Amperemetro

Amperemetroa zirkuitu elektriko bateko puntu batetik igarotzen den korronte edo intentsitate elektrikoa neurtzen duen gailu bat da. Izena intentsitate elektrikoa neurtzen duen unitatetik -Amperea- datorkio. Korronte txikiagoak neurtzen dituzten gailuak, miliampere edo mikroampere mailakoak, miliamperemetro eta mikroamperemetro izenak harten dituzte, hurrenez hurren.

Funtsean, amperemetro analogiko bat galbanometro bat da -korronte txikiak neurtzen dituen gailua-, neurketa maila egokitzeko shunt erresistentzia bat paraleloan daukana. Hainbat shunt erresistentzia erabiliz, hainbat neurketa maila dituen amperemetroa lortzen da.

Amperemetro digitaletan neurtu beharreko korrontea erresistentzia batetik pasatzen da, eta bihurgailu analogiko/digital batek erresistentzia honetako tentsio-jauskera neurtzen du. Bihurgailuak emandako neurketa PUZ batek irakurtzen du, eta honek beharrezko kalkuluak egiten ditu korrontearen balioa pantaila baten erakusteko.

Neurketa egiteko korronteak amperemetroa zeharkatu behar du. Beraz amperemetroa korrontea neurtu nahi den zirkuituko puntuan seriean konektatzen da. Ondorioz, amperemetroek barne-erresistentzia oso txikia daukate, ohm bat baino gutxiagokoa, zirkuitu baten konektatzerakoan korronte neurgailuak berak ez dezan korrontea txikiagotu.

Korrontea neurtu beharreko zirkuitua ezin denean eten, neurketa egiteko pintza amperemetrikoak erabiltzen dira. Gailu hauek korrontea neurtzeko beronek sortzen duen eremu magnetikoa neurtzen dute.

D'Arsonval-en galbanometroa haril mugikorreko amperemetroa da. Deflexio magnetikoa erabiltzen du: eremu magnetiko baten barnean dagoen haril batetik korronte elektriko bat pasatzean haril hori mugitu egiten da. Tresna honen bertsio modernoa Edward Westonek garatu zuen, eta malguki kiribildu bi erabiltzen ditu indar berreskuratzailea lortzeko. Burdinazko nukleo eta iman polo permanenteen artean dagoen aire tarte uniformeagatik deflexioa korrontearekiko linealki proportzionala da. Neurgailu hauek eskala linealak dituzte. Neurgailuaren mugimendu basikoek 25 mikroamperetako korronteetatik hasita 10 miliamperetako korronteetarainoko eskala-osoa eduki dezakete.^[1]

Eremu magnetikoa polarizatua izaterakoan, neurgailuaren orratza kontrako norantzetan mugitzen da korrontearen norabide bakoitzean. Beraz korronte zuzeneko amperemetroa nola konektatzen den kontutan hartu behar da. Gehienek terminal positiboa markatuta daukate, baina batzuk erdiko-zero mekanismoak dituzte (hauetan orratza eskalaren erdian dago eta malgukiek norantza bietan egin dezakete lan), eta norantza bietako korronteak neurtu ditzakete. Haril mugikorreko neurgailuak bertatik igarotzen den batezbesteko korrontea neurtzen du (korrontearen frekuentzia amperemetroaren erantzuna baino azkarragoa bada), zeina korronte alternoan zero den. Arrazoi honegatik haril mugikorreko neurgailuek korronte zuzenerako bakarrik balio dute.

Neurgailuaren mugimendu mota hau oso arrunta da bai amperemetroetan zein bere eratorrietan, voltmetro eta ohmmetroetan. Azken hamarkadetan hauen erabilpena gutxiagotu egin den arren, oinarrizko mugimendu mota hau bere garaian estandarra izan zen makineria elektrikoarekin zerikusia daukan edozein bistaratze analogikotan.

Iman mugikorreko amperemetroek haril mugikorrekoen printzipio berberarekin funtzionatzen dute oinarrian, aldea harila kaxan muntatuta dagoela, eta orratza iman mugikorrarekin batera mugitzen dela da. Iman mugikorreko amperemetroek haril mugikorrekoek baino korronte handiagoak jasan ditzakete, askotan hainbat hamarka ampere, harila hari sendoagoarekin egin daitekeelako eta korrontea ez delako malgukietatik pasatu behar. Izan ere, mota honetako amperemetro batzuek ez dute malgukirik, berreskuratze indarra iman egonkor finko baten bidez lortzen dutelarik.

