Conexión de un amperímetro a través de una derivación.  Selección y cálculo del dispositivo

¿Qué es una derivación? Esta palabra se tomó prestada del inglés («derivación», y literalmente significa «ramificación»). Físicamente, esto es comparable, ya que la mayor parte de la corriente fluye a través de este elemento, conectado en paralelo al dispositivo de medición, y una parte más pequeña se deriva al propio dispositivo. En esto, su principio de funcionamiento es similar al bypass instalado en los sistemas de calefacción.

Derivaciones de instrumentos

La derivación de medición es una resistencia conectada en paralelo a los terminales del amperímetro de medición (en paralelo a su resistencia eléctrica interna). Esto permite que el instrumento amplíe el rango de medición de corriente mientras disminuye su sensibilidad y resolución.

Amperímetro de bricolaje

Las derivaciones de medición están hechas de manganina. Según el diseño, existen:

  • interno;
  • externo (externo).

Para determinar valores de corriente pequeños (no más de 30 A), la derivación se encuentra con mayor frecuencia dentro de la caja del dispositivo. En el caso de medir valores de corriente impresionantes, la derivación tiene una configuración de diseño externo para evitar un calentamiento excesivo de la carcasa.

En los dispositivos magnetoeléctricos portátiles diseñados para un amperaje de no más de 30 amperios, las derivaciones internas están diseñadas para varios valores límite del valor medido.

La derivación multilímite está dispuesta en forma de una serie de resistencias que se pueden conmutar de acuerdo con el límite de medición, con un interruptor de palanca o moviendo el cable de un terminal a otro.

Las resistencias externas generalmente se calibran para valores comunes de corriente y voltaje. Estas resistencias en derivación tienen un rango de tensiones nominales: 10, 15, 30, 50, 60, 75, 100, 150 y 300 mV.

Cálculo de derivación del amperímetroCuando se utilizan elementos de derivación en la medición de valores de CA, se observa un error adicional asociado con la conversión de frecuencia, ya que las resistencias del mecanismo de medición y el dispositivo de derivación están en diferentes dependencias de la frecuencia.

Los enlaces de derivación se clasifican según su precisión: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2 y 0,5. Los valores digitales correspondientes a cada clase indican el valor admisible de la diferencia entre la resistencia y su valor nominal, expresado en porcentaje.

Requisitos operativos de los elementos de derivación : bajas pérdidas de tensión en la zona de derivación, para evitar el sobrecalentamiento del equipo; valor de resistencia estable que garantiza la precisión de la medición; Resistencia a la corrosión y las influencias ambientales.

El monitoreo de corriente CC tiene una amplia gama de aplicaciones, que incluyen:

  • Conexión del amperímetro en el cargadorindustria fotovoltaica,
  • fuentes de alimentación de transporte público,
  • generadores y motores eléctricos,
  • equipos para soldar,
  • inversores,
  • y otros sistemas con altas corrientes de CC.

En muchos sectores industriales, las resistencias de derivación han demostrado ser un método confiable, preciso y a largo plazo para medir continuamente la corriente constante.

Dispositivo amperímetro

Para comprender la necesidad de encender el amperímetro a través de la derivación, recordemos brevemente su dispositivo.

Dentro del campo de un imán permanente hay una bobina, un marco. La corriente medida fluye a lo largo de sus vueltas. Dependiendo del valor del parámetro medido, cambia la posición de la bobina con respecto al campo magnético constante. La flecha del dispositivo está fijada rígidamente sobre su eje. Cuanto mayor es la corriente medida, más se desvía el puntero.

Dispositivo amperímetro

Para que el marco pueda girar, su eje se fija en los cojinetes de empuje o se cuelga de los tirantes. Cuando se usan cojinetes de empuje, la corriente del marco pasa a través de los resortes en espiral, pero si la parte móvil del dispositivo está suspendida sobre tirantes, entonces son conductores de corriente.

