrigschmelzenden Legierung (genau in Milligramm oder in Hunderten von Mikrogramm) auf das Gegengewicht des Pfeils gelötet , um kein teures Platin zu verschwenden . Wenn der Balken bricht, sind die Messergebnisse ungenau und intermittierend oder gar nicht. Die Regeln für den Umgang mit dem galvanometrischen Amperemeter verbieten strengstens das Werfen, da es starken Vibrationen und starken Stößen ausgesetzt ist - die Messköpfe brechen sehr leicht.

Schließlich hat das Amperemeter eine flache Schraube , die die Pfeilfeder leicht in beide Richtungen verschiebt . Durch Drehen dieser Schraube befindet sich der Pfeil möglicherweise nicht genau am Nullpunkt der Skala, sondern am Nullpunkt. Um wie viele Teilungen wird die Null verletzt - um den gleichen Betrag "liegt" das Amperemeter, indem der gemessene Strom abgelesen wird. Der Hersteller kalibriert nach dem Testen des Galvanometers unabhängig Null - auf einer Skala. Der Benutzer selbst stellt die Nullgenauigkeit mit einem flachen Schraubendreher per Auge ein - wenn er feststellt, dass der Zeiger Null nicht in Ordnung ist und nicht mit der Skala Eins übereinstimmt.

Stützen aus Draht mit Gummidichtungen an den Enden der Waage halten den Pfeil nahe der Null- und Maximalposition, wenn das Galvanometer "überrollt" oder "rückwärts" angeschlossen ist. Sie verhindern, dass sich die Feder verdreht und das Ende des Pfeils die Ränder des visuellen Messfelds berührt, wenn sich herausstellt, dass der gemessene Parameter aufgrund der Unachtsamkeit des Benutzers um ein Vielfaches größer ist als der tatsächliche, den das Gerät selbst anzeigen kann.

Magnetoelektrisch

Hält konstanten Strom kleiner Werte. Der Messkopf ist ein magnetoelektrisches System mit einer Skala, die eine bestimmte Teilung enthält.

Thermoelektrisch

Entwickelt für schnelle Wechselstromkreise mit einer Frequenz von Hunderten und Tausenden von Hertz. Die Basis eines solchen Amperemeter ist ein magnetoelektrischer Kopf. Es besteht aus einem Stück Leiter, an das ein Thermoelement angeschlossen ist. Der Strom, der den Leiter erwärmt, erzeugt Wärme, die vom Thermoelement erfasst wird. Wärmestrahlung lenkt den Rahmen mit einem Pfeil um einen berechneten Winkel ab, der linear vom Wert des Durchsatzstroms abhängt.

Elektrodynamisch

Ziel ist es, den Strom in sich schnell ändernden elektrischen Anlagen zu messen, die mit einer erhöhten Frequenz (bis zu 200 Hz) betrieben werden. Für elektrodynamische Amperemeter ist ein Raum oder ein Fach geeignet, in dem unnötige elektromagnetische Felder vollständig fehlen. Sie sind jedoch sehr genau und werden zur regelmäßigen Überprüfung aller anderen Zählertypen verwendet.

Ferrodynamisch

Der Rahmen des ferrodynamischen Messgeräts besteht aus einem Ferromagneten, einem Eisenkern und einer statischen Spule. Es hat eine inhärente Genauigkeitsklasse für ein elektrodynamisches Amperemeter, ist jedoch unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen (parasitäre Felder).

Digital

Ein digitales Amperemeter (idealerweise ein Multimeter) hat keinen galvanometrischen Messkopf. Anstelle eines Galvanometers wird ein ganzes System verwendet: Sensoren für den der Messung zugeführten Strom, ein ADC, ein Prozessor mit ROM und Direktzugriffsspeicher, eine Anzeige mit einer Steuerung zur Ausgabe von Messwerten. Um Messwerte auf einem externen Medium aufzuzeichnen, kann ein Micro-USB-Anschluss oder ein Wi-Fi / Bluetooth-Funkmodul angeschlossen werden. Auf diese Weise können Sie ein Amperemeter oder Multimeter an einen PC, ein Smartphone oder ein Tablet anschließen und mit einer speziellen Anwendung damit arbeiten.

Schematische Darstellung eines Amperemeter

Im einfachsten Amperemeter, das für einen Messbereich ausgelegt ist - zum Beispiel 0 ... 10 A - ist ein Shunt parallel zum Galvanometer geschaltet. Dies ist ein niederohmiger Widerstand mit einem Widerstand von 0,01 ... 1 Ohm. Eine grobe Berechnung erfolgt nach dem Ohmschen Gesetz - die Stromstärke entspricht dem Quotienten aus der Division der EMF (Spannung) des Stromversorgungsnetzes (Stromkreises) durch den Widerstandswert.

Anschlusspläne

Wenn Sie eine Vorstellung vom Widerstand des Amperemeter-Shunts haben, wissen Sie bereits, wie Sie ihn richtig anschließen.

