Ampermeeter

Allikas: Vikipeedia
Ampermeeter

Ampermeeter on mõõteriist voolutugevuse mõõtmiseks vooluahelas[1]. Voolutugevust mõõdetakse amprites (A), sellest tulenevalt ka nimi. Ampermeeter ühendatakse vooluahelasse jadamisi. Väiksemate voolutugevuste mõõtmiseks (milli- ja mikroamprid) kasutatakse vastavalt milliampermeetrit ja mikroampermeetrit. Algsed ampermeetrid olid laboratoorsed seadmed, mille töö põhines Maa magnetvälja toimimisel. Edaspidised täiustatud seadmed olid loodud nii, et neid saaks paigaldada igas asendis ning et need võimaldaks samas täpsemat mõõtmist.

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vanaaegne liikuva rauaga ampermeeter.

1820. aastal suutis esimest korda tuvastada seose elektrivoolu magnetväljade ja füüsilise jõu vahel mees nimega Hans Christian Ørsted. Ørsted jälgis kompassinõela kõrvalekallet põhjast samal ajal kui talle kõrvutati traat, millest jooksis läbi elektrivool. Sellist viisi kasutati tangensgalvanomeetrites, kuid neid sai kasutada ainult siis, kui nullpunkt oli viidud vastavusse Maa magnetväljaga [2].

Liigid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Liikuva spiraaliga[muuda | redigeeri lähteteksti]

Null-keskmisega ampermeeter

Liikuva spiraaliga ampermeeter kasutab magnetilist kõrvalekallet. Elektrivool läbib spiraali ning see paneb spiraali liikuma magnetväljas. Liikuva spiraaliga ampermeetri kaasaegse kuju lõi Edward Weston. Selles on kasutusel kaks spiraali, et tagada jõu taastamist. Rauast tuuma ja püsimagnetitega postide vahel olev õhuava teeb ampermeetri kõrvalekalde sirgjooneliselt võrdeliseks voolutugevusega. Sellistel ampermeetritel on lineaarsed kaalud. Põhiliste liikuva spiraaliga ampermeetrite skaalad ulatuvad umbes 25 mikroamprist kuni 10 milliamprini [3] [4].

Kuna liikuva spiraaliga ampermeetrite magnetväli on polariseeritud, siis ampermeetri nõel tegutseb vastupidises suunas voolule. Alalisvoolu ampermeeter on seega tundlik vooluringi ühendamise suuna suhtes. Enamikul alalisvoolu ampermeetritel on ära märgitud positiivne terminal, kuid mõningatel ampermeetritel on null-keskmise mehhanism. See tähendab, et voolusid saab näidata mõlemale poole. Liikuva spiraaliga ampermeeter näitab vahelduvvoolu keskmist, mis läbib ampermeetrit, kuid kuna see on vahelduvvoolu puhul 0, saab liikuva spiraaliga ampermeetreid kasutada ainult alalisvoolu, mitte vahelduvvoolu jaoks.

Sellist liiki liikumise kasutamine on küll viimastel aastakümnetel vähenenud, kuid säärane liikumine oli kunagi standard mõõtmismehhanismide seas, eriti kui oli kokkupuude elektrimasinatega. Sellest on välja arenenud ka muud mõõteriistad nagu näiteks oommeeter kui ka voltmeeter.

Väga heaks liikuva spiraaliga ampermeetri näiteks on D'Arsonval'i galvanomeeter

Liikuva magnetiga[muuda | redigeeri lähteteksti]

Liikuva magnetiga ampermeetrid töötavad põhimõtteliselt sama tööpõhimõttega nagu liikuva spiraaliga ampermeetrid. Ainuke erinevus on selles, et spiraal on kinnitatud ning püsimagnet liigutab nõela. Liikuva magnetiga ampermeetrid on võimelised kandma suuremat voolu kui liikuva spiraaliga ampermeetrid, sest spiraali võib valmistada paksemast traadist ning voolu ei pea kandma vedru. Nad võivad võimalised olla kandma isegi mitukümmend amprit suuremat voolu. Vedrusid kasutatakse, et tagada jõu taastamine, kuid mõnikord on vedru asendatud püsimagnetiga [5].

Elektrodünaamiline[muuda | redigeeri lähteteksti]

Elektrodünaamiline ampermeeter kasutab elektromagnetit püsimagneti asemel. See vahend suudab reageerida nii alalis- kui ka vahelduvvoolule ning näitab vahelduvvoolu ruutkeskmist [6].

Liikuva rauaga[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vanem liikuva rauaga ampermeeter talle iseloomuliku mittelineaarse skaalaga.

Liikuva rauaga ampermeetrid kasutavad rauatükki, mis liigub, kui mõjub elektromagnetiline jõud, mis on suunatud fikseeritud spiraali poole. Seda tüüpi ampermeeter reageerib samuti alalis- ja vahelduvvoolule. Raua element koosneb liikuvast labast, mis on kinnitatud osutile, ning fikseeritud labast, mis on ümbritsetud spiraaliga. Samal ajal, kui alalis- või vahelduvvool voolab läbi spiraali, tekib magnetväli mõlemasse labasse. Labad tõrjuvad üksteist eemale ning liikuv laba kaldub kõrvale keerdvedrudelt saadud taastava jõu vastu [7]. Liikuva rauaga ampermeetri kõrvalekalle on võrdeline vooltugevuse ruuduga. Tavaliselt on sellistel mõõteriistadel mittelineaarne skaala, kuid tavaliselt on rauast osade kuju muudetud nii, et skaala oleks enamvähem lineaarne. Liikuva rauaga arvesti lõi 1884. aastal Austria insener Friedrich Drexler.

