Ampermetrul

Ampermetrul

Definitia ampermetrului

Un aparat de masura conceput special pentru masurarea valorii curentului electric (in amperi), poarta numele de ampermetru.

Introducerea rezistorilor de sunt

La proiectarea ampermetrelor, rezistorii de multiplicare (rezistori de sunt in acest caz) se vor conecta in paralel si nu in serie, precum era cazul voltmetrelor. Asta datorita faptului ca dorim o divizare a curentului, nu a tensiunii, iar un divizor de curent se realizeaza prin rezistori conectati in paralel.

Considerand aceiasi deplasare precum in cazul voltmetrului, putem observa ca un astfel de aparat este destul de limitat, deplasarea maxima realizandu-se pentru un curent de doar 1 mA.

Odata cu extinderea plajei de valori ale aparatului de masura, trebuie sa modificam si scala valorilor pentru a reflecta aceasta modificare. De exemplu, pentru un ampermetru a carei valoare maxima masurata poate atinge 5 A, deplasarea indicatorului fiind aceiasi, va trebui sa modificam marcajul astfel: 0 A in partea stanga si 5 A in partea dreapta, in loc de 0 mA si 1 mA.

Dupa ce ne-am hotarat ca vrem sa extindem domeniul maxim la 5 A, vom trece la determinarea rezistentei de suntare. Aceasta va asigura o valoare maxima a curentului prin dispozitivul de detectare propriu-zis de maxim 1 mA si nu de 5 A (in situatia in care curentul printre cele doua sonde nu depaseste nici el valoarea de 5 A).

Putem introduce datele cunoscute intr-un tabel, pentru usurarea calculelor.

Din valorile cunoscute, putem determina caderea de tensiune pe aparatul de masura, aplicand legea lui Ohm (E = IR).

Circuitul de fata este un circuit paralel, prin urmare, caderile de tensiune pe sunt, pe sistemul de detectare a deplasarii, precum si intre cele doua sonde ale aparatului de masura, trebuie sa fie egale.

Stim de asemenea ca prin sunt, curentul trebuie sa fie egal cu diferenta dintre curentul total (5 A) si curentul deplasarii (1 mA), datorita adunarii curentilor de ramuri in configuratia paralel.

Aplicand apoi legea lui Ohm (R = E / I), determinam rezistenta de sunt necesara.

Desigur, in realitate, rezistenta de sunt se regaseste in interiorul aparatului de masura.

Selectarea domeniului de valori

La fel ca si in cazul voltmetrelor, pot exista mai multe valori ale curentilor de deplasare maxima. Acest lucru se realizeaza prin introducerea in circuit a unui numar suplimentar de rezistori de sunt. Selectarea lor se realizeaza printr-un comutator (selector) multi-polar.

Observam ca rezistorii sunt conectati in paralel cu aparatul de masura, si nu in serie precum in cazul voltmetrului. Selectorul cu cinci pozitii realizeaza contact doar cu cate un rezistor pe rand. Marimea fiecarui rezistor este diferita si conforma cu deplasarea maxima a domeniului respectiv de valori, bazandu-se pe caracteristicile sistemului de detectare al deplasarii (1 mA, 500 Ω).

Valoarea fiecarui rezistor se determina prin aceiasi metoda, luand in considerare curentul total, deplasarea maxima si rezistenta interna. Pentru un ampermetru cu un domeniu de valori maxim de 100 mA, 1 A, 10 A, respectiv 100A, rezistentele de sunt sunt conform figurii alaturate.

Aceste rezistente de sunt sunt extrem de mici! Pentru a atinge astfel de rezistente, rezistori de sunt ai ampermetrelor trebuie realizati de cele mai multe ori printr-o comanda speciala din conductori cu diametru relativ mare sau din placi metalice solide.

Trebuie sa fim atenti insa la puterea disipata in aceasta situatie. Fata de voltmetru, curentul prin rezistorii unui ampermetru sunt destul de mari. Daca acei rezistori nu sunt proiectati corespunzator, se pot incalzi si distruge, sau, in cel mai "fericit" caz, isi pot pierde acuratetea prin incalzire excesiva. Pentru exemplul precedent, puterea disipata pentru valoarea maxima a deplasarii, in valori aproximative, este urmatoarea:

Un rezistor de 1/8 W este suficient pentru R₄, unul de 1/2 W pentru R₃ si unul de 5 W pentru R₂. Totusi, rezistorii isi mentin acuratetea pentru o perioada mult mai indelungata de timp daca nu functioneaza foarte aproape de valoarea maxima admisa; prin urmare, o supra-dimensionare a rezistorilor R₂ si R₃ ar fi binevenita. Dar, rezistorii de precizie cu o putere nominala de 50 W sunt extrem de rari si de scumpi. Singura modalitate este realizarea la comanda a acestora.

Masurarea curentului cu voltmetrul

In unele cazuri, rezistorii de sunt sunt utilizati in combinatie cu voltmetre cu rezistenta de intrare ridicata pentru masurarea curentilor. Curentul prin voltmetru va fi suficient de mic pentru a-l putea neglija, iar rezistenta de sunt poate fi dimensionata in functie de numarul de volti sau milivolti produsi pentru fiecare amper de curent.

De exemplu, daca rezistorul de sunt din figura de mai sus ar fi dimensionat la o valoare de exact 1 Ω, pentru fiecare crestere de un amper, caderea de tensiune la bornele acestuia va creste cu un volt. Indicatia voltmetrului va putea fi considerata ca fiind direct legata de valoarea curentului prin sunt. Pentru valori foarte mici ale curentului, rezistenta de sunt trebuie sa fie mare pentru a putea genera tensiuni mai mari pentru fiecare unitate de curent, extinzand astfel gama valorilor masurate cu voltmetrul spre marimi foarte mici. Aceasta metoda de masurare este des intalnita in aplicatiile industriale. Desigur, in acest caz, scala voltmetrului poate fi modificata/inlocuita pentru a putea citi direct valorile curentului.

Utilizarea unui rezistor de sunt in combinatie cu un voltmetru poate simplifica operatiile de masurare ale curentilor, atunci cand acestea sunt dese, In mod normal, atunci cand masuram curentul dintr-un circuit cu ampermetrul, circuitul trebuie intrerupt (deschis), iar ampermetrul conectat intre cele doua capete libere inchizand astfel din nou circuitul.

Daca avem un circuit in care aceasta operatie trebuie realizata des, sau daca dorim simplificarea procesului de masura, putem plasa permanent un rezistor de sunt intre cele doua capete ramase libere dupa deschiderea circuitului. Curentul poate fi masurat de acum incolo cu ajutorul unui voltmetru, fara a necesita intreruperea circuitului la fiecare masuratoare.

Desigur, dimensiunea suntului trebuie sa fie suficient de mica pentru a nu afecta functionarea normala a circuitului in care este introdus. Va exista o mica eroare de masura datorita prezentei suntului, dar aceasta se incadreaza in limite acceptabile.