آمپرسنج یک دستگاه اندازه گیری است که برای اندازه گیری جریان الکتریسیته به شکل جریان در مدار استفاده می شود. جریانهای الکتریکی به صورت آمپر اندازه گیری میشود، از این رو آمپرسنج نامیده می شود. آمپرسنج همیشه به صورت سری با عنصری که شدت آن مشخص می شود، نصب می گردد.
در این مطلب موضوعات زیر را مطالعه خواهید کرد:
انواع آمپرسنج و کاربرد آمپرسنج
آمپرسنج انواع مختلفی دارد که در ادامه با انواع آمپرسنج و کاربردهای مختلف هر کدام از این انواع آشنا می شوید:
آمپرسنج مغناطیسی (Moving Magnetoelectric Ammeter)
آمپرسنجهای مغناطیسی جریان را از طریق اندازه گیری غیرمستقیم میدان مغناطیسی اندازه گیری می کنند. این دستگاه به دلیل ظرفیت کم اجزای آن تنها قادر به خواندن بر حسب میلی آمپر است و تا حداکثر 100 میلی آمپر را اندازه می گیرد. عمدتاً کاربرد آمپرسنج مغناطیسی در تعمیر یا ساخت وسایل الکترونیکی با بار الکتریکی کم، مانند مادربردها، باتریها و مدارهای با ظرفیت بسیار کم استفاده می شود.
آمپرسنج الکترومغناطیسی (Electromagnetic Ammeter)
آمپرسنجهای الکترومغناطیسی بیشترین کاربرد را در تمام زمینه هایی دارند که ابزار اندازه گیری جریان مورد نیاز باشد. این ابزار با خوانش میدانهای مغناطیسی که در تعامل ثابت با جریانهای الکتریکی هستند، اندازه گیری آمپر را تعیین می کنند. خود مصرفیِ (یعنی توانی که توسط آمپرسنج جذب می شود) این ابزارها معمولاً بسیار کم است. به طور کلی این دستگاه دارای محدوده ای از حداقل 0.5 آمپر تا حداکثر 200 آمپر هستند.
آمپرسنج الکترودینامیکی (Electrodynamic Ammeter)
در آمپرسنجهای الکترودینامیکی، سیم پیچهای ثابت و متحرک به صورت سری قرار دارند، به هم متصل می شوند. همچنین یک مقاومت سنج در سراسر سیم پیچ متحرک برای محدود کردن جریان وصل می شود.
آمپرسنج حرارتی (Thermal Ammeter) یا سیم داغ (Hot wire)
همانطور که از نام آن پیداست، آمپرسنج حرارتی میزان جریان دستگاه را بر اساس میزان گرمایشی که از آن می گذرد، اندازه گیری می کند. گرمایی که آمپرسنج تولید می کند با کمک یک سیم اندازه گیری می شود و هرچه گرما بیشتر باشد، جریان نیز بیشتر می شود.
آمپرسنج انبساط حرارتی (Thermal Expansion Ammeter)
در آمپرسنج انبساط حرارتی، جریانی که باید اندازه گیری شود، از یک مقاومت عبور و یک مارپیچ فلزی را گرم می کند. از این دستگاه می توان برای اندازه گیری هر نوع جریان الکتریکی، صرف نظر از مستقیم، متناوب یا هر شکل موجی که باشد، استفاده کرد. این ابزار این مزیت را دارد که مستقیماً مقدار مؤثر جریان حرارتی معادل را نشان دهد.
آمپرسنج القایی (Induction Ammeter)
برای داشتن آمپرسنجی که با اصل القایی کار کند، باید دو جریان خارج از فاز داشته باشیم (اگر در فاز باشند، گشتاور صفر می شود). راه های مختلفی برای ایجاد دو جریان بر روی دیسک و در نتیجه دو جریان القایی وجود دارد. اولین روش این است که جریانهای الکترومغناطیس را حذف کنیم. برای این کار باید یک مقاومت به صورت سری با یک سیم پیچ و یک راکتانس به صورت سری با سیم پیچ دیگر قرار دهید و این دو مدار را به صورت موازی با یکدیگر وصل کنید. روش بعدی شامل تقسیم یک آهنربای الکتریکی به فاصله کمی در نزدیکی قطعات قطب و احاطه کردن این تقسیم توسط یک حلقه کوتاه است.
آمپرسنج الکترواستاتیک (Electrostatic Ammeter)
این دستگاه برای اندازه گیری جریانهای الکترواستاتیک بسیار کوچک، طراحی شده است. آمپرسنج الکترواستاتیک به فرآیندهای تولید اجازه می دهد تا با اندازه گیری جریان تولید شده در راکتور و استفاده از اندازه گیری به عنوان یک شاخص، به عملکردی پایدار دست یابند.