Amperemetro elektrodinamikoek elektroiman bat erabiltzen dute d'Arsonval motakoek erabiltzen duten iman finkoaren ordez. Hau da, haril bi dituzte, bat finkoa eta beste mugikorra. Gailu hauek bai korronte zuzen eta alternoarekin funtzionatu dezakete, ^[1] eta korronte alternoan korronte efikaza erakusten dute.

Burdin mugikorreko amperemetroek haril finko batek sortutako indar elektromagnetikoaren eraginez mugitzen den burdin zati bat erabiltzen dute. Haril mugikorrekoen aldean, zeinak korronte zuzena bakarrik neurtzen dituzten, neurgailu hauek korronte zuzenarekin zein alternoarekin funtzionatu dezakete.

Burdinazko elementuak orratz mugikor bat dauka, eta orratz finko bat, haril batekin inguratua. Korronte zuzen edo alternoak harila iragan eta orratz bietan eremu magnetikoa sortzerakoan, orratz mugikorra malguki helikoidalen indar berreskuratzailea gaindituz mugitu egiten da.^[1] Burdin mugikorreko orratzaren deflexioa korrontearen balioaren karratuarekiko proportzionala da. Ondorioz neurgailu hauek eskala ez-lineala izango lukete, baina orokorrean burdinazko parteen forma eskala ia lineala lortzeko eran aldatzen da. Burdin mugikorreko neurgailuek korronte efikaza neurtzen dute edozein uhin formarekin.

Haril mugikorreko amperemetroa Friedrich Drexler ingeniari Austriarrak asmatu zuen 1884an.

Hari berozko amperemetroetan korrontea hari batetik pasatzen da, zeina berotzen den neurrian zabaldu egiten den. Neurgailu hauek erantzun geldoa eta zehaztasun txikia daukaten arren, batzuetan irrati-maiztasuneko korronteak neurtzeko erabili ziren.^[1] Hauek ere korronte alternoan balio efikaza neurtzen dute.

Amperemetro analogikoa beste neurgailu batzuen oinarritzat erabili izan zen era berean -tartean voltmetro eta ohmmetroak-, amperemetro digitalaren oinarria voltmetro digitala da, eta beste neurgailu digital batzuk ere voltmetro digitalean oinarritzen dira.

Amperemetro digitalek shunt erresistentzia bat erabiltzen dute korronte fluxuaren tentsio proportzional bat lortzeko. Tentsio hau voltmetro digital batekin neurtzen da, bihurgailu analogiko/digital (ADC) baten bitartez. Gailu hauek orokorrean korronte efikaza uhin sinusoidaletan bakarrik kalkulatzeko kalibratuak daude.

Amperemetro integratzaile izena duten gailu sorta bat ere badago.^[2][3] Amperemetro hauetan denboran zehar korronteen batuketa egiten da, emaitzatzat korronte eta denboraren biderketa lortzen delarik, zeina korronte horrekin emandako energiaren proportzionala den. Hauek energia kopuru neurgailuetan (watt-ordu neurgailuak) edo bateria edo kondentsadoreen karga estimatzeko erabili daitezke.

Neurtu beharreko korronte maila galbanometroaren neurri mailara egokitzeko, ${\displaystyle {R_{S}}}$ shunt erresistentzia galbanometroarekin paraleloan konektatzen da. ${\displaystyle {R_{S}}}$-ren balioa, orratzak eskala-fondora heltzeko behar duen hautatutako ampere kopuruaren araberakoa izango da.

Neurketa maila desberdinak -eskala-fondo desberdinak- lortzeko shunt erresistentzia bi edo gehiago erabiltzen dira. Amperemetroak kommutadore bat izango du neurketa-maila bakoitzarentzat, dagokion ${\displaystyle {R_{S}}}$ erresistentzia hautatuko duena. Adibidez, 10 miliampere, 100 miliampere eta 1 ampereko eskalak dituen amperemetroak balio egokidun hiru ${\displaystyle {R_{S}}}$ erresistentzien artean hautatzeko kommutagailua izango du. Korronte handietarako -10 ampere edo handiagoak adibidez- amperemetroak borne independenteak izaten ditu, fusible batekin babestuta.

${\displaystyle R_{S}}$ balioa lortzeko: ${\displaystyle I=I_{i}+I_{s}}$
non ${\displaystyle I}$ neurtu nahi den balio maximoa -eskala-fondoa-, ${\displaystyle I}$ galbanometrotik igarotzen den korrontea, eta ${\displaystyle I_{s}}$ shunt erresistentziatik igarotzen den korrontea diren.

