Ampe Kế Là Gì? Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt động - Hoàng Vina

Ampe kế là gì? cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Ampe kế là gì? Chúng có bao nhiêu loại trên thị trường hiện nay. Tất cả sẽ được giải đáp qua bài viết sau đây.

Ampe kế là gì?

Ampe kế là một thiết bị dùng để đo cường độ dòng điện có đơn vị là ampe. Thiết bị này được đặt tên theo đơn vị của dòng điện, có thể gọi là đồng hồ ampe hoặc là ampe kế. Các ampe kế lý tưởng có nội điện trở bằng 0, nhưng trên thực tế ampe kế có nội đinệ trở nhỏ. Phạm vi đo của ampe kế phụ thuộc vào giá trị của điện trở.

Trên ampe kế sẽ có hai chốt ký hiệu là (+), (-) là ký hiệu của chốt âm và chốt dương giúp người dùng phân biệt được và nối dây cho chính xác.

Để người dùng hiểu thêm về chức năng của ampe kế, trước tiên ta sẽ tìm hiểu một chút là Ampe là gì?

Ampe là tiếng bắt nguồn từ Pháp được đặt theo tên của một nhà khoa học vật lý đã phát hiện ra từ trường là André Marie Ampère. Ampe được ký hiệu là A, có thể quy đổi thành nhiều đơn vị lớn và nhỏ khác nhau. Dưới đây là một số ví dụ:

• 1 Ampe = 1000 miliAmpe
• 1 miliAmpe = 0,001 Ampe
• 1 KiloAmpe = 1000 Ampe = 1.000.000 MiliAmpe.

Ngoài chức năng dùng để đo cường độ dòng điện, ngày nay nhiều nhà sản xuất còn thiết kế tích hợp thêm các tính năng khác cho ampe kế như đo tần số, đo điện trở, điện áp,…

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Ampe kế

Cấu tạo Ampe kế:

Ký hiệu Ampe kế trong bảng mạch:

Nguyên lý hoạt động của Ampe kế:

Trong dòng điện xoay chiều, từ trường biến thiên được sinh ra bởi đường dây điện gây ra cảm ứng từ lên cuộn cảm trong đường dây điện. Ampe kế cũng hoạt động dựa trên nguyên tắc này, các bộ cảm biến sẽ hiển thị kết quả trên màn hình của Ampe kế.

Phân loại Ampe kế

Trên thị trường hiện nay, Ampe kế được phân chia thành 2 loại là Ampe kế can thiệp và Ampe kế không can thiệp. Chi tiết như sau

1. Ampe kế can thiệp

Ampe kế can thiệp được mắc nối tiếp với dây điện, tiêu thụ một hiệu điện thế nhỏ nối tiếp trong mạch điện nối tiếp. Để không ảnh hưởng nhiều đến mạch điện thì hiệu điện thế tiêu thụ phải ở mức nhỏ nhất. Kháng trở tương đương với ampe kế trong mạch phải luôn bé hơn so với điện trở.

Ampe kế ở mạch điện một chiều khi mắc phải lưu ý các cực điện (+), (-) đúng chiều dòng điện. Chọn thang đo không làm lãng phí bằng cách chọn thang đo lớn nhất trước sau cùng hạ dần để kết qua sau đo nằm trong thang đo.

Trong thiết kế, ampe kế là một điện kế có mắc sơn, được ký hiệu là A nằm ở vòng tròn ở giữa.

Ampe kế khung quay: Là loại ampe kế truyền thống dùng để đo cường độ dòng điện một chiều chạy trong một mạch điện. Chuyển đổi cường độ dòng điện sang chuyển động quay ở 1 cung của cuộn dây nằm trong từ trường.

• Cấu tạo: gồm kim, lò xo xoắn, nam châm, thước hình cung, cuộn dây dẫn điện, chốt giữ lò xo,… Cuộn dây dẫn điện được gắn quanh 1 trục đặt trong từ trường của nam châm vĩnh cửu, kết nối với 1 kim chỉ góc quay trên nền thước hình cung. Lò xo xoắn kéo dây và kim chỉ về giá trị 0 trong trường hợp không có dòng điện đi qua.
• Nguyên lý hoạt động: dòng điện khi đi qua cuộn dây chịu tác động của từ trường, cuộn dây bị kéo về 1 phía. Cuộn dây làm xoắn lò xo và quay kim, đầu kim chỉ trên thang đo tương ứng với cường độ dòng điện đi qua cuộn dây.

