Амперметр

Амперметр, прибор для измерения силы тока в электрич. цепи. А. включается последовательно с источником тока. По конструкции и принципу действия различают:

1. А. с неподвижным постоянным магнитом, основанные на действии поля, создаваемого постоянным магнитом, на подвижную катушку, по которой проходит ток. Угол отклонения а рамки пропорционален силе протекающего тока I. А. этого типа принадлежат к числу апериодических приборов (смотрите Измериупелъ-ные приборы), устанавливающихся в конечном положении почти без колебаний, что объясняется индуктированием токов Фуко (торможение) в рамке прибора. Применяются при измерениях постоянного тока. Достоинства: точность показаний до 0,1%, равномерность шкалы, апериодичность, независимость показаний от влияния внешних магнитных полей. Н е-достатки: постепенное ослабление магнитных свойств постоянного магнита и дороговизна прибора.

2. А. э лектродинамические. Измеряемый ток проходит последовательно через две катушки, взаимное притяжение

Фигура 1.

к-рых пропорционально квадрату силы тока. Обыкновенно одна катушка бывает неподвижной, а другая вращается. А. этого типа дают одинаковые показания при постоянном и при переменном токе и потому м. б. градуированы постоянным током. Электродинамические А. выполняются в трех видах: без железа, с железной защитой и с железным ярмом (ферродинамические А.). А. без железа применяются преимущественно для лабораторных измерений. Ферродинамические А. применяются в качестве прочных технических приборов достаточной точности (погрешность < 1%).

3. А. с подвижным железом. Сердечник В из мягкого железа втягивается соленоидом S (фигура 1) при прохождении через него тока. Втя- -

гивающая сила f сердечника пропорциональна квадрату силы тока 1 в —*-

подвижной катушке: f=Cl^z (G—постоян-ный коэфф., зависящий от размеров соленоида и сердечника). Т. о. по продольному перемещению сердечника можно судить о силе тока, протекающего по соленоиду. Т. к. всегда f^O, то А. с подвижным железом пригодны для измерений как постоянного, так и переменного токов; но для переменного тока кажущееся сопротивление прибора Z=)/r^z-Y{(uL)^z больше его омического сопротивления г при постоянном токе; поэтому А. специально градуируются на каждый род тока. А. этого типа находят весьма широкое применение в грубых промышленных измерениях вследствие своей простоты в конструктивном отношении и дешевизны по сравнению с более точными лабораторными приборами.

4. А. тепловые. Принцип действия тепловых А. основан на увеличении длины или на прогибе проводника от нагрева под действием проходящего по нему электрического тока. Зависимость между силой тока I, протекающего по проводнику, и его удлинением Я выражается ф-лой l^z—Cl, где С—коэфф., зависящий от сопротивления проводника, его длины и коэфф-та линейного расширения. Наиболее распространенным А. этого типа является А. фирмы Гартман и Браун, состоящий из платино-серебряной или платиноиридиевой проволоки АВ (фигура 2), по которой проходит измеряемый ток. К середине проволоки АВ припаяна другая проволока 6, которая оттягивается посредством кокона с пружиной f влево. Кокон с перекинут через блок, соединенный со стрелкой z. От нагревания проходящим током проволока АВ удлиняется, b оттягивается пружиною f (пунктирные линии) влево, а кокон вращает блок со стрелкою вправо. Апериодичность прибора достигается токами Фуко,

индуктируемыми в соединенном со стрелкой алюминиевом диске, помещенном для этой цели в прибор. Достоинства: пригодность для измерений как постоянного, так и перемен-_ш ного токов, независимость показаний от влияния внешних магнитных полей и от частоты тока и апериодичность. Недостатки: небольшая точность показаний, Фигура з. чувствительность к пе регрузкам, наконец, зависимость показаний от t° окружающей среды и дороговизна прибора.

5. А. индукционные. Служат исключительно для измерений переменного тока. По принципу действия разделяются на две группы:

а) А. с электромагнитным экраном. Если перед электромагнитом М (фигура 3), питаемым током, расположить медный диск В, то в этом диске будут индуцироваться замыкаемые на себя токи Фуко, сдвинутые по фазе на 180^еотносительно тока "в обмотке электромагнита. Эти токи, притягиваясь один к другому, создадут вращающий момент для диска.