Aufnahme in die Kette

Das Gerät ist immer in Reihe und nicht parallel zur Last geschaltet. Wenn Sie es wagen, das Gerät parallel anzuschließen, löst die Sicherung aus und das Gerät schaltet sich aus. Bei einem Strom von mehreren Ampere brennen die Galvanometerspule und der Shunt aus. Eine ausgebrannte Pfeilspitze kann nicht wiederhergestellt werden. Trennen Sie zuerst die Leitung. Bei einer niedrigen EMF - bis zu 12 V - kann auf die Stromversorgung verzichtet werden, ohne dass die Stromversorgung unterbrochen wird. Schließen Sie das Amperemeter an den offenen Stromkreis an. Stellen Sie sicher, dass die Strombelastbarkeit des Amperemeter (z. B. das Gerät ist für 10 A ausgelegt) und die Gesamtstromlast die Messgrenze, für die das Amperemeter ausgelegt ist, nicht überschreitet. Wenn das Gerät nicht "zweiseitig" ist (z. B. -10 und +10 A mit einer Null in der Mitte), beachten Sie die Polarität. Nach dem Einschalten wird angezeigt, wie viele (Meilen) Ampere pro Stunde Ihr Elektrogerät oder Stromkreis verbraucht.

Nuancen beim Anschließen eines Amperemeter an ein Auto

Für ein Auto wird ein "zweiseitiges" Amperemeter verwendet, bei dem Null nicht am Anfang, sondern in der Mitte der Skala steht. "Minus" -Strom (negativer Messwert des Geräts) ist der von der Autoelektronik verbrauchte Strom. "Positiv" - wenn der Strom in die entgegengesetzte Richtung fließt - der Ladestrom, der vom Oszillator kommt. Auf die gleiche Weise werden Amperemeter angeschlossen und arbeiten in speziellen Geräten (LKW-Kran, Traktor, Bagger usw.).

Die Werksausrüstung für die meisten ausländischen Autos sieht bereits einen Shunt und ein Amperemeter vor, die von derselben Autofabrik kalibriert wurden und über das Pluskabel in Reihe mit der Batterie geschaltet sind. Wenn der Pfeil nach einem erfolgreichen Start des Fahrzeugs von der Waage abweicht und nicht in die Nullposition zurückkehrt, ist die Batterie beschädigt und muss durch eine neue ersetzt werden.

Shunt-Installation

Der Nebenschlusswiderstand entspricht dem Außenwiderstand der angeschlossenen Last (z. B. einer leistungsstarken Lampe oder eines Scheinwerfers), multipliziert mit dem Verhältnis des durch das Amperemeter selbst fließenden Stroms zur Differenz zwischen dem Gesamtstrom im Stromkreis und dem Strom des Amperemeter selbst. Der durch den Nebenschlusswiderstand fließende Strom ist ein Vielfaches des durch die Galvanometerwicklung fließenden Stroms. Das Gegenteil gilt für den Widerstand von Galvanometer und Shunt.

Im einfachsten Fall ist ein Shunt eine kurze Spule oder ein Streifen aus dickem Kupfer-, Stahl- oder Aluminiumdraht. Ein Galvanometer ist mit seinen Schlussfolgerungen verbunden. Es ist sozusagen ein "Blitzableiter" für hohe Ströme, der es ermöglicht, die Spule des Geräts intakt und sicher zu halten - vielleicht werden Zehntausendstel des Stroms, den der Shunt durch ihn fließt, durch ihn fließen. In der Praxis verwandelt sich das Galvanometer in ein Millivoltmeter - es erfasst nur den kleinen Spannungsabfall über dem Streifen oder dem Nebenschlusswiderstand. Der Rangierwert ist ein Vielfaches von 10 Einheiten.

Transformatoren verwenden

Ein einzelner Shunt kann verwendet werden, um Gleichströme oder niedrige Wechselspannungen zu messen. Wenn es sich um die Messung von Wechselstrom mit hohem Potential handelt, benötigt das Gerät zusätzlich zur Gleichrichterdiodenbrücke Strommesstransformatoren. Wenn Sie wissen, welche Spannung im Stromkreis liegt (z. B. 1 kV), können Sie einen Spannungsverstärkungstransformator verwenden. Die mit einem dicken Draht gewickelte Primärwicklung mit geringem Widerstand ist in Reihe mit der Stromversorgungsleitung geschaltet (in ihrem Bruch). Die Sekundärseite, die eine hohe EMF erzeugt, ist an ein Amperemeter angeschlossen. Aufgrund des geringen Widerstands des Geräts selbst geht der Transformator in den Kurzschlussmodus, dh er ist maximal belastet.

Wenn Sie das Verhältnis der Windungen beider Wicklungen richtig gewählt haben, haben Sie die Möglichkeit, mit einem kleinen Strom, der durch das Gerät selbst fließt, den Strom großer Werte im externen Stromkreis zu messen. Um den Wert des durch die Primärwicklung fließenden Stroms zu erhalten, multiplizieren Sie den gemessenen Wert mit einem Transformationsfaktor. Bei Amperemeter, bei denen der Stromwandler fest eingebaut ist und nach Messende nicht abgeklemmt wird, sondern weiter im Gerät verbleibt, ist die Waage bereits optimal kalibriert. Damit kein Personal versehentlich durch einen Hochspannungsstrom getötet wird, sind einer der Klemmen der Sekundärwicklung und der Magnetkreis (die Platten) des Transformators geerdet.