De este diseño se deduce que la cantidad de corriente en el marco es estructuralmente limitada. Los resortes y tirantes no pueden ser lo suficientemente elásticos y tener una sección transversal grande al mismo tiempo.

Amperímetro para cargador

Shunt de bricolaje para amperímetroSerá útil saber cómo hacer un amperímetro con un voltímetro y usarlo en el proceso de monitoreo de la corriente al cargar las baterías.

Se verifica el voltímetro de cuadrante requerido para determinar la capacidad de las flechas para desviarse completamente a lo largo de la escala de medición. Asegúrese de que no haya resistencias adicionales o una derivación interna.

Antes de eso, se consideró un método de cálculo para seleccionar una resistencia de derivación, en este caso se obtiene un amperímetro casero de una manera puramente práctica, utilizando una medida adicional. instrumento o probador con un límite de medición de hasta 8 A.

Un rectificador de carga, un amperímetro ejemplar adicional, un conductor para la futura derivación y una batería recargable están conectados en un circuito simple.

Para hacer una derivación para un amperímetro de 10 A con sus propias manos, se doblan arcos en forma de anillo en los extremos de un conductor de cobre grueso sin aislamiento de hasta 80 cm de largo para sujetarlo con un perno. Luego se conecta en serie con una medida ejemplar. Dispositivo en el rectificador de circuito eléctrico – batería.

Uno de los extremos del voltímetro de cuadrante está completamente conectado a la derivación y el otro, como una sonda, se dibuja a lo largo de un cable de cobre. La energía se suministra a través del rectificador y la intensidad de la corriente en el circuito es 5A ajustada según el amperímetro ejemplar.

Comenzando desde el punto de conexión, la sonda del voltímetro debe llevarse a lo largo del cable hasta que se establezcan los mismos valores de corriente en ambos dispositivos. De acuerdo con el valor de resistencia del marco del voltímetro de cuadrante utilizado, se determina la longitud requerida del cable de derivación, hasta un metro.

El conductor de derivación se puede enrollar en forma de espiral o de otro modo. Estire ligeramente las bobinas para evitar que se toquen entre ellas o aíslelas con un tubo de PVC en toda la longitud de la espiral de derivación.

La opción de determinación preliminar de la longitud del cable para reemplazo posterior con un conductor aislado también es bastante aceptable y práctica, pero requiere cuidado y minuciosidad en las operaciones de reemplazo de derivación, repitiendo todos los pasos varias veces. Esto se debe a la precisión de las lecturas del amperímetro.

Cálculo de una derivación para un amperímetro.

Los cables de conexión del voltímetro deben soldarse directamente a la bobina de derivación, de lo contrario, el dispositivo tendrá errores en las lecturas.

Los cables que conectan la derivación y la medición. el dispositivo se elige de una longitud arbitraria, por lo tanto, el elemento de derivación se puede colocar en cualquier parte del cuerpo del rectificador.

La escala del amperímetro para medir la magnitud de la corriente continua es uniforme, esto debe guiarse al elegirlo. Reemplace correctamente la letra V por A y ajuste los valores digitales en función de la corriente máxima de 10 A.

Publicado originalmente en 2018-04-18 12:28:37.

Cálculo de una derivación para un amperímetro.

A continuación se muestra la fórmula para calcular la resistencia requerida de la derivación conectada al amperímetro para aumentar la escala de medición.

Dónde:

  • R A , I A – resistencia y corriente del amperímetro
  • R W – resistencia en derivación
  • Yo es la corriente a medir

Si la corriente medida es significativamente más alta que la corriente máxima medida del amperímetro, este valor en la fórmula anterior puede despreciarse debido a su pequeño efecto en el resultado. Y obtenemos la relación R W / R A = I A / I.

Si es necesario aumentar el límite de la corriente medida en un factor de m, entonces puede usar la siguiente relación: R W = (m-1) / R A

Veamos un ejemplo donde todos los números se toman del encabezado y no tienen una justificación de referencia.

