Как работят амперметрите?

Амперметрите (често наричани просто “амперметри”) са уреди, предназначени за измерване на електрически ток. Съществуват два основни типа – аналогови с традиционна стрелка и съвременни цифрови с LCD дисплей. И двата типа измерват постоянен ток (DC), но с допълнителни схеми могат да измерват и променлив ток (AC).

Аналогови амперметри

В сърцето на аналоговия амперметър се намира галванометър – чувствително устройство, състоящо се от подвижна бобина, свързана към входните клеми. Когато токът преминава през бобината, тя създава магнитно поле, което взаимодейства с постоянното магнитно поле на постоянен магнит в уреда. Спряващият механизъм (в spring) противодейства на получаващия се въртящ момент. При увеличаване на тока, спрингът се разтегля пропорционално, а стрелката, монтирана върху бобината, показва стойността на тока.

Работен обхват

Галванометърът е изключително чувствителен – обхватът му е от микрампери до няколко милиампера. За измерване на по-големи токове се използват комбинации от последователни и паралелни резистори, които разширяват обхвата на галванометъра.

Цифрови амперметри

Цифровите уреди разчитат на полупроводникова електроника. Основната им схема включва цифров волтметър, свързан към калибриран токов шънт. Шънтът има много малко съпротивление – по-голямата част от тока минава през него, а волтметърът измерва малкото напрежение, падащо върху шънта. Това напрежение е пропорционално на тока. Чрез аналогово‑цифров преобразувател и друга цифрова логика стойността се преобразува в цифров код, който се изобразява на дисплея.

Измерване на променлив ток

Посоката на отклонение на бобината в галванометъра зависи от поляритета на тока, затова променливият ток (който постоянно сменя посоката) не се регистрира. За да измери AC, амперметърът трябва да има мостов ректификационен елемент, който преобразува входния ток в DC. По този начин отклонението е винаги в една и съща посока. Цифровите амперметри също използват ректификатори, за да могат да показват стойност за AC.

Амперметри с клампа (Clamp‑On)

Традиционните амперметри се включват директно в електрическата верига. Амперметрите с клампа имат специален зонд, който се затваря около проводника и позволява измерване без прекъсване на веригата. Точността им е по‑ниска, но са удобни за бързи измервания или при високи токове/напрежения. Някои клампи използват магнитно свързване и измерват само AC, докато други са снабдени със сензори на Хол, които реагират и на DC.