Die Sekundärwicklung und der Magnetkreis sind getrennt isoliert. Sie befinden sich innerhalb der Buchse, durch deren Kanal der Nebenschluss mit dem im Stromkreis gemessenen Strom fließt. Solche Stromwandler werden als Durchführung bezeichnet.

Sie können die Sekundärwicklung des Stromwandlers nicht öffnen, indem Sie das Amperemeter davon trennen. In diesem Fall wird ein plötzlicher Anstieg des Magnetflusses im Magnetkreis automatisch zu einer Quelle, die für die Lebensdauer der "Mess" -Spannung von Hunderten oder sogar Tausenden von Volt sehr gefährlich ist. Durch paralleles Anschließen eines niedrigen ohmschen Widerstands an ein Amperemeter (oder einen Shunt) wird diese Spannung reduziert, sodass der Rest mit einem Amperemeter gemessen werden kann. Dies wird als der Strom geschätzt, der durch den Gerätekreis fließt.

Messstromwandler haben ihren eigenen Fehler - in Bezug auf den Phasenwinkel der Ströme und das Transformationsverhältnis. Im ersten Fall wird die Phasenverschiebung (Drehung) von der Position von 180 Grad berücksichtigt, was einen signifikanten Fehler in den Messwerten des in derselben Schaltung enthaltenen Wattmeters verursacht. Die Genauigkeitsklasse nach Transformationsfaktor wird durch Verluste von nominal - 0,02 ... 1 und mehr geschätzt.

Aktuelle Klemmanwendung

Die 50-Ampere-Shunts ragen nicht aus dem Instrumentenkoffer heraus. Wenn es sich jedoch um einen Strom von mehr als 50 A handelt, werden die sogenannten stromführenden Krokodile oder Stromklemmen verwendet. In der zweiten Variante wird nicht das Galvanometer selbst kalibriert, sondern der Shunt. Parallel dazu wird ein Millivoltmeter mit einer Spannung von 45-150 Millivolt eingeschaltet. Ziel ist es, die Abweichung des Instrumentenpfeils in einem Abstand von nicht mehr als der gesamten Skala sicherzustellen.

Bestimmung von DC und AC

Für Gleichstrom sind keine speziellen Schaltkreise erforderlich - es gibt einen Milliamperemeter, einen leistungsstarken Shunt mit einem Widerstand in Hundertstel und Tausendstel Ohm. Sie sind parallel zueinander geschaltet - und die gesamte Anlage ist offen. Für Wechselstrom ist ein Verfahren mit einem Stromwandler erforderlich, der gemäß dem obigen Schema angeschlossen ist. Um zu verhindern, dass der Pfeil mit einer Frequenz von 50 oder mehr Hertz um Null der Skala schwankt, wird ein Diodengleichrichter verwendet. Dies ist eine Diode oder Diodenbrücke. Die Nennspannung der Diode muss hoch genug sein. So vermeiden Sie einen Stromausfall und einen späteren Ausfall des Geräts.

Skalenabschluss

Die Teilung der Galvanometerskala (kein fertiges Amperemeter) ist bedingt - sie hängt von folgenden Parametern ab:

  • das Gewicht des Pfeils und der Spule mit dem Emaille-Draht, der ihn trägt;
  • die Stärke des Magneten (oder der magnetisierenden Statorspule, wenn kein Permanentferritmagnet installiert war);
  • die Steifheit der Rückstellfeder;
  • die Klarheit des Pfeilausgleichers.

Je nachdem, welches Gerät anhand des Galvanometers - Amperemeter, Voltmeter oder Ohmmeter - zusammengebaut wird, erfolgt die Kalibrierung gemäß den Shunts und dem Schaltplan des Geräts.

Um das Gerät beispielsweise bei 15 Volt (Auto-Generator-Spannung) auf 15 Ampere zu kalibrieren, muss der Shunt einen Widerstand von 1 Ohm haben. Wenn der Ladestrom groß ist - um 75 A -, ist ein starkes Shunt-Element von 0,2 Ohm installiert. Die Korrektur für den Widerstand der Galvanometerwicklung ist in diesem Fall sehr gering - sie selbst ist mindestens hundertmal höher als die der Nebenschlussverbindung, und der Fehler eines solchen Amperemeter beträgt 0,2% oder weniger. Eine genaue Berechnung kann gemäß der obigen Formel unter Berücksichtigung des Widerstands der Galvanometerwicklung durchgeführt werden. Wenn es sich um hohe Ströme handelt, ist es nicht weniger logisch, eine Sicherung oder eine automatische Sicherung in Reihe mit dem Amperemeter in die Leistungsunterbrechung aufzunehmen - falls das Gerät aus dem Maßstab gerät.

Informationen zum ordnungsgemäßen Anschließen eines Amperemeter finden Sie im nächsten Video.