전류계

Ammeter
움직이는 철 전류계의 시연 모델입니다.코일을 통과하는 전류가 증가하면 플런저가 코일로 더 빨려 들어가고 포인터가 오른쪽으로 꺾입니다.

전류계(Ampere meter의 약자)는 회로의 전류를 측정하는 데 사용되는 측정기입니다.전류는 암페어(A)로 측정되므로 이 이름이 붙습니다.전류계는 일반적으로 전류를 측정할 회로와 직렬로 연결됩니다.전류계는 일반적으로 저항이 낮기 때문에 측정하는 회로에서 상당한 전압 강하를 일으키지 않습니다.

밀리암페어 또는 마이크로암페어 범위에서 더 작은 전류를 측정하는 데 사용되는 계측기는 밀리암페어 또는 마이크로암페어로 지정됩니다.초기 전류계는 작동을 위해 지구의 자기장에 의존하는 실험실 기구였다.19세기 후반에는 어떤 위치에나 설치할 수 있고 전력 시스템에서 정확한 측정을 가능하게 하는 개량된 계측기가 설계되었다.일반적으로 회로에서 문자 'A'로 표시됩니다.

던디대학교 물리학과 전류계

역사

뉴욕에 있는 오래된 펜 스테이션 터미널 서비스 공장의 전류계

전류, 자기장 및 물리적 힘의 관계는 1820년 Hans Christian örsted에 의해 처음 언급되었으며, 그는 전류가 인접 와이어에 흐를 때 나침반 바늘이 북쪽을 향하지 않도록 하는 것을 관찰했다.접선 검류계는 이 효과를 사용하여 전류를 측정하는 데 사용되었으며, 여기서 포인터를 0 위치로 되돌리는 복원력은 지구의 자기장에 의해 제공되었습니다.이것은 이러한 기기들을 지구장과 정렬할 때만 사용할 수 있게 만들었다.계측기의 감도는 와이어를 추가로 돌려 효과를 배가함으로써 증가했습니다. 즉, 계측기를 "승수기"[1]라고 불렀습니다.

전류 검출기로서의 레오스코프라는 단어는 1840년경 찰스 휘트스톤 경에 의해 만들어졌지만 더 이상 전기 계측기를 설명하는 데 사용되지 않는다.makeup이라는 단어는 회로의 전류를 조절하기 위해 사용되는 장치인 Leostat(휘트스톤에 의해 만들어지기도 함)의 것과 유사합니다.레오스타트는 레오스코프와 달리 [2][3]가변 저항을 나타내는 역사적 용어입니다.

종류들

일부 계측기는 패널 미터로, 일종의 제어판에 장착되도록 되어 있습니다.이 중 평면, 수평 또는 수직 유형을 에지 미터라고 합니다.

무빙코일

측정할 와이어의 전류 전달
복원력을 제공하는 스프링
이 그림은 개념적인 것입니다.실용 미터에서는 철심이 정지해 있고, 프론트 및 리어 스파이럴 스프링이 코일에 전류를 전달하며, 코일은 직사각형 보빈에 지지됩니다.또, 영구 자석의 극은 원호의 원호이다.

다르손발 검류계는 움직이는 코일 전류계입니다.영구 자석의 자기장에 놓인 코일을 통과하는 전류가 코일을 움직이는 자기 편향을 사용합니다.이 악기의 현대적인 형태는 에드워드 웨스턴에 의해 개발되었으며 복원력을 제공하기 위해 두 개의 나선형 스프링을 사용합니다.철심과 영구 자석 극 사이의 균일한 공극은 미터기의 편향을 전류에 선형으로 비례시킵니다.이 미터들은 선형 눈금을 가지고 있다.기본 미터 이동은 약 25마이크로암페어부터 10밀리암페어까지의 [4]전류에 대해 풀 스케일 편향을 가질 수 있습니다.