Galbanometroan eta shunt erresistentzian tentsio-jauskerak berdinak dira. Ohmen legeagatik, ${\displaystyle I_{s}\,R_{s}=I_{i}\,R_{i}}$

${\displaystyle I_{s}}$ ordezkatu, eta ${\displaystyle R_{S}}$ askatzen da:

${\displaystyle R_{s}={\frac {I_{i}\,R_{i}}{I-I_{i}}}}$

Ekuazio honekin, kanpoko zirkuituan ${\displaystyle I}$ miliampereko korrontea dagoenean, galbanometrotik ${\displaystyle I_{i}}$ miliampereko korrontea pasatzeko behar den ${\displaystyle R_{s}}$ balioa kalkulatzen da.

Amperemetro gehienak neurtu nahi den korrontea daraman zirkuituan seriean konektatzen dira -korronte txikiak neurtu behar dituztenean-, edo shunt erresistentziarekin batera zirkuituan seriean konektatzen dira -shunt erresistentzia eta amperemetroa paraleloan, bi hauek zirkuitu barruan seriean, ikus irudia-. Kasu bietan, korrontea neurgailutik edo (gehienbat) bere shunt erresistentziatik igarotzen da. Amperemetroak ez dira zuzenean tentsio iturri batera konektatu behar, barne-erresistentzia oso txikia baitute eta korronte handiegia igaroko litzateke. Amperemetroak bere terminaletan tentsio-jauskera txikiak edukitzeko diseinatuak daude, volt bat baino asko txikiagoak; amperemetroak zirkuituan sortzen duen galerari bere zirkuituko "karga" ("burden") deitzen zaio.

Weston-motako amperemetroek miliampereak bakarrik neurtu ditzakete asko jota, malguki eta bobinek korronte mugatuak bakarrik eraman ditzaketelako. Korronte handiagoak neurtzeko, shunt izeneko erresistentzia bat amperemetroarekin paraleloan jartzen da. Shuntaren erresistentziaren balioa zenbaki osoetatik miliohmen tartean egon daiteke. Ia korronte osoa shuntetik igarotzen da, eta parte txiki bat bakarrik neurgailutik. Honela neurgailuarekin korronte handiak neurtu daitezke. Tradizionalki, shunt batekin erabiltzen den neurgailuak 50 mV-eko eskala osoko deflexioa izan du, eta ondorioz shuntak eskala-osoan 50 mV-eko tentsio-jauskera edukitzeko kalkulatzen dira.

Erdiko-zerodun amperemetroak polaritate bietako korronteak neurtu behar direnean erabiltzen dira, ekipamendu industrial eta zientifikoetan ohiko beharrizanak. Erdiko-zerodun amperemetroak bateriekin ere seriean jartzen dira. Erabilpen honetan, bateria kargatzerakoan orratza alde baterantz mugitzen da -normalean eskuinera-, eta deskargatzerakoan beste alderantz. Automobil eta kamioietan korrontea neurtzen duen erdiko-zerodun amperemetro mota berezi batek orratza mugitzen duen iman mugikor bat dauka, eta beste iman finko bat korronterik ez dagoenean orratza erdian mantentzeko. Korrontea daraman hariaren inguruko eremu magnetikoak iman mugikorraren deflexioa sortzen du.

Amperemetroaren shuntak erresistentzia balio oso txikia duenez, hanka-sartzez amperemetroa tentsio iturri batekin paraleloan konektatzeak zirkuitulaburra sortuko du, kasurik onenean fusible erreko delarik, neurgailua eta hariak kaltetu daitezkeelarik, eta erabiltzailea ere zauritu daitekeelarik.

Korronte alternoko zirkuituetan, korronte transformadore batek eroale baten inguruko eremu magnetikoa korronte alterno txiki baten bihurtuko du, tipikoki 1 A edo 5 A eskalako korronte maximorako, zeina neurgailuak errez neurtuko duen. Era berean, KA/KZ kontaktu gabeko amperemetro zehatzak Hall efektuko eremu magnetikoko sentsoreak erabiliz fabrikatu dira. Pintza amperemetriko eramangarria ohiko tresna bat da ekipamendu industrial eta komertzial elektrikoaren mantentze lanetan. Tresna honen pintza momentu baten hari baten inguruan ezartzen da korrontea neurtzeko. Mota berri batzuk zunda magnetiko paralelo pare bat dituzte, eroalearen alde bietan jartzen direlarik.