Миллиамперметры: разновидности, выбор и использование

Амперметр – не менее важный для мониторинга электрических цепей прибор, чем вольтметр или омметр. Функционал (милли) амперметра входит в состав стрелочного авометра и цифрового мультиметра.

Амперметр – зашунтированный параллельно гальванометр. В его схеме есть шунт – полосковая линия на печатной плате или кусок медной проволоки, свёрнутый в несколько небольших свитков. Сопротивление шунта – от десятых до тысячных долей ома. Для миллиамперметра применяют до тысячи раз большее сопротивление – от единиц до десятков омов.

Принцип действия амперметра основан на основном постулате для всех электриков – законе Ома. На измерительную головку аналогового (или на датчик тока цифрового) амперметра подаётся внешний ток из измеряемой цепи. По схеме амперметр включается всегда последовательно – в разрыв цепи, в любом месте, между любыми её соседними компонентами, соединёнными также последовательно. Однако не весь ток проходит через шунт – небольшая его часть следует через датчик тока или стрелочную измерительную головку, что тут же обнаруживается в виде показаний.

Миллиамперметр не может пропускать ток больше, чем несколько единиц, десятков или сотен миллиампер – он не рассчитан на большие токи. Превышение диапазона измерений бессмысленно – стрелка или цифровая шкала миллиамперметра «зашкалит», и окончательную силу тока, проходящего по всей электроцепи, трудно прикинуть даже приблизительно. Назначение миллиамперметра – замеры силы тока именно в этих дольных единицах. А показания тока в микроамперах на миллиамперметре будут едва заметными, очень приближёнными.

Стрелочный миллиамперметр – гальванометр, соединённый с малоомным резистором (конечный предел – до 100 ом). Он выдаёт показания в цепях с силой тока до, скажем, 500 мА. Пример – компактные стрелочные мультиметры, выпускающиеся ещё с 1990-х гг. Они замеряют ток в маломощных цепях от 500 мкА до 500 мА, о чём сообщают обозначения на многопозиционном переключателе диапазонов. Аналогичные приборы используются и в медицине: так, на электрофорезной установке работают миллиамперметры, рассчитанные на измеряемый диапазон токов в 20 мА.

В сеть переменного тока стрелочный миллиамперметр не включается без диодов. Они соединяются последовательно с самим гальванометром. В отличие от постоянного миллиамперметра, у которого шкала линейная, переменный обладает сдвинутой в разных участках шкалой, отдалённо напоминающей логарифмическую.

Цифровой миллиамперметр реализован в виде обычного мультиметра, в котором есть возможность измерить постоянный или переменный ток до 10 А. А также он собирается на базе всё того же мультитестера, в котором отсутствует режим переменного тока, но есть функция переменного вольтметра – к последнему подключается мощный (до 50 ватт) резистор, служащий шунтом. Сопротивление резистора у постоянного миллиамперметра – от 1 до 100 ом. Стационарные цифровые (милли) амперметры имеют несколько больший, чем классический мультиметр, размер и являются универсальными измерителями тока от единиц микроампер до десятков ампер. Цифровой амперметр оснащён схемами защиты от превышения уровня измеряемого тока.

Щитовые миллиамперметры применяются в стойках с оборудованием, которое работает с разными величинами тока. Они встраиваются в переднюю приборную панель – снять их без специального инструмента невозможно. Щитовые амперметры – стационарные измерители. Могут быть как стрелочными, так и цифровыми. Носить их с собой было бы неудобно. К тому же их шкала круглая со стрелкой, охватывающей 270 градусов по окружности, как у манометра или спидометра – а не 90… 120, как у обычных стрелочных гальванометров.

У астатического (милли) амперметра влияние внешних магнитных полей снижено за счёт одновременного применения двух неподвижных катушек и двух подвижных сердечников. Последние изготавливаются преимущественно из пермаллоя. Астатические миллиамперметры рассчитаны на быстропеременный ток с частотой до 1,5 килогерца. Сила тока замеряется при помощи токового трансформатора.