자기장이 편광되기 때문에 미터 바늘은 각 전류 방향에 대해 반대 방향으로 작동합니다.따라서 DC 전류계는 어떤 극성에 연결되어 있는지에 민감합니다. 대부분은 양극 단자로 표시되지만 일부는 중심 0 메커니즘이[note 1] 있어 어느 방향으로든 전류를 표시할 수 있습니다.이동 코일 미터는 코일 [note 2]미터를 통과하는 다양한 전류의 평균(평균)을 나타내며, AC의 경우 0입니다.따라서 이동 코일 미터는 AC가 아닌 DC에서만 직접 사용할 수 있습니다.

이러한 유형의 미터 이동은 전류계와 전압계 및 저항계 등 전류계에서 파생된 다른 미터 모두에 대해 매우 일반적입니다.

움직이는 자석

이동 자석 전류계는 기본적으로 이동 코일과 동일한 원리로 작동하지만 코일이 미터 케이스에 장착되고 영구 자석이 니들을 이동합니다.코일이 두꺼운 와이어로 만들어질 수 있고 헤어스프링에 의해 전류가 흐를 필요가 없기 때문에 이동 자석 전류계는 이동 코일 기기보다 더 큰 전류(종종 수십 암페어)를 전달할 수 있습니다.실제로 이런 종류의 전류계에는 헤어스프링이 전혀 없는 대신 복원력을 제공하기 위해 고정된 영구 자석을 사용한다.

일렉트로다이내믹

전자동적 전류계는 다르손발 운동의 영구 자석 대신 전자석을 사용한다.이 계측기는 교류 및 직류[4] 모두에 응답할 수 있으며 AC용 참 RMS를 나타냅니다.이 계측기의 대체 용도는 와트계를 참조하십시오.

무빙 아이언

특징적인 비선형 척도와 함께 오래된 이동 철 전류계의 면.움직이는 철 전류계 기호는 미터 면의 왼쪽 아래 구석에 있습니다.

움직이는 철 전류계는 고정된 와이어 코일의 전자기력에 의해 작동될 때 움직이는 철 조각을 사용합니다.가동 철 미터는 [5]1884년 오스트리아의 기술자 프리드리히 드렉슬러에 의해 발명되었다.이 유형의 미터는 직류 및 교류 모두에 반응합니다(직류에서만 작동하는 이동 코일 전류계와 반대).철 요소는 포인터에 부착된 이동 베인과 코일로 둘러싸인 고정 베인으로 구성됩니다.교류 또는 직류가 코일을 흐르면서 양쪽 베인에 자기장을 유도하면 베인은 서로 밀어내고 이동 베인은 미세한 나선 [4]스프링에 의해 제공되는 복원력에 대해 편향된다.움직이는 철계의 편향은 전류의 제곱에 비례합니다.따라서 이러한 계량기는 일반적으로 비선형 눈금을 가지지만, 철제 부품은 일반적으로 눈금이 대부분의 범위에 걸쳐 상당히 선형적이 되도록 모양을 변경한다.철기 계측기를 이동하면 적용된 AC 파형의 RMS 값이 표시됩니다.이동 철 전류계는 산업용 주파수 AC 회로에서 전류를 측정하는 데 일반적으로 사용됩니다.

열선

열선 전류계에서는 전류가 와이어를 통과하여 와이어가 가열됨에 따라 팽창합니다.이러한 계측기는 응답 시간이 느리고 정확도가 낮지만 무선 주파수 [4]전류를 측정하는 데 사용되기도 합니다.또한 적용된 AC의 True RMS도 측정합니다.

디지털.

아날로그 전류계가 전압계를 포함한 다양한 파생 미터의 기초를 형성한 것과 거의 마찬가지로 디지털 미터의 기본 메커니즘은 디지털 전압계 기구이며, 이를 중심으로 다른 종류의 미터가 구축된다.

디지털 전류계 설계에서는 분로 저항을 사용하여 흐르는 전류에 비례하여 보정된 전압을 생성합니다.그런 다음 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 사용하여 디지털 전압계를 통해 이 전압을 측정합니다. 디지털 디스플레이는 션트를 통해 전류를 표시하도록 보정됩니다.이러한 계측기는 종종 사인파의 RMS 값만 나타내도록 교정되지만, 많은 설계에서는 파형 파고율 제한 범위 내에서 참 RMS를 나타냅니다.

