Amperomierz to urządzenie, które mierzy natężenie prądu płynącego w obwodzie elektrycznym, które często jest znaczne. Zgodnie z prawem Ohma, aby przepuścić większy prąd, amperomierz powinien mieć jak najmniejszy opór. Rozwiązaniem jest podłączenie bocznika równolegle do urządzenia zapewniającego tak małą wartość rezystancji.
Dlaczego potrzebny jest bocznik?
Bocznik to linia pasków (wzmocniona ścieżka na płycie) lub kawałek drutu o dość grubym przekroju, cewka o niskiej rezystancji (mniej niż 1 om) lub rezystor o mocy 10 watów lub więcej. Stosuje się go, gdy np. Amperomierz 10 A nie może zmierzyć np. 50 A prądu pobieranego przez urządzenia podłączone do obwodu zasilającego. W żargonie elektryków zjawisko to nazywane jest „niedoborem amperów na skali”. A raczej zakres pomiarów prądu na tym samym amperomierzu nie obejmuje tak dużych prądów.
Obliczanie rezystancji bocznika
Oprócz prawa Ohma dla odcinka obwodu - jego zerwania, w którym znajduje się amperomierz - brana jest również pod uwagę formuła Kirchhoffa. Całkowity prąd płynący w miejscu włączenia urządzenia jest równy sumie prądów przepływających przez sam amperomierz i jego bocznik.
Rezystancja amperomierza jest kilkakrotnie większa niż bocznika zewnętrznego. Prąd przepływający przez bocznik zewnętrzny jest kilkakrotnie większy niż prąd na samym amperomierzu.
W przypadku urządzenia cyfrowego, w którym zamiast głowicy pomiarowej zastosowano czujnik prądu i przetwornik analogowo-cyfrowy, rozkład prądów składających się na całkowity prąd w obwodzie nie zmienia się.
Obwód przełączający urządzenie
Amperomierz jest połączony szeregowo, aby otworzyć obwód. Ten ostatni można umieścić w dowolnym miejscu. Samo urządzenie pokazuje, ile amperów na godzinę zużywa ten obwód. Bocznik zewnętrzny jest również włączony szeregowo w obwód, ale okazuje się, że w tej samej szczelinie równolegle do samego amperomierza.
Czego możesz użyć?
Najlepiej jest użyć kawałka drutu lub drutu wykonanego z metalu lub stopu, który po podgrzaniu nieznacznie zmienia swój opór elektryczny. Bocznik będzie koniecznie podgrzewany - co najmniej do kilkudziesięciu stopni, ponieważ przepływa przez niego prąd jednostek i dziesiątek amperów. Eksperci zalecają stosowanie stopu manganiny. Drut (lub taśma) z manganiny jest uważany za najbardziej stabilny element elektryczny: jego współczynnik temperaturowy rezystancji jest 200 razy niższy niż w przypadku miedzi i 300 razy niższy niż w przypadku żelaza. Zastosowanie boczników miedzianych i stalowych może przenosić odczuwalny błąd przy znacznych prądach, które powodują ich nagrzewanie.
Ale dla zgrubnego oszacowania czasami używany jest wyprostowany spinacz do papieru lub kawałek drutu.
Jeśli mówimy o imponującym prądzie od setek do tysięcy amperów - na przykład na początku silnika KamAZ, gdzie prąd rozruchowy o wartości 500 lub więcej amperów jest wytwarzany w celu rozwinięcia wału silnika przez rozrusznik - prosty bocznik po prostu się tutaj stopi. Należy użyć cęgów prądowych - jest to mocniejsza wersja bocznika. To samo dzieje się w instalacjach elektrycznych i rozdzielnicach o wysokim napięciu, gdzie sumaryczny prąd odbiorców jest dość wysoki.
Co jest potrzebne?
Do produkcji bocznika oprócz drutu, drutów, dielektryka i łączników wymagane są następujące urządzenia.
- Gotowy miliamperomierz. Możesz również użyć galwanometru - głowicy pomiarowej bez wewnętrznych boczników, rezystorów i tak dalej.
- Zasilacz laboratoryjny zapewniający wymagane natężenie prądu. Można również zastosować akumulator samochodowy w obwodzie, z którym jest połączony szeregowo, na przykład reflektor 100/90 W oparty na żarówce. Jeśli nie ma takiego reflektora, możesz podłączyć kawałek cewki elektrycznej nichromu lub mocny rezystor ceramiczny na dziesiątki watów. Nie wolno zwierać bocznika z urządzeniem bez obciążenia.
- Podczas pracy z domową siecią oświetleniową - mostek diodowy prostownika (lub pojedyncze diody wysokiego napięcia) i dodatkowy wyłącznik 16 A, bezpieczniki na kilka amperów.
Napięcie jest podawane dopiero po poprawnym zmontowaniu obwodu.
Bocznik DIY
Nie zaleca się spiralnego nawijania drutu (lub drutu emaliowanego) - indukcyjność powstałej cewki zmniejszy dokładność amperomierza. Wadą bocznikowania cewki jest tłumienie udarów prądowych, zwłaszcza w przypadku dławionej (rdzeniowej) cewki. Jeśli kawałek drutu jest zbyt długi, umieść go w falistym wężu.
