Ampérmetr

Ampérmetr je zařízení k měření velikosti protékajícího elektrického proudu, který je na ukazateli přístroje vyjádřen v ampérech nebo odvozených jednotkách.

Schematická značka ampérmetru

Měření proudu

Ampérmetr připojený sériově k zátěži

Ampérmetr se zapojuje vždy do série s měřenou části obvodu - měří se proud protékající daným místem. Měřicí ústrojí každého reálného ampérmetru má nenulový 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. Ideální ampérmetr tak má nulový vnitřní odpor ${\displaystyle R_{i}}$. Reálně mají ampérmetry vnitřní odpor řádově v desetinách až setinách ohmů.^[1]

Změna rozsahu ampérmetru

Při měření větších proudů se může k ampérmetru zapojit paralelně tzv. boční odpor neboli bočník ${\displaystyle R_{B}}$. Jeho odpor musí být takový, aby proud ampérmetrem ${\displaystyle I_{A}}$ nepřekročil povolenou velikost. Pro měřený proud platí, že ${\displaystyle I=I_{B}+I_{A}}$. Velikost bočního odporu je tak dána vzorcem:

${\displaystyle R_{B}={\frac {R_{i}}{(n-1)}}}$,^[2]

kde ${\displaystyle n}$ vyjadřuje kolikrát byl rozsah zvýšen (jde o poměr měřeného proud a proud ampérmetrem; ${\displaystyle n={\frac {I}{I_{A}}}}$)

Ampérmetr v závislosti na své konstrukci měří buď proud ${\displaystyle I_{A}}$ jím procházející, nebo se může jednat o voltmetr měřící úbytek napětí na bočníku se známým odporem ${\displaystyle R_{A}}$ (odtud je možné z Ohmova zákona vypočítat proud). 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.

Rozdělení ampérmetrů podle měřicího ústrojí

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

Magnetoelelektrické ampérmetry

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 proudové kompenzátory a přístroje s termokřížem, u kterých se termočlánkem snímá teplota odporu. Velmi často v technické praxi používané jsou tzv. klešťové ampérmetry, které stačí nasadit na vodič a není nutné rozpojovat obvod. Tyto přístroje využívají principu Hallovy sondy k snímání magnetického pole vytvářeného v okolí vodiče protékajícím proudem.

Galerie

• 
  Historický nákres ampérmetru, 1911
• 
  Starší analogový ampérmetr s nulou uprostřed stupnice
• 
  Panelový analogový ampérmetr
• 
  Digitální klešťový ampérmetr z produkce společnosti Fluke
• 
  Analogový klešťový ampérmetr
• 
  Měření malým klěšťovým ampérmetrem

Odkazy

Literatura

• autor neuveden: Elektrotechnická měření, BEN - technická literatura, Praha 2002, ISBN 978-80-7300-022-6

Reference

1. Měření elektrického proudu [online]. 2006-01-27 [cit. 2022-11-19]. Dostupné online.
2. ŠIROKÝ, Petr. Měření elektrických veličin, Změna rozsahu – bočník [online]. Benešov: Integrovaná střední škola technická, 2013-04-01 [cit. 2022-11-19]. Dostupné online.

Související články

• Galvanometr
• Voltmetr

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu ampérmetr na Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo ampérmetr ve Wikislovníku
• Bočník, co to je? - http://elektrika.cz/…