Tarea. El amperímetro tiene una resistencia interna de 10 ohmios y una corriente máxima medible de 1 A. ¿Cuál debería ser la resistencia de la derivación para que se pueda medir una corriente de 100 A? ¿Cómo calcularlo?

Decisión. Con un aumento en la escala del amperímetro, fluirá una corriente de 1A como antes, y una corriente de 100-1 = 99A fluirá a través de la derivación. Resulta que la corriente se dividirá en una proporción de 1:99 y las resistencias serán inversamente proporcionales.

Usemos la fórmula anterior y obtengamos R W = 10 * 1 / (100-1) = 0.101 Ohm.

Megóhmetro o megaohmímetro

También puede medir la intensidad actual con un multímetro

¿Cómo medir la corriente con un amperímetro?

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Conexión de un amperímetro a través de una derivación

Si el dispositivo está conectado directamente al circuito de medición, sin un transformador de corriente, se llama amperímetro de conexión directa.

Sin una derivación, puede utilizar dispositivos diseñados para una intensidad de corriente pequeña, del orden de miliamperios. Al desviar el devanado de medición con una resistencia mayor que la propia, podemos cambiar el límite de medición. El circuito de conmutación no difiere en complejidad: la corriente medida pasa a través de la derivación y se conecta un amperímetro en paralelo.

Aquí entra en juego la primera ley de Kirchhoff. La corriente medida se divide en dos: una fluye a través del marco, la segunda a través de la derivación.

Se relacionarán entre sí de la siguiente manera:

La relación de todas las corrientes que fluyen según la ley de Kirchhoff

¿Por qué se necesita una derivación?

Una derivación es una línea de tira (pista reforzada en la placa) o un trozo de cable con una sección transversal bastante gruesa, una bobina de baja resistencia (menos de 1 ohmio) o una resistencia con una potencia de 10 vatios o más. Se utiliza cuando, por ejemplo, un amperímetro de 10 A no puede medir, digamos, 50 A de corriente consumida por dispositivos conectados al circuito de alimentación. En la jerga de los electricistas, este fenómeno se denomina «escasez de amperios en la escala». O más bien, el rango de medidas de corriente en el mismo amperímetro no cubre corrientes tan altas.

derivaciones amperímetro para el uso y la producción de accesorios

derivaciones amperímetro para el uso y la producción de accesorios

Cálculo y fabricación de un shunt.

El amperímetro M367 tiene un límite máximo de medición de corriente de 150 A. Obviamente, una resistencia de derivación externa está involucrada en la determinación de dichos valores de corriente. Liberado de la influencia del elemento de derivación, el dispositivo adquiere las propiedades de un miliamperímetro con una lectura de corriente máxima de 30 mA.

Por tanto, variando diferentes valores de la resistencia del eléctrico. enlace, se puede lograr cualquier área de medición. Para confirmar esto en la práctica, puede crear una derivación para el amperímetro con sus propias manos.

Conceptos y fórmulas básicos

El valor del valor total de la corriente I se distribuye entre la resistencia de derivación (Rsh, Ish) y la medida. dispositivo (Ra, Ia) y es inversamente proporcional a la resistencia de estas secciones.

Resistencia eléctrica de la rama del circuito de medida: Rsh = RаIа / (I-Iа) .

Para multiplicar la escala de medición por n veces, se debe tomar el valor: Rsh = (n-1) / Ra, mientras que el índice n = I / Ia es el coeficiente de derivación.

Cálculo del enlace de derivación

Cómo conectar un amperímetro a un cargadorPara calcular la derivación del microamperímetro, puede utilizar los datos en el cabezal de medición del dispositivo: resistencia del marco (Rram), el valor actual que corresponde a la desviación máxima de la flecha indicadora (Iind) y el valor más grande de la escala de medición de corriente prevista (Imax). Se supone que la corriente máxima medida es de 30 mA. El valor de Iind se determina experimentalmente. Para ello, se conectan en serie en el circuito eléctrico una resistencia variable R, una escala indicadora y un tester de medida.