Każdy izolator nadaje się jako dielektryk - od ceramiki po tekstolit. Ponadto drut skręcony w postaci cewki może przegrzać dielektryk, który nie może wytrzymać podwyższonej temperatury - ponad 150 stopni -. I tylko ceramika i szkło hartowane są odporne na przegrzanie.
- Najpierw wycina się płytkę dielektryczną, w której wierci się otwory na śruby z podkładkami i nakrętkami. Materiał - tekstolit, getinax, drewno lub materiały kompozytowe.
- Aby zapewnić znaczną izolację ciepła drutu od płyty nośnej, na śrubach zamontowane są pierścienie ceramiczne. Po nich umieszczane są podkładki zaciskające drut.
- Aby zapobiec samoistnemu rozwijaniu się i wypadaniu drutu i drutów, podkładki sprężyste są umieszczone przed nakrętkami.
- Na koniec druty i końce drutów są wkładane między podkładki i dokręcane nakrętki.
Powstała część jest połączona równolegle z amperomierzem lub galwanometrem.
Ponowna kalibracja urządzenia
Nową kalibrację zaktualizowanego amperomierza zegarowego dla nowego bocznika należy wykonać w następujący sposób.
- Zdjąć przednią część obudowy (wziernik przyrządu) wraz z szybą.
- Podłącz jedną z żarówek o znanej mocy szeregowo z amperomierzem do akumulatora lub zasilacza sieciowego. Tak więc żarówki żarowe wskazują prąd w amperach i napięcie w woltach. Jeśli podłączysz panel LED lub reflektor, który na przykład wskazuje napięcie 12 V i moc 24 W, twój prąd roboczy wyniesie 2 A (moc podzielona przez napięcie zasilacza).
- Zaznacz kąt, pod jakim strzałka instrumentu odchyliła się, kropką z liczbą (w tym przypadku jest to 2).
- Najlepiej jest włączać te same żarówki lub reflektory równolegle względem siebie, za każdym razem zwiększając ich liczbę o jedną. Możesz więc „zaznaczyć” całą skalę amperomierza. Ta metoda jest dobra dla prądu przemiennego - skala amperomierza jest nieliniowa ze względu na wpływ częstotliwości prądu i spadek części napięcia na diodach. Znakowanie „na oko” lub za pomocą kątomierza (lub według już istniejącej „linijki” urządzenia), jak to często się dzieje w przypadku prądu stałego, nie zadziała. Lepiej grać ostrożnie i być dokładniejszym.
- Po zakończeniu znakowania zmontuj urządzenie i sprawdź, czy uchwyt bocznikowy jest mocno trzymany, czy styk elektryczny między nim a amperomierzem jest dobry. Jeśli pozwalają na to wymiary amperomierza, bocznik często wylewa się klejem epoksydowym, a następnie otrzymany element (w postaci pręta) przykleja się do tylnej ściany głowicy pomiarowej.
Amperomierz z nowym bocznikiem jest gotowy do użycia. Można podłączyć sondy lub cęgi prądowe.
Z wieloma bocznikami
Amperomierz również zrobi domowy kiloamperomierz. Tak więc z urządzenia 100-amperowego łatwo jest wykonać amperomierz na 2 kA. W praktyce jest mało prawdopodobne, aby wyższe wartości były potrzebne. Jeśli masz jeden amperomierz, wykonaj kilka przełączanych boczników. Nie ma potrzeby zmiany rozmiaru skali - wystarczy dobrać boczniki na 5, 10, 50, 100 i więcej amperów. Są one umieszczone w jednej zewnętrznej obudowie wraz z zaciskami wyjściowymi (dla sond) i przełącznikiem wielopozycyjnym przeznaczonym na te wartości prądu.
Tryby są oznaczone znacznikiem „x5”, „x10” i tak dalej. Gdy tryb jest jeden, a amperomierz jest konwertowany z jednego do dziesięciu amperów, to po lewej stronie litery „A” napisz „x10” mniejszą czcionką.
Przy wykonywaniu amperomierza wielomodowego przewody łączące przełącznik z bocznikami i przyrządem powinny być jak najkrótsze. Zbyt długie przewody podłączone do gotowego bocznika, który ma dokładną rezystancję i już skalibrowanego urządzenia, doprowadzą do zauważalnego błędu pomiaru - są połączone szeregowo z bocznikiem i urządzeniem i mają własną, choć bardzo niską rezystancję. Słaba jakość wyłącznika ze znacznie utlenionymi stykami doprowadzi do tego, że urządzenie po prostu zacznie „kłamać” - jego części pod napięciem i sprężynowa kulka zamykająca również wprowadzają opór pasożytniczy.
Amperomierze fabryczne są starannie kalibrowane, ledwo opuszczając linię montażową. Braki są brane pod uwagę, gdy wytwórnia przyrządów wypuszcza kolejną partię amperomierzy. Amperomierze ze znacznym błędem są odrzucane i wysyłane do recyklingu.
Jak obliczyć bocznik dla amperomierza, patrz poniżej.
