Einfluss des Amperemeters auf den gemessenen Stromkreis

Genau wie Voltmeter neigen Amperemeter dazu, die Stromstärke in den Stromkreisen zu beeinflussen, an die sie angeschlossen sind. Im Gegensatz zum idealen Voltmeter hat das ideale Amperemeter jedoch keinen Innenwiderstand, damit beim Stromfluss so wenig Spannung wie möglich abfällt.

Beachten Sie, dass dieser ideale Widerstandswert dem eines Voltmeters genau entgegengesetzt ist. Bei Voltmetern möchten wir, dass dem zu prüfenden Stromkreis so wenig Strom wie möglich entnommen wird. Bei Amperemetern möchten wir, dass beim Leiten von Strom so wenig Spannung wie möglich abfällt.

Hier ist ein extremes Beispiel für den Einfluss eines Amperemeters auf einen Stromkreis:

Wenn das Amperemeter von diesem Stromkreis getrennt ist, würde der Strom durch den 3 Widerstand 666,7 mA betragen und der Strom durch den 1,5 Ω Widerstand würde 1,33 Ampere betragen. Wenn das Amperemeter jedoch einen Innenwiderstand von 1/2 hätte und in einen der Zweige dieses Stromkreises eingefügt würde, würde sein Widerstand den gemessenen Zweigstrom ernsthaft beeinflussen:

Nachdem der linke Zweigwiderstand effektiv von 3 auf 3,5 erhöht wurde, zeigt das Amperemeter 571,43 mA statt 666,7 mA an. Die Platzierung desselben Amperemeters im rechten Zweig würde den Strom noch stärker beeinflussen:

Jetzt beträgt der Strom im rechten Zweig 1 Ampere anstelle von 1,333 Ampere, aufgrund des Widerstandsanstiegs, der durch das Hinzufügen des Amperemeters in den Strompfad entsteht.

Bei Verwendung von Standard-Amperemetern, die in Reihe mit dem zu messenden Stromkreis geschaltet werden, ist es möglicherweise nicht praktikabel oder möglich, das Messgerät für einen niedrigeren Eingangswiderstand (Leitung-zu-Leitung) umzugestalten. Wenn wir jedoch einen Shunt-Widerstandswert auswählen würden, der in die Schaltung für eine Strommessung basierend auf dem Spannungsabfall eingefügt werden soll, und wir aus einem breiten Widerstandsbereich wählen könnten, wäre es am besten, den niedrigsten praktischen Widerstand für die Anwendung zu wählen . Wenn der Widerstand höher als erforderlich ist, kann der Shunt den Stromkreis negativ beeinflussen, indem er einen übermäßigen Widerstand im Strompfad hinzufügt.

Eine geniale Möglichkeit, die Auswirkungen eines Strommessgeräts auf einen Stromkreis zu reduzieren, besteht darin, den Stromkreisdraht als Teil der Amperemeterbewegung selbst zu verwenden. Alle stromdurchflossenen Drähte erzeugen ein Magnetfeld, dessen Stärke im direkten Verhältnis zur Stromstärke steht. Durch den Bau eines Instruments, das die Stärke dieses Magnetfelds misst, kann ein berührungsloses Amperemeter hergestellt werden. Ein solches Messgerät ist in der Lage, den Strom durch einen Leiter zu messen, ohne dass ein physischer Kontakt mit dem Stromkreis hergestellt werden muss, geschweige denn der Durchgang unterbrochen oder ein zusätzlicher Widerstand eingefügt werden muss.

Klemm-Amperemeter

Amperemeter dieser Bauart werden „clamp-on . genannt “ Meter, weil sie „Klauen“ haben, die geöffnet und dann um einen Stromkreisdraht befestigt werden können. Stromzangen mit Stromzange ermöglichen schnelle und sichere Strommessungen, insbesondere an Hochleistungs-Industriestromkreisen. Da in den zu prüfenden Stromkreis kein zusätzlicher Widerstand durch eine Stromzange eingefügt wurde, wird bei der Strommessung kein Fehler induziert.

Der eigentliche Bewegungsmechanismus eines Zangenamperemeters ist ähnlich wie bei einem Eisenfahneninstrument, außer dass es keine interne Drahtspule zur Erzeugung des Magnetfelds gibt. Modernere Designs von Stromzangen verwenden ein kleines Magnetfeld-Detektorgerät namens Hall-Effekt-Sensor um die Feldstärke genau zu bestimmen.

Einige Zangenmessgeräte enthalten eine elektronische Verstärkerschaltung, um eine kleine Spannung proportional zum Strom im Draht zwischen den Klemmbacken zu erzeugen, die an ein Voltmeter angeschlossen wird, damit ein Techniker sie bequem ablesen kann. Somit kann eine Clamp-On-Einheit ein Zusatzgerät zu einem Voltmeter zur Strommessung sein.

Magnetfeldsensor-Amperemeter

Eine weniger genaue Art von magnetfeldsensorischem Amperemeter als die Clamp-On-Ausführung ist auf dem folgenden Foto zu sehen:

Das Funktionsprinzip dieses Amperemeters ist identisch mit dem Clamp-On-Meter:Das kreisförmige Magnetfeld, das einen stromdurchflossenen Leiter umgibt, lenkt den Zeiger des Zählers aus und erzeugt eine Anzeige auf der Skala. Beachten Sie, dass dieses Messgerät zwei Stromskalen aufweist:+/- 75 Ampere und +/- 400 Ampere.

Diese beiden Messskalen entsprechen den beiden Kerben auf der Rückseite des Messgeräts. Je nachdem, in welche Kerben der stromdurchflossene Leiter eingelegt ist, wirkt sich eine bestimmte Magnetfeldstärke unterschiedlich stark auf die Nadel aus. Tatsächlich wirken die zwei unterschiedlichen Positionen des Leiters relativ zum Uhrwerk als zwei unterschiedliche Bereichswiderstände in einem Amperemeter mit Direktanschluss.

RÜCKBLICK:

• Ein ideales Amperemeter hat keinen Widerstand.
• Ein "Clamp-On"-Amperemeter misst den Strom durch einen Draht, indem es die Stärke des Magnetfelds um ihn herum misst, anstatt Teil des Stromkreises zu werden, was es zu einem idealen Amperemeter macht.
• Zangenmessgeräte ermöglichen schnelle und sichere Strommessungen, da kein leitender Kontakt zwischen Messgerät und Stromkreis besteht.

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Arbeitsblatt für die grundlegende Amperemeter-Verwendung