Ampérmetr

magnetoelelektrické ampérmetry

Nákres magnetoelektrického přístroje. Pružina se stará o návrat ručky do původní polohy.

Základním prvkem je permanentní magnet a otočná cívka. Funkce je založena na využití sil působících v magnetickém poli na cívku, kterou protéká proud. Nachází-li se vodič protékaný elektrickým proudem v magnetickém poli, působí na něj síla, která způsobí natočení cívky. Natočení cívky způsobí natočení ručky přístroje, která je s cívkou spojena.

• vlastnosti:
  • používají se pro měření stejnosměrných proudů ve velmi širokých rozsazích (μA až kA)
  • rozlišují polaritu proudu
  • při měření je nejvýznamnějším rušivým vlivem teplota
  • permanentní magnet v měřicí soustavě má velmi silné vlastní magnetické pole, proto je vliv cizích elektromagnetických polí zanedbatelný

elektrodynamické ampérmetry

Princip podobný jako u magnetoelektrických ampérmetrů, místo permanentního magnetu je použita pevná cívka. U miliampérmetrů do proudu přibližně 400 mA se cívky zapojují do série, takže jimi protéká stejný proud. U ampérmetrů pro větší proudy nemůže tento proud protékat otočnou cívkou(je vinuta ze slabého drátu), proto se používá paralelně zapojení cívek, kdy se do série s otočnou cívkou zařadí předřadný odpor R, který omezí proud touto cívkou.

• vlastnosti:
  • lze s nimi měřit stejnosměrné i střídavé proudy

feromagnetické ampérmetry

Princip je založený na silovém působení dvou feromagnetických plíšků, které jsou v magnetickém poli cívky. Přístroj se skládá z pevné válcové cívky, na vnitřní straně je umístěn pevný plíšek. Druhý plíšek je umístěný na hřídelce otočného ústrojí. Protéká-li cívkou proud, plíšky se vlivem magnetického pole souhlasně zmagnetizují. Začnou se odpuzovat, pohyblivý se začne pevnému vzdalovat a tím natáčí ručku.

• vlastnosti:
  • jsou jednoduché, levné
  • pracují se slabým vlastním polem, proto jsou náchylné na vliv cizích elektromagnetických polí a je třeba je stínit
  • mají velkou přetížitelnost, protože proud prochází pouze jednou cívkou, která je dobře chlazená

digitální ampérmetry

Na tzv. snímacím rezistoru je zaznamenávána velikost úbytku napětí, která je úměrná protékajícímu proudu. Napěťový průběh je potom digitalizován a převeden do údaje na displeji.

• vlastnosti:
  • jsou frekvenčně omezené kvantovací rychlostí digitalizačního obvodu
  • můžeme s ním měřit i malé proudy (řádově μA)
  • malé ztráty

další přístroje pro měření proudu

Mezi další přístroje patří například převodník s Hallovou sondou, proudové kompenzátory a přístroje s termokřížem, u kterých se termočlánkem snímá teplota odporu

Měřicí ústrojí každého reálného ampérmetru má elektrický odpor. Samotné zapojení ampérmetru způsobí snížení proudu protékajícího obvodem a vytvoření napěťového úbytku na vnitřním odporu ampérmetru. Při měření se tak dopouštíme chyb. U ampérmetru se udává U_max[mV], což je úbytek na proudové cívce při maximální výchylce.

Při měření větších proudů se může k ampérmetru zapojit paralelně tzv. bočník RB. Jeho odpor musí být takový, aby ampérmetrem procházel jen proud povolené velikosti. Pro měřený proud platí, že I = IB + IA. Ampérmetr v závislosti na své konstrukci měří buď proud IA jím procházející, nebo se může jednat o voltmetr měřící úbytek napětí na bočníku se známým odporem RB (odtud je možné z Ohmova zákona vypočítat proud).

${\displaystyle R_{B}=R_{A}{1 \over (n-1)}}$, kde n vyjadřuje, kolikrát chceme změnit rozsah ampérmetru.

Jiný způsob změny rozsahu u střídavých ampérmetrů je použití tzv. měřicího transformátoru proudu (MTP), což má široké uplatnění v silnoproudé elektrotechnice (měření a snímání velkých proudů). Tento způsob umožňuje oddělit od sebe galvanicky měřené obvody a např. vlastní měřicí přístroje umístit ve velkých vzdálenostech od MTP.