Амперметр представляет собой электроизмерительный прибор, предназначенный для определения силы тока в электрической цепи. С момента своего изобретения в середине XIX века он стал незаменимым инструментом в энергетике, промышленности и сфере обслуживания электронной техники. Изначально амперметры использовались преимущественно в энергетических системах, но уже к началу XX века их применение расширилось на другие отрасли. Особенно широкое распространение в бытовом сервисе, например, в мастерских по ремонту телевизоров и радиоаппаратуры, они получили во второй половине XX века.
Сферы применения и эволюция конструкций
Сегодня амперметры остаются критически важными устройствами в энергоснабжении (для жилых, социальных и промышленных объектов), электротехнической и электронной промышленности, а также в сервисных службах, занимающихся ремонтом бытовой техники, радиоприемников и другой аппаратуры. В первой половине XX века был популярен многодиапазонный амперметр, который позволял измерять ток в разных диапазонах за счет ступенчатого переключения. Простейшие схемы с переключением шунтов (сопротивлений Rn1, Rn2, Rn3) используются редко. На практике чаще применяются более совершенные приборы, собранные по схеме с шунтом Айртона.
Принципы работы и точность измерений
В простых схемах переходное сопротивление контакта (Rp), включенное последовательно с низкоомным шунтом (Rn), может вносить существенные погрешности в измерения. Многодиапазонный амперметр, построенный по схеме Айртона, лишен этого недостатка, так как в ней исключено влияние переходных сопротивлений контактов, что обеспечивает более высокую точность. Такие приборы могут использоваться как самостоятельные устройства, так и в составе комбинированных измерительных комплексов.
Электромагнитные амперметры
Отдельного внимания заслуживают амперметры электромагнитной системы, широко применяемые в энергетике и промышленности. Их работа основана на измерительном механизме электромагнитного типа, который позволяет измерять как постоянный, так и действующее значение переменного тока. Опыт эксплуатации показал, что для расширения диапазона измерений на переменном токе шунты не подходят; вместо этого используется трансформатор тока. Разные поддиапазоны достигаются за счет нескольких выводов обмотки катушки, создающей поле, что, однако, требует индивидуальной шкалы для каждого поддиапазона.
К достоинствам электромагнитных амперметров относятся высокая перегрузочная способность (токовые перегрузки лишь насыщают сердечники) и возможность изменения характера шкалы (от квадратичной до почти линейной) путем специального подбора формы катушки и сердечников. Однако их полное сопротивление растет с увеличением частоты, поэтому они эффективны лишь в относительно низкочастотном диапазоне. Для надежной работы такие приборы требуют экранирования от внешних электромагнитных полей. По сравнению с магнитоэлектрическими системами, электромагнитные амперметры потребляют больше энергии, что определяет их преимущественное использование в силовой электротехнике.
Амперметр в комбинированных методах измерений
В электротехнике амперметры часто работают в паре с другими приборами, составляя основу косвенных методов измерений:
1) Метод амперметра и вольтметра для определения сопротивления, мощности на постоянном или переменном токе.
2) Метод амперметра, вольтметра и частотомера для измерения параметров конденсаторов и бессердечниковых катушек с малыми потерями.
3) Метод амперметра, вольтметра, частотомера и ваттметра для определения параметров конденсаторов с потерями, катушек с сердечниками, реактивной мощности и коэффициента мощности.
В России амперметры производятся по заказам потребителей под различными маркировками, например, А-1,5/50; А-3/100 и другие.