Магнитоэлектрический миллиамперметр может быть выполнен в виде аналогового самописца. Специальная рамка, установленная на резьбовых подпорках, намагничена при помощи постоянного магнита. К ней подвешен первый механизм с приводом, на который подаётся напряжение до 350 В. Запись показаний производится на специальной бумаге. Метод печати напоминает тот, что применяется в термопринтерах. Сопротивление шунта – до 10 до 100 ом, соответственно, сила измеряемого тока – от 10 до 100 мА. Класс точности может колебаться в пределах 1… 2,5% (по погрешности).

В основном аналоговые приборы, включая и амперметры, выпускает больше десятка китайских фирм, например, Shanghai Ruichi Industry. То же самое касается цифровых табло и USB-вольтамперметров, используемых новичками, собирающими электроосвещение, электрогенераторы и прочие поделки.

Если ваша задача – цифровой мультиметр, в состав которого входит и функционал (милли) амперметра, то выбор здесь широк – от брендовых Fluke до малоизвестных китайских фирм, например, Patriot. Популярные DT-модели выпускаются в Китае. Амперметр сетевой – на DIN-рейку – может измерять ток до десятых или сотых долей ампера, в качестве миллиамперметра он также сгодится. DIN-амперметры, сочетающие в себе функции вольтметра, в России представлены марками «Мегеон», «Ресанта» и «Меандр».

Критерии выбора миллиамперметра:

• класс точности;
• пределы измерений (от единиц до сотен миллиампер);
• классы защиты от влаги и поражения током;
• тип, вид, разновидность исполнения, встраиваемость (если возможна);
• допустимое сетевое (питающее) напряжение в электроцепях.

Схема соединения любого амперметра только последовательная. Она определяется внутренним сопротивлением прибора. Оно, в свою очередь, всегда мало, стремится к минимуму. При включении (милли) амперметра параллельно в сеть с измеряемым током сам измеритель сгорит, чего не скажешь о вольтметре. Цифровой тестер, в котором есть функция миллиамперметра, защищён плавким предохранителем – при превышении замеряемой силы тока тот попросту перегорит, не перегружая датчик тока избыточной силой последнего.

Откалибровать (установить на ноль) прибор необходимо, когда со временем эта калибровка нарушилась: на измерительной головке есть винт, изнутри подтягивающий стрелку за специальное «ушко». Оно немного потянет и сдвинет за собой возвратную пружину, без которой бы стрелка не возвращалась в нулевое положение при отключении тока в электроцепи. Цифровые (милли) амперметры в калибровке не нуждаются – располагающийся на печатной плате датчик тока и электроника тестера или амперметра уже согласованы друг с другом на заводе. Но любой прибор проходит регулярную поверку – и первая выполняется на самом заводе, вторую же опытный пользователь может провести и сам, имея под рукой более новый такой же прибор.

Не подключайте стрелочный амперметр «задом наперёд» – если это не «двусторонний» прибор со шкалой, поделённой на «плюсовую» и «минусовую» части. Цифровой амперметр нечувствителен к смене полярности – он покажет «отрицательное» значение, не влияющее на погрешность.

Не пытайтесь использовать постоянный амперметр в электроцепи с переменным током. Показания цифрового прибора будут меняться каждые полсекунды и «плавать» в широких пределах, становясь то отрицательными, то положительными. В сетях с промышленной частотой тока 50-60 Гц стрелочный амперметр продемонстрирует лишь «вибрацию» стрелки около нуля.

Если ток быстропеременный (от сотен до тысяч герц), то показаний не будет, вообще. Переделка стрелочного постоянного амперметра на переменный заключается в установке диода или диодного моста, включённого параллельно шунту прибора. Диоды должны работать в данном диапазоне частот переменного тока – на каждом из диодов указывается граничная частота, выше которой диод применять нежелательно. Если у вас цифровой тестер, используйте режим переменного вольтметра с резистором в 1 ом, включённым параллельно прибору.

Как измерить ток миллиамперметром, смотрите в следующем видео.