Invloed ampèremeter op gemeten circuit

Net als voltmeters hebben ampèremeters de neiging om de hoeveelheid stroom in de circuits waarop ze zijn aangesloten te beïnvloeden. In tegenstelling tot de ideale voltmeter heeft de ideale ampèremeter echter geen interne weerstand, om zo min mogelijk spanning te laten dalen als er stroom doorheen vloeit.

Merk op dat deze ideale weerstandswaarde precies het tegenovergestelde is van die van een voltmeter. Bij voltmeters willen we dat er zo min mogelijk stroom uit het te testen circuit wordt getrokken. Met ampèremeters willen we dat er zo min mogelijk spanning wegvalt terwijl er stroom wordt geleid.

Hier is een extreem voorbeeld van het effect van een ampèremeter op een circuit:

Als de ampèremeter van dit circuit is losgekoppeld, zou de stroom door de weerstand van 3 666,7 mA zijn en zou de stroom door de weerstand van 1,5 1,33 ampère zijn. Als de ampèremeter echter een interne weerstand van 1/2 Ω had en hij in een van de takken van dit circuit zou worden gestoken, zou zijn weerstand de gemeten takstroom ernstig beïnvloeden:

Nadat de weerstand van de linkertak effectief is verhoogd van 3 Ω naar 3,5 Ω, geeft de ampèremeter 571,43 mA aan in plaats van 666,7 mA. Het plaatsen van dezelfde ampèremeter in de rechter tak zou de stroom nog sterker beïnvloeden:

Nu is de stroom van de rechter aftakking 1 ampère in plaats van 1.333 ampère, vanwege de toename van de weerstand die wordt gecreëerd door de toevoeging van de ampèremeter aan het stroompad.

Bij gebruik van standaard ampèremeters die in serie zijn geschakeld met het circuit dat wordt gemeten, is het misschien niet praktisch of mogelijk om de meter opnieuw te ontwerpen voor een lagere ingangsweerstand (lead-to-lead). Als we echter een waarde van de shuntweerstand zouden selecteren om in het circuit te plaatsen voor een stroommeting op basis van spanningsval, en we hadden de keuze uit een breed scala aan weerstanden, zou het het beste zijn om de laagste praktische weerstand voor de toepassing te kiezen . Elke meer weerstand dan nodig en de shunt kan het circuit nadelig beïnvloeden door overmatige weerstand in het stroompad toe te voegen.

Een ingenieuze manier om de impact die een stroommeetapparaat op een circuit heeft te verminderen, is door de circuitdraad te gebruiken als onderdeel van de beweging van de ampèremeter zelf. Alle stroomvoerende draden produceren een magnetisch veld waarvan de sterkte recht evenredig is met de sterkte van de stroom. Door een instrument te bouwen dat de sterkte van dat magnetische veld meet, kan een contactloze ampèremeter worden geproduceerd. Zo'n meter kan de stroom door een geleider meten zonder zelfs maar fysiek contact te hoeven maken met het circuit, laat staan ​​de continuïteit te onderbreken of extra weerstand in te voegen.

Clamp-on ampèremeters

Ampèremeters van dit ontwerp heten "clamp-on "meters omdat ze "kaken" hebben die kunnen worden geopend en vervolgens rond een circuitdraad kunnen worden vastgezet. Stroomtangen zorgen voor snelle en veilige stroommetingen, vooral op industriële circuits met een hoog vermogen. Omdat er in het te testen circuit geen extra weerstand is ingebracht door een stroomtang, wordt er geen fout veroorzaakt bij het uitvoeren van een stroommeting.

Het eigenlijke bewegingsmechanisme van een ampèremeter met stroomtang is vrijwel hetzelfde als voor een ijzeren schoepinstrument, behalve dat er geen interne draadspoel is om het magnetische veld te genereren. Modernere ontwerpen van stroomtangen maken gebruik van een klein magnetisch velddetectorapparaat dat een Hall-effectsensor wordt genoemd om de veldsterkte nauwkeurig te bepalen.

Sommige klemmeters bevatten elektronische versterkerschakelingen om een ​​kleine spanning te genereren die evenredig is met de stroom in de draad tussen de kaken, die kleine spanning die is aangesloten op een voltmeter voor gemakkelijke uitlezing door een technicus. Zo kan een klemeenheid een accessoire zijn voor een voltmeter, voor stroommeting.

Magnetic-field-sensing Ampèremeter

Een minder nauwkeurig type ampèremeter met magnetische velddetectie dan de klemtype wordt weergegeven op de volgende foto:

Het werkingsprincipe van deze ampèremeter is identiek aan de klemstijl van de meter:het cirkelvormige magnetische veld rond een stroomvoerende geleider buigt de naald van de meter af en produceert een indicatie op de schaal. Merk op dat er twee huidige schalen op deze specifieke meter zijn:+/- 75 ampère en +/- 400 ampère.

Deze twee meetschalen komen overeen met de twee sets inkepingen aan de achterkant van de meter. Afhankelijk van in welke reeks inkepingen de stroomvoerende geleider is gelegd, zal een bepaalde sterkte van het magnetische veld een ander effect hebben op de naald. In feite werken de twee verschillende posities van de geleider ten opzichte van de beweging als twee verschillende bereikweerstanden in een ampèremeter met directe verbinding.

BEOORDELING:

• Een ideale ampèremeter heeft geen weerstand.
• Een "clamp-on" ampèremeter meet de stroom door een draad door de sterkte van het magnetische veld eromheen te meten in plaats van deel uit te maken van het circuit, waardoor het een ideale ampèremeter is.
• Clamp-on meters zorgen voor snelle en veilige stroommetingen, omdat er geen geleidend contact is tussen de meter en het circuit.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad voor basis ampèremeter