Moviendo el andador de la resistencia R, debe lograr la indicación máxima de la flecha en la escala del indicador y fijar las lecturas de Iind en el probador. Como resultado de la experiencia, se conocen los valores de Iind = 0,0004 A y Rram = 1 kOhm (también medidos por un probador), esto es suficiente para un cálculo adicional de la resistencia en derivación del microamperímetro (indicador) de acuerdo con la fórmula:

Rsh = Rram * Iind / Imax; obtenemos Rsh = 13,3 ohmios.

Longitud del conductor

Habiendo elegido el material a fabricar y conociendo el valor de su resistencia específica, es necesario calcular la longitud de la parte actual de la derivación.

Según la relación: Rsh = p * J / S,

donde: p es la resistividad, J es la longitud, S es el área de la sección transversal del conductor, se seleccionan los parámetros geométricos del alambre de cobre (p = 0.0175 Ohm * mm2 / m).

El tamaño del área se puede calcular a partir de la fórmula, armado con el valor estimado del diámetro:

S = 3,14 * d2 / 4.

Entonces el valor requerido será igual a:

J = R * S / p.

Con un diámetro de conductor d = 0,1 mm, sustituyendo los valores, se obtiene la longitud:

J = 0,45 m.

El cálculo de la derivación para el amperímetro de CC determinó los siguientes datos de salida:

corriente de medición máxima – 30 mA;

material conductor – conductor de cobre de 0,1 mm de diámetro y 0,45 m de longitud.

Para mayor comodidad y simplificación de los cálculos relacionados con las escalas de los instrumentos de medición, se utiliza una calculadora en línea.

Operación de derivación en un ejemplo práctico

Nuestro invitado es la derivación industrial más común para un amperímetro:

shunt 75shcm3

En el reverso puedes leer sus marcas:

marca de derivación

¿Cómo leer las características de tal marca? ¡Aquí todo es sencillo! Esto significa que si la corriente que fluye a través de la derivación es de 20 amperios, la caída de voltaje a través de la derivación será de 75 milivoltios.

0.5 es la clase de precisión. Es decir, cuánto medimos: este valor tendrá un error del 0,5% del valor medido. Es decir, digamos que medimos una caída de voltaje de 50 milivoltios. El error de medición será 50 más o menos 0,25. Tal precisión es suficiente para las necesidades industriales y electrónicas ;-).

Entonces, tenemos una simple bombilla incandescente para automóvil de 12 voltios:

Derivación

Configuramos el voltaje a 12 voltios en la fuente de alimentación y encendemos nuestra bombilla. La luz se enciende e inmediatamente vemos cuánta corriente consume gracias al amperímetro incorporado en la fuente de alimentación. Nuestra lámpara consume 1,7 amperios.

Derivación

Suponga que no tenemos un amperímetro incorporado en la fuente de alimentación, pero necesitamos saber qué corriente sigue pasando por la bombilla. Para hacer esto, recopilamos un diagrama simple:

diagrama de conexión de derivación

Derivación

Y medimos la caída de voltaje en la derivación. Resultó 6,3 milivoltios.

caída de voltaje de derivación

Dado que sabemos que a 20 amperios el voltaje a través de la derivación será de 75 milivoltios, ¿qué amperaje fluirá a través de la derivación si el voltaje a través de ella es de 6.3 milivoltios? Recuerda a la profesora de matemáticas Maryivanna y resuelve una proporción simple para el quinto grado 😉

¿Recordamos lo que mostró nuestra fuente de alimentación?

Derivación

¡Un error de 0.02 amperios! Creo que esto se puede atribuir al error de los dispositivos).

Dado que los radioaficionados utilizan principalmente bajo voltaje y amperaje en sus baratijas electrónicas, este principio se puede aplicar en sus diseños. Para ello, bastará con coger una resistencia de baja resistencia y utilizarla como sensor de corriente). Como dicen, «la necesidad de inventar es astuta» 😉

Diagrama de conexión del dispositivo

El amperímetro está conectado en serie para abrir el circuito. Este último se puede ubicar en cualquier lugar. El propio dispositivo muestra cuántos amperios por hora consume este circuito. La derivación externa también se incluye en serie en el circuito, pero resulta que en el mismo espacio, paralelo al amperímetro.

derivaciones amperímetro para el uso y la producción de accesorios

¿Qué puedes usar?