통합 중

암페어시 또는 충전 단위로 보정된 적분 전류계

집적 [6][7]전류라고 불리는 디바이스의 범위도 있습니다.이러한 전류계에서는 시간이 지남에 따라 전류가 합산되어 전류와 시간의 곱이 됩니다. 이 곱은 전류와 함께 전달되는 전하에 비례합니다.에너지 측정(전하에 에너지를 공급하려면 전압을 곱해야 함) 또는 배터리 또는 콘덴서의 전하를 추정하는 데 사용할 수 있습니다.

피코암미터

피코암페어계(피코암페어계)는 매우 낮은 전류를 측정합니다.일반적으로 피코암페어 범위는 하단부터 상단 밀리암페어 범위까지입니다.피코암메터는 측정되는 전류가 멀티미터와 같은 다른 장치의 감도 한계 미만일 때 사용됩니다.

대부분의 피코암미터는 "가상 짧은" 기술을 사용하며 수십 년간의 측정을 포함하기 위해 서로 전환해야 하는 여러 가지 측정 범위를 가집니다.다른 최신 피코암미터는 로그 압축과 범위 전환 및 관련 전압 급등을 [8]제거하는 "전류 싱크" 방식을 사용합니다.특수 절연체 및 종동 차폐와 같은 측정을 잠글 수 있는 누출 전류를 줄이기 위해 특별한 설계 및 사용 고려사항을 준수해야 한다.삼축 케이블은 프로브 접속에 자주 사용됩니다.

어플

전류계는 측정할 회로와 직렬로 연결해야 합니다.비교적 작은 전류(최대 몇 암페어)의 경우 전류계가 회로 전류 전체를 통과할 수 있습니다.더 큰 직류의 경우 션트 저항기는 대부분의 회로 전류를 전달하며, 정확히 알려진 소량의 전류가 미터기 움직임을 통과합니다.교류 회로의 경우 계측기를 구동하는 데 편리한 소전류(예: 1암페어 또는 5암페어)를 제공하기 위해 전류 변압기를 사용할 수 있으며, 측정하는 1차 전류는 훨씬 더 큽니다(최대 수천암페어).또한 션트 또는 전류 변압기를 사용하면 관측 지점까지 무거운 회로 도체를 구동할 필요 없이 표시기를 편리하게 배치할 수 있습니다.교류일 경우, 변류기를 사용하여 1차 회로의 고전압으로부터 미터기를 격리할 수도 있습니다.션트는 직류 전류계에 이러한 절연 기능을 제공하지 않지만 고전압이 사용되는 경우 전류계를 접지에 대해 낮은 전위에 있을 수 있는 회로의 "복귀" 측에 배치할 수 있습니다. 

전류계는 내부 저항이 매우 낮고 과도한 전류가 흐를 수 있으므로 전압 소스에 직접 연결하지 마십시오.전류계는 단자에서 1V보다 훨씬 적은 저전압 강하를 하도록 설계되어 있습니다. 전류계에서 발생하는 추가 회로 손실을 측정 회로(I)에서 "부담"이라고 합니다.

일반적인 Weston형 미터 이동은 스프링과 실용적인 코일이 제한된 전류만 전달할 수 있기 때문에 최대 밀리암페어만 측정할 수 있습니다.더 큰 전류를 측정하기 위해 분로라고 하는 저항이 미터기와 병렬로 배치됩니다.션트의 저항은 정수 ~ 분수 밀리옴 범위에 있습니다.거의 모든 전류가 션트를 통과하며, 일부만 미터기를 통과합니다.이를 통해 미터기는 큰 전류를 측정할 수 있습니다.전통적으로 션트와 함께 사용되는 미터는 FSD(Full Scale Defection)가 50mV이므로 션트는 일반적으로 최대 정격 전류를 전달할 때 50mV의 전압 강하를 발생하도록 설계되었습니다.

에어튼 션트 스위칭 원리

멀티 레인지 전류계를 만들려면 셀렉터 스위치를 사용하여 여러 개의 분로 중 하나를 미터기에 연결할 수 있습니다.범위 전환 시 미터 이동을 통해 전류 서지가 손상되지 않도록 차단 전 스위치여야 합니다.