Если на оси диска поместить пружину, то диск вращаться не будет, а лишь повернется на угол, соответствующий величине тока, проходящего по обмотке электромагнита. Д о -стоинства: точность пока- ^ заний, простота и надежность ~ конструкции, а-нечувствитель- Фигура 4.

ность к перегрузкам. Недостатки: зависимость показаний от частоты тока и от t° окружающей среды. б) А. с вращающимся магнитным полем (Феррариса). Имеют одну обмотку АА (фигура 4), состоящую из небольшого числа витков толстой проволоки, включенную в цепь последовательно, и вторую В В — из большого числа оборотов тонкой проволоки, включенную параллельно. Сдвиг фаз в 90° между токами в толстой и тонкой обмотках достигается соответствующим подбором значений без-индукционного сопротивления В, включенного для этой цели последовательно с толстой обмоткой, и индукционной катушки L, включенной последовательно с тонкой обмоткой (фигура 5).

Шунтирование А. Во избежание употребления очень толстой, а следовательно, и более жесткой проволоки для

свивки обмотки А. при измерениях больших токов, применяются косвенные измерения, основанные на том, что часть измеряемого тока проходит через параллельно включенное небольшое со-противление— шунт, изготовляемый обычно из металлическ., Константиновой ленты. Зная сопротивление обмотки А. и сопротивление шунта, можно определить силу и змеряемого Фигура 5. тока. Шунтиро ванный А. может быть употребляем лишь с соответствующим ему шунтом, поэтому во избежание "неправильных включений шунт снабжается тем нее номером, что и номер А.

В цепях высокочастотного тока (радио-технич.установки) шунтирование применить затруднительно, т. к. сопротивление шунта возрастает с увеличением частоты и при больших частотах значительное изменение кажущегося сопротивления шунта делает невозможным правильное измерение тока. В таких цепях обычно применяют следующие методы:

а) обходятся без шунта, ослабляя ток в приборе разветвлением его на ряд параллельных ветвей, или (в А. до 1 А) используют только одну проволоку;

б) применяют индуктивный или емкостный шунт, выбирая такие соотношения R, L и С, чтобы:

а) при

-i=_лГё1 г, V Ы

+<ο²ζν

+ШД,¹

(индуктивный

шунт) В было тогда ц : ц=L₂: L_r, и

Ra*+-

β) при

ДгЧ

U>²(V

(емкостный

шунт) В

было <

иГС’

тогда h : i₂=С_г: С₂,

в обоих случаях зависимость от частоты исключается;

в) устраивают А. барабанного типа (фигура 6), при котором ток проходит по всем ленточкам равномерно, а в приведении в движение стрелки амперметра участвует лишь одна ленточка;

г) для измерения слабых радиочастотных токов применяют термопарные А. и миллиамперметры; это приборы, показания которых зависят от изменения в термодвижущей силе, возникающей в термоэлементе (смотрите), нагреваемом измеряемым током;

д) для измерения слабых токов употребляют также термоэлементы в сочетании с гальванометрами и термогальванометры.

При измерениях с приборами групп (г) и (д) особое внимание следует обращать на сохранение постоянства тепловых условий в окружающем А. пространстве.

А. для измерений в цепи переменного тока с нагрузкой больше 500 А включаются в цепь при помощи т. н. измерительных трансформаторов (смотрите), или трансформаторов тока, играющих роль шунта. Трансформатор тока может заметным образом влиять на точность показаний включаемого через него А. Во избежание этого, к трансформатору предъявляют требования постоянства коэфф-та трансформации и приближения к нулю сдвига фаз между токами в первичной и вторичной обмотках; это до-

Фигура 6.

стигается применением хорошо расслоенного железа с высокими магнитными свойствами и устройством сердечника трансформатора с минимальным рассеянием магнитного потока. Поэтому при включении А. переключатель снабжается добавочным приспособлением, замыкающим вторичную обмотку трансформатора иа короткое, когда он отключается от А., для того чтобы трансформатор не работал с иеиагруженной вторичной обмоткой.

Лит.: Ермаков В. Д., Электрические измерения, вып. 3, М., 1925; 3 акр ж ев с кий В., Электрич. измерения, СПБ., 1901; Карпов В. А., Электрич. измерит, приборы, М., 1927. А. Романов.