Kuuma traadiga[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kuuma traadiga ampermeetris läbib vool traati, mis laieneb, kui see kuumeneb. Kuigi sellel vahendil on aeglane reageerimisaeg ning madal täpsus, olid need siiski kasutusel raadiosageduse voolu mõõtmisel. Need mõõdavad ka ruutkeskmist vahelduvvoolu jaoks.

Digitaalne[muuda | redigeeri lähteteksti]

Samamoodi nagu analoogampermeeter moodustas mitmesuguste arvestite aluse, sealhulgas ka voltmeetri, nii ka põhiline digitaalne mehhanism on sarnane digitaalse voltmeetri mehhanismile.

Digitaalse ampermeetri disainis on kasutatud mööda juhtivat takistit (šunt), et toota taadeldud pinget, mis oleks võrdeline voolutugevusega. Seejärel see pinge mõõdetakse digitaalse voltmeetriga ning analoog-digitaalkonverteri abil kuvatakse digitaalsele ekraanile voolutugevus [8].

Integreeritud (kokku lõimitud)[muuda | redigeeri lähteteksti]

On olemas palju seadmeid, mida kutsutakse integreeritud ampermeetriteks . Nendes ampermeetrites on voolutugevus kokku summeeritud mingi aja jooksul, mis on võrdeline energiaga, mille vool kandis üle. Selliseid ampermeetreid võib kasutada energia mõõtmiseks või aku/ kondensaatori täituvuse hindamiseks [9].

Pikoampermeeter[muuda | redigeeri lähteteksti]

Pikoampermeeter mõõdab väga väikest voolu, tavaliselt umbes pikoampri ulatuses kõige madalamal kuni milliamprini skaala ülaosas. Pikoampermeetreid kasutatakse mõõtmistes, kus voolu mõõdetakse allpool teiste seadmete teoreetilist piiri, nagu näiteks multimeetrites

Enamikel pikoampermeetritel on mitmeid erinevaid mõõtmisvahemikke, mida tuleb seadistada vastavalt vajadusele. Teistel kaasaegsematel pikoampermeetritel on kasutusel logaritmiline kokkusurumine ja "voolu uppumise" meetod, mis välistab vahemike manuaalse vahetamise ja sellega kaasnevad pingejõnksud [10].

Rakendamine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Ampermeeter

Enamik ampermeetreid on ühendatud mõõdetavat voolu kandvasse vooluringesse jadamisi või on ühendatud jadamisi vooluringes olevate mööda juhtivate takistitega. Mõlemal puhul vool läbib ampermeetrit või enamjaolt siis takistit. Kindlasti ei tohi neid ühendada pingeallikasse. Ampermeetrid on loodud minimaalsete koormuste jaoks, mis viitab pingelangule ampermeetril. Selle koormuse suuruseks on tavaliset väike osa voldist [11].

Tavalised Weston-tüüpi ampermeetrid suudavad mõõta maksimaalselt milliampreid, sest vedrud ja praktilised spiraalid suudavad kanda ainult piiratud voolu. Suuremate voolude mõõtmiseks paigaldatakse mööda juhtiv takisti paralleelselt ampermeetriga. Takisti takistus on nii väike, et enamik voolust voolab läbi takisti ning ainult väike osa voolab läbi ampermeetri. Seega on takisti abil võimalik mõõta suuremaid voole. Tavapäraselt on ampermeeteril koos mööda juhtiva takistiga täismõõduline kõrvalekalle 50 millivoldi ulatuses. Mööda juhtivad takistid on kujundatud nii, et need oleksid võimelised tootma 50 millivoldist pingelangust. Seda muidugi sel juhul, kui nad kannavad maksimumi oma nimivoolust.

Null-keskmisega ampermeetreid kasutatakse rakendustes, mis nõuavad voolu mõõtmist mõlemas polaarsuses. See on tavaline teadus- ja tööstusseadmetes. Ka need ampermeetrid on paigutatud jadamisi akuga. Näiteks aku laadimisel läheb nõel ühele poole serva (tavaliselt on selleks parem pool) ning aku tühjenemisel läheb teise serva.

Kuna mööda juhtiva takisti takistus on niivõrd väike, et ekslikult ühendades ampermeetri paralleelselt pingeallikaga, siis see põhjustab lühise ning parimal juhul lööb ainult kaitse välja, kuid tõenäoliselt kahjustab juhtmestikku ja seadet.

Vahelduvvoolu vooluringides voolutrafo muundab magnetvälja juhi ümber vahelduvvoolu väikseks. Tavaliselt umbes 1-5A täielikult nimivoolul, mida ampermeeter saab kergelt lugeda. Tänapäeval on olemas kaasaskantav ampermeeter, mis on tavaline tööriist tööstuslike ja kaubanduslike elektriseadmete hoolduses. See kinnitatakse korraks traadi külge voolu mõõtmiseks.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. Ammeter www.britannica.com 05.10.2014
  2. Ammeter History wikipedia.org 05.10.2014
  3. Moving-coil meters www.explainthatstuff.com 05.10.2014
  4. The moving coil meter www.schoolphysics.co.uk 05.10.2014
  5. Permanent Magnet Moving Coil Instrument www.marineinsight.com 05.10.2014
  6. Electrodynamic instruments uqu.edu.sa 05.10.2014
  7. Moving Iron Instruments electrical-engineering-portal.com 05.10.2014
  8. Digital Ammeters Information www.globalspec.com 05.10.2014
  9. Integrated ammeter dit.upc.es 05.10.2014
  10. Ammeter Theory of Operation pocketpico.com 05.10.2014
  11. Uses of Ammeters www.thegreenbook.com 05.10.2014