آمپرسنج دیجیتال (Digital Ammeter)
پیشرفتهای تکنولوژی، ابزارهای اندازه گیری دیجیتال را با تطبیق پذیری و کارایی بالا به بازار تحمیل کرده است. با ابزارهای دیجیتال، خطاهای خواندن حذف می شوند. چرا که اندازه گیریها از طریق یک عدد روی صفحه نمایش داده می شود و از آنجایی که قطعات مکانیکی متحرک، با مدارهای الکترونیکی جایگزین شده اند، سایش نیز کم می شود. بنابراین کیفیت یک ابزار دیجیتال به کیفیت مدارهای مورد استفاده بستگی دارد.
آمپرسنج آنالوگ (Analog Ammeter)
آمپرسنجهای آنالوگ که به نام جریان سنج نیز شناخته می شوند، از ابزارهای اندازه گیری هستند که جریان را بر حسب آمپر اندازه گیری می کنند. اندازه ها را بر روی یک صفحه، نمایش می دهد که معمولاً با یک اشاره گر متحرک یا سوزن ساخته شده از یک آهن نرم ساخته شده است. آنها دارای سرنخهای مثبت و منفی هستند و دارای مقاومت داخلی بسیار کم هستند.
سیم پیچ متحرک (Moving coil)
آمپرسنج سیم پیچ متحرک برای اندازه گیری هر دو جریان AC و DC استفاده می شود. این دستگاه از انحراف مغناطیسی استفاده می کند که در آن جریان از طریق یک سیم پیچ، باعث حرکت آن در داخل میدان مغناطیسی می شود.
آمپرسنج سیم پیچ متحرک دائمی (PMMC)
در این دستگاه، هادی بین قطبهای یک آهنربای دائمی قرار دارد. هنگامی که جریان از طریق سیم پیچ عبور می‌کند، شروع به انحراف می کند. انحراف سیم پیچ متناسب با مقدار جریانی است که از آن عبور می کند. آمپرسنج PMMC فقط برای اندازه گیری جریان مستقیم استفاده می شود.
آهن متحرک (Moving iron)
این نوع آمپرسنج برای محاسبه جریانها و ولتاژهای متناوب استفاده می شود. در این دستگاه سیستم متحرک شامل قطعات آهن نرم است که در اثر نیروی الکترومغناطیسی یک سیم پیچ ثابت حرکت می کند.
آمپرسنج انتگرالی (Ammeter Integrating)
در این دستگاه جریان در طول زمان جمع می شود و حاصل ضرب زمان و جریان را نمایش می دهد. این دستگاه کل انرژی ای که از مدار تامین می شود را در یک بازه زمانی مشخص محاسبه می کند. بهترین نمونه از این دستگاه یکپارچه، وات ساعت است که انرژی را مستقیماً بر حسب وات ساعت اندازه گیری می کند.
آمپرسنج هوانوردی (Aircraft Ammeter)
برای نظارت بر عملکرد سیستم الکتریکی هواپیما از این آمپرسنج استفاده می شود. آمپرسنج هوانوردی نشان می دهد که دینام یا ژنراتور منبع، به اندازه کافی برق تولید می کند یا خیر. همچنین نشان می دهد که آیا باتری شارژ الکتریکی دریافت می کند یا خیر.
سوالات متداول انواع آمپرسنج و کاربردها
1- چگونه از آمپرسنج استفاده کنیم؟
یک آمپرسنج به صورت سری در مدار متصل می شود؛ یعنی جریان مداری را که می خواهید اندازه گیری کنید را باز کنید و آمپرسنج را بین دو ترمینالی که توسط این مدارایجاد می شود، قرار دهید.
2- چرا باید آمپرسنج به صورت سری وصل شود؟
آمپرسنج تعداد الکترونهایی را که از یک سیم معین عبور می کند را نشان می دهد و آمپرسنج باید به صورت سری به سایر اجزا متصل شود، چراکه می بایست بخشی از مدار باشد.
3- فرق بین آمپرسنج و ولت متر چیست؟
ولت متر ولتاژ مدار الکتریکی را تعیین می کند در حالی که آمپرسنج شدت جریان را اندازه گیری می کند. همچنین ولت متر به صورت موازی و آمپرسنج به صورت سری وصل می شود.
4- چگونه مقاومت را با آمپرسنج اندازه گیری کنیم؟
با بازگشت به قانون اهم، مقدار مقاومت را می توان به عنوان ولتاژ باتری بر جریانی که آمپرسنج اندازه گیری می کند، محاسبه کرد. به عنوان مثال، اگر ولتاژ 12 ولت (باتری معمولی) را اعمال کنیم و آمپرسنج 12 میلی آمپر را نشان دهد، مقدار مقاومت1 kΩ یا 1000 Ω است.
5- یک آمپرسنج ایده آل باید چه ویژگیهایی داشته باشد؟
آمپرسنج ایده آل آمپرسنجی است که در آن افت ولتاژی بین انتهای آن وجود نداشته باشد. به این معنی که مقاومت صفر (اتصال کوتاه) بین پایانه های خود ارائه می دهد. چرا که در واقعیت، همیشه یک مقاومتِ هرچند کوچک وجود دارد که منجر به بروز خطا در اندازه گیریها میشود.