더 나은 배열은 윌리엄 E에 의해 발명된 에어튼 션트 또는 유니버설 션트입니다. Ayrton : Make-Before-Break 스위치가 필요 없습니다.또한 접촉 저항으로 인한 부정확성을 방지합니다.그림에서 예를 들어 50mV의 풀스케일 전압과 10mA, 100mA 및 1A의 원하는 전류 범위를 가진 움직임을 가정하면 저항 값은 R1=4.5Ω, R2=0.45Ω, R3=0.05Ω입니다.그리고 이동 저항이 1000Ω인 경우, 예를 들어 R1을 4.525Ω으로 조정해야 합니다.

스위치드 션트는 10암페어 이상의 전류에는 거의 사용되지 않습니다.

제로 센터 전류계

제로 센터 전류계는 과학 및 산업 장비에서 공통적으로 극성을 모두 사용하여 전류를 측정해야 하는 애플리케이션에 사용됩니다.제로 센터 전류계도 일반적으로 배터리와 직렬로 배치됩니다.이 응용 프로그램에서 배터리를 충전하면 니들이 저울의 한쪽(일반적으로 오른쪽)으로 편향되고 배터리를 방전하면 니들이 다른 쪽으로 편향됩니다.자동차나 트럭의 고전류를 테스트하기 위한 특수한 타입의 제로 센터 전류계는, 포인터를 움직이는 피벗 바 자석과 포인터를 전류가 흐르지 않고 중앙에 두는 고정 바 자석이 있습니다.측정할 와이어 주변의 자기장에 의해 움직이는 자석이 편향됩니다.

전류계 분로는 저항이 매우 낮기 때문에 실수로 전류계를 전압 소스와 병렬로 배선하면 합선이 발생하여 퓨즈가 끊어지고 계측기와 배선이 손상되어 관찰자가 부상을 입을 수 있습니다.

AC 회로에서 전류 변압기는 도체 주위의 자기장을 일반적으로 최대 정격 전류에서 1A 또는 5A의 작은 AC 전류로 변환하여 미터로 쉽게 읽을 수 있습니다.이와 유사한 방법으로 홀 효과 자기장 센서를 사용하여 정확한 AC/DC 비접촉 전류계가 구성되었습니다.휴대용 휴대용 클램프온 전류계는 산업용 및 상업용 전기기기의 유지보수를 위한 일반적인 도구로서, 와이어에 일시적으로 클립하여 전류를 측정합니다.일부 최신 유형은 도체의 양쪽에 배치되는 자기적으로 부드러운 프로브를 병렬로 가지고 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 바늘의 받침 위치는 저울의 중앙에 있으며 복원 스프링은 어느 방향으로든 동일하게 잘 작동할 수 있습니다.
  2. ^ 그 주파수가 미터기가 응답할 수 있는 속도보다 빠를 경우

레퍼런스

  1. ^ L. A. Geddes, 돌아보면, 세월이 흐르면서 전류 측정이 어떻게 향상되었는가, IEEE 잠재력, 1996년 2월/3월, 40-42페이지
  2. ^ Brian Bowers(에드), 찰스 휘트스톤 경 FRS: 1802-1875, IET, 2001 ISBN0-85296-103-0 페이지 104-105
  3. ^ ῥέος, ἱστάναι.Liddell, Henry George, Scott, Robert; 페르세우스 프로젝트의 그리스 영어 사전.
  4. ^ a b c d Frank Spitzer and Barry Howarth, Principes of Modern Instrumentation, Holt, Rinehart and Winston, 1972, ISBN 0-03-080208-3 11장
  5. ^ "Fragebogen aus der Personenmappe Friedrich Drexler (1858 - 1945)". Technisches Museum Wien. Archived from the original on 2013-10-29. Retrieved 2013-07-10.
  6. ^ http://www-project.slac.stanford.edu/lc/local/notes/dr/Wiggler/Wigrad_BK.pdf[베어 URL PDF]
  7. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2011-07-20. Retrieved 2009-12-02.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  8. ^ Ix Innovations, LLC. "PocketPico Ammeter Theory of Operation" (PDF). Retrieved 2014-07-11.

외부 링크

Wikimedia Commons에는 Ameter 관련 미디어가 있습니다.