Idealmente, se usa un trozo de alambre o alambre hecho de metal o aleación, que cambia ligeramente su resistencia eléctrica cuando se calienta. Y la derivación necesariamente se calentará, al menos hasta varias decenas de grados, ya que una corriente de unidades y decenas de amperios fluye a través de ella. Los expertos recomiendan usar una aleación de manganina. El alambre (o cinta) de manganina se considera el elemento eléctrico más estable: su coeficiente de temperatura de resistencia es 200 veces menor que el del cobre y 300 veces menor que el del hierro. El uso de derivaciones de cobre y acero es capaz de llevar un error perceptible a corrientes importantes que provocan su calentamiento.

Pero para una estimación aproximada, a veces se usa un clip o un alambre enderezado.

derivaciones amperímetro para el uso y la producción de accesorios

derivaciones amperímetro para el uso y la producción de accesorios

Si estamos hablando de una corriente impresionante de cientos a miles de amperios, por ejemplo, al inicio de un motor KamAZ, donde se crea una corriente de arranque de 500 amperios o más para hacer girar el eje del motor por el arrancador, una simple derivación simplemente se derretirá aquí. Se debe usar una pinza de corriente; esta es una versión más potente de la derivación. Lo mismo se hace en instalaciones eléctricas y cuadros de alta tensión, donde la corriente total de los consumidores es bastante elevada.

derivaciones amperímetro para el uso y la producción de accesorios

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¿Qué se necesita?

Para la fabricación de una derivación, además de cables, alambres, dieléctricos y sujetadores, se requieren los siguientes dispositivos.

  • Miliamperímetro listo. También puede utilizar un galvanómetro, un cabezal de medición sin derivaciones internas, resistencias, etc.
  • Una fuente de alimentación de laboratorio que proporciona el amperaje requerido. También puede utilizar una batería de automóvil en un circuito con el que esté conectado en serie, por ejemplo, un faro de 100/90 W basado en una lámpara incandescente. Si no hay tal faro, puede conectar una pieza de bobina eléctrica de nicrom o una potente resistencia de cerámica para decenas de vatios. Nunca cortocircuite la derivación con el dispositivo, sin carga.
  • Cuando se trabaja con una red de iluminación doméstica : un puente de diodos rectificadores (o diodos individuales de alto voltaje) y un disyuntor adicional de 16 A, fusibles para varios amperios.

El voltaje se aplica solo después del montaje correcto del circuito.

Derivación de bricolaje

No se recomienda enrollar en espiral el cable (o el cable esmaltado); la inductancia de la bobina resultante reducirá la precisión del amperímetro. La derivación de la bobina tiene la desventaja de amortiguar las sobretensiones, especialmente en el caso de una bobina estrangulada (núcleo). Si el trozo de alambre es demasiado largo, colóquelo en una serpiente ondulada.

Cualquier aislante es adecuado como dieléctrico, desde cerámica hasta textolita. Además, un cable trenzado en forma de bobina puede sobrecalentar un dieléctrico que no puede soportar una temperatura elevada de más de 150 grados. Y solo la cerámica y el vidrio templado son resistentes al sobrecalentamiento.

  • Primero, se corta una placa dieléctrica, en la que se perforan agujeros para tornillos con arandelas y tuercas. Material: textolita, getinax, madera o materiales compuestos.
  • Para un aislamiento sustancial del calor del cable de la placa portadora, se instalan anillos de cerámica en los pernos. Después de ellos, se colocan arandelas, sujetando el cable.
  • Para evitar que se desenrollen y caigan espontáneamente los alambres y alambres, se colocan arandelas de resorte delante de las tuercas.
  • Finalmente, los cables y los extremos de los cables se insertan entre las arandelas y se aprietan las tuercas.