Apme kế điện tử: là một thiết bị đo vạn năng, bản chất của nó là 1 vôn kế điện tử dùng để đo hiệu điện thế đo dòng điện tạo ra trên 1 điện trở nhỏ được gọi là Shunt. Các thang đo khác nhau được điều chỉnh bằng việc chọn các shunt khác nhau. Cường độ dòng điện lúc này sẽ là hiệu điện thế đo được theo định luật Ohm.

Ampe kế sắt từ: ampe kế sắt từ có thể đo dòng xoay chiều do góc quay của kim không phụ thuộc chiều dòng điện.

• Cấu tạo: gồm có 2 thanh sắt non nằm trong một ống dây. 1 thanh được đặt cố định, 1 thanh được kết nối với kim chỉ góc quay ở trên thước hình cung.
• Nguyên lý hoạt động: Dòng điện khi đi qua ống dây sẽ sinh ra một từ trường, từ trường gây nên cảm ứng sắt từ lên 2 thanh sắt non biến thành nam châm cùng chiều. Hai nam châm cùng chiều nên chúng đẩy nhau không bị ảnh hưởng bởi dòng điện đi qua ống dây. Lực đẩy này khiên thanh nam châm dịch chuyển quay 1 góc tương ứng với giá trị cường độ dòng điện đi qua ống dây.

Ampe kế nhiệt: đây là loại cuối cùng trong ampe kế can thiệp.

• Cấu tạo: gồm 1 thanh kim loại dài và mảnh, được cuộn lại giống 1 lò xo xoắn với 1 đầu cố định. 1 đầu còn lại được gắn với kim chuyển động trên nền thước đo hình cung.
• Nguyên lý hoạt động: khi dòng điện chạy qua, thanh sắt nóng lên đạt mức độ nhiệt cân bằng. Công suất nhiệt nhận được từ dòng điện bằng công suất nhiệt tỏa ra môi trường và giãn nở nhiệt, đẩy đầu quay tự do. Góc quay thể hiện vị trí kim trên thước đo, tương ứng với cường độ dòng điện.

2. Ampe kế không can thiệp

Nhược điểm lớn nhất của Ampe kế không can thiệp là phải lắp đặt như một thành phần trong mạch điện. Không dùng được cho các mạch điện đã được chế tạo, cần đo đạc từ trường sinh ra bởi dòng điện sau đó mới có thể xác định được cường độ dòng điện.

Phương pháp này đảm bảo an toàn cho mạch điện, không gây ảnh hưởng trực tiếp. Tuy nhiên độ chính xác không được cao.

Ampe kế kìm: là một trong thiết bị thuộc ampe kế không can thiệp, chuyên dùng để đo những dòng điện lớn, dải đo rộng từ 100A – 2000A. Cơ chế hoạt động tương tự như các thiết bị khác là thao tác kẹp vào dây điện khi có dòng điện đi qua. Trong dòng điện xoay chiều, từ trường luôn luôn biến thiên do dòng điện gây cảm ứng điện từ lên 1 cuộn cảm nằm ở gần dòng điện. Ampe kế kìm được chia thành 2 loại:

• Ampe kìm chỉ thị kim.
• Ampe kìm chỉ thị số.

Đầu dò hiệu ứng Hall: ampe kế này hoạt động dựa trên nguyên lý Hall để tạo nên một hiệu điện thế tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện cần đo.

• Cấu tạo: gồm 1 thanh màu đỏ quy định là thanh Hall, thanh màu xanh là lõi sắt từ, màu tím là bộ khuếch đại diện, màu lam là điện trở.
• Nguyên lý hoạt động: để kích thích hoạt động của đầu đo, cuốn 1 hoặc nhiều vòng dây mang dòng điện quanh lõi sắt từ của đầu đo.

>>> Tham khảo: Cách kiểm tra cường độ dòng điện