La parte resultante se conecta en paralelo con un amperímetro o galvanómetro.

Recalibración del dispositivo

Se debe realizar una nueva calibración del amperímetro de cuadrante actualizado para una nueva derivación de la siguiente manera.

  • Retire la parte delantera de la carcasa (visor del instrumento) junto con el cristal.
  • Conecte una de las bombillas de potencia conocida en serie con el amperímetro a la batería o al adaptador de CA. Entonces, en bombillas incandescentes, se indica la corriente en amperios y el voltaje en voltios. Si conecta un panel LED o un faro, que, por ejemplo, indica una tensión de 12 V y una potencia de 24 W, su corriente de funcionamiento será de 2 A (potencia dividida por la tensión de la fuente de alimentación).
  • Marque el ángulo al que se ha desviado la flecha del instrumento, con un punto con un número (en este caso, es 2).
  • Idealmente, encienda las mismas bombillas o faros en paralelo entre sí, aumentando su número en uno cada vez. Para que pueda «marcar» toda la escala del amperímetro. Este método es bueno para corriente alterna: la escala del amperímetro no es lineal debido a la influencia de la frecuencia de la corriente y la caída de parte del voltaje a través de los diodos. Marcar «a ojo» o usar un transportador (o de acuerdo con una «regla» existente del dispositivo), como se hace a menudo con corriente continua, no funcionará. Es mejor ir a lo seguro y ser más preciso.
  • Después de terminar el marcado, ensamble el dispositivo y verifique si el soporte de derivación está firmemente sujeto, si el contacto eléctrico entre él y el amperímetro es bueno. Si las dimensiones del amperímetro lo permiten, la derivación a menudo se vierte con pegamento epoxi, y luego el elemento resultante (en forma de barra) se pega a la pared posterior del cabezal de medición.

El amperímetro con una nueva derivación está listo para usarse. Se pueden conectar sondas o pinza amperimétrica.

derivaciones amperímetro para el uso y la producción de accesorios

derivaciones amperímetro para el uso y la producción de accesorios

Con múltiples derivaciones

Un amperímetro también hará un kiloamperímetro casero. Entonces, a partir de un dispositivo de 100 amperios es fácil hacer un amperímetro de 2 kA. Es poco probable que en la práctica se necesiten valores más altos. Si tiene un medidor de un amperio disponible, haga varias derivaciones conmutadas. No es necesario cambiar el tamaño de la escala; basta con seleccionar derivaciones para 5, 10, 50, 100 y más amperios. Están alojados en una carcasa exterior junto con terminales de salida (para sondas) y un interruptor de múltiples posiciones clasificado para estas corrientes.

Los modos están marcados con un marcador «x5», «x10» y así sucesivamente. Cuando el modo es uno y el amperímetro se convierte de uno a diez amperios, a la izquierda de la letra «A» escriba «x10» en una fuente más pequeña.

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      Al hacer un amperímetro multimodo, los cables que conectan el interruptor a las derivaciones y al instrumento deben ser lo más cortos posible. Los cables excesivamente largos conectados a una derivación ya preparada, que tiene una resistencia exacta, y un dispositivo ya calibrado, conducirán a un error de medición notable: están conectados en serie con la derivación y el dispositivo, tienen su propia resistencia, aunque muy pequeña. Un interruptor de mala calidad con contactos significativamente oxidados conducirá al hecho de que el dispositivo simplemente comenzará a «mentir» : sus partes vivas y la bola con resorte de cierre también introducen resistencia parásita.

      Los amperímetros de fábrica se someten a una calibración exhaustiva y apenas salen de la línea de montaje. Las deficiencias se tienen en cuenta cuando la planta de fabricación de instrumentos libera el siguiente lote de amperímetros. Los amperímetros con errores importantes se rechazan y se envían para su reciclaje.

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      Cómo calcular la derivación del amperímetro, consulte a continuación.


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