Ampe kế là gì? Cấu tạo, phân loại và chức năng

Rất nhiều người sử dụng ampe kế nhưng lại không biết cụ thể đó là thiết bị gì?. Đây là 1 thiết bị hiện đại, hiện có trên thị trường với rất nhiều kiểu dáng, mẫu mã khác nhau. Nắm rõ thông tin về cấu tạo cơ bản, nguyên lý làm việc ra sao và cách thức phân loại sẽ giúp việc ứng dụng nó hiệu quả hơn. Cùng tìm hiểu các kiến thức về thiết bị này ngay sau đây nhé.

Khái niệm Ampe

Chắc đối với những người làm trong lĩnh vực kỹ thuật, cũng đôi lần nghe nhắc đến ample. Thực chất đây là một thiết bị chuyên dụng được chế tạo với mục đích đo cường độ dòng điện trong phạm vi từ 0A-2000A. Chính vì thế mà thiết bị này được dùng nhiều trong các hệ thống, ngành liên quan đến điện tử, điện…

Ampe là tiếng bắt nguồn từ Pháp và nó lấy theo tên của 1 nhà khoa học vật lý đã phát hiện ra từ trường là André Marie Ampère. Ở Việt Nam, người ta gọi là “Ăm pe”.

Thí nghiệm như sau:Khi chúng ta cho 2 dây dẫn chạy song song, độ dài vô hạn đặt trong môi trường chân không. Dòng điện chạy qua thì giữa 2 dây này sinh ra 1 lực.

Ampe được ký hiệu là A và có thể quy đổi thành các đơn vị lớn hơn hoặc nhỏ hơn như:

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

Không chỉ đo cường độ dòng điện, để đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của khách hàng mà các hãng còn thiết kế tích hợp thêm các tính năng đo tần số, đo điện trở, điện áp vào trong các ampe kế.

Ampe kế là gì?

Nhiệm vụ chính của ampe kế đó là đo cường độ dòng điện nên vị trí lắp của nó sẽ nối tiếp ở trong mạch. Tên của nó được đặt theo đơn vị đo cường độ dòng điện mà nó thực hiện đó chính là ampe. Ví dụ như đo cho miliampe thì sẽ được gọi là miliampe kế. Thông thường, người ta sẽ sử dụng thiết bị này để đo cho những dòng điện nhỏ.

Nếu quan sát trên ampe kế, bạn sẽ thấy các chốt (+) và chốt (-). Đó chính là các ký hiệu của chốt dương và chốt âm. Ký hiệu này rất quan trọng để nó có thể giúp người dùng phân biệt được và nối dây sao cho chính xác nhất. Phía dưới của ample kết luôn luôn có 1 nút dùng để điều chỉnh kim về giá trị 0 trong trường hợp kim bị lệch.

Ampe kế không chỉ được sử dụng trong các phòng thí nghiệm mà còn dùng để thợ điện đo đạc trong hệ thống điện phục vụ cho sản xuất, chế biến, lắp ráp công nghiệp.

Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ thì ngoài những loại dùng điện áp 1 chiều, ampe kế xoay chiều còn đo tốt với điện áp xoay chiều, tần suất hay điện trở.

Cấu tạo ampe kế

Với 1 ampe kế chính hãng, chất lượng thì việc sử dụng nó cũng rất dễ dàng, người dùng chỉ cần kẹp thiết bị này vào đoạn dây điện khi dòng điện đang chạy qua để đo. Tùy theo nhu cầu sử dụng mà người dùng có thể cắm thêm các que đo để đo điện áp. Và lúc này ampe kế sẽ trở thành 1 chiếc đồng hồ đo đa chức năng.

Nguyên lý làm việc ampe kế

Trong dòng điện xoay chiều, dòng điện một chiều, biến thể của từ trường được tạo ra bởi dòng điện sẽ tạo ra các cảm ứng điện từ lên cuộn cảm được đặt nằm gần dây điện. Tùy theo đó là loại ampe kế gì mà bộ cảm biến, kim chỉ sẽ hiển thị kết quả đo trên màn hình.

Phân loại ampe kế

Dựa theo cách thức hoạt động, lắp đặt thì người ta phân thành 2 loại chính đó là: ampe kế không can thiệp và can thiệp.

Ampe kế can thiệp

Đặc điểm chung của các ampe kế can thiệp đó là phải lắp mắc trực tiếp với dây điện. Dù là loại ampe kế can thiệp nào thì nó cũng phải tiêu thụ một hiệu điện thế rất nhỏ nối tiếp trong mạch. Để có thể giảm sự ảnh hưởng đến mạch điện thì hiệu điện thế tiêu thụ phải càng nhỏ. Lúc này thì kháng trở tương đương với ampe kế trong mạch phải luôn bé hơn nhiều lần so với điện trở.

Đối với mạch điện 1 chiều thì khi mắc cần phải nối cực điện (+), (-) theo đúng chiều dòng điện. Chọn thang đo phù hợp để tránh lãng phí. Người dùng nên chọn thang đo lớn nhất trước, sau đó hạ dần để kết quả sau đo nằm trong thang đo.

Người ta sẽ phân chia thành các loại như: ampe kế nhiệt do dòng xoay chiều, một chiều, có sắt quay, có khung quay đo dòng điện 1 chiều…

Ký hiệu của ampe kế trong sơ đồ mạch điện là vòng tròn có chữ A bên trong.

Ampe kế điện tử

Ampe kế điện tử thực chất là 1 chế độ của vạn năng kế điện tử. Bản chất của nó là 1 vôn kế điện tử dùng để đo hiệu điện thế do dòng điện tạo ra trên 1 điện trở nhỏ. Việc chọn shunt khác nhau sẽ dẫn đến thông số thang đo khác nhau. Cường độ dòng điện lúc này sẽ là hiệu điện thế đo được theo định luật om.

Ampe kế khung quay

Một ampe kế khung quay sẽ có cấu tạo gồm: Kim, lò xo xoắn, nam châm, thước hình cung, cuộn dây dẫn điện, chốt giữ lò xo.

Người ta gọi đây là ampe kế truyền thống. Nó chuyên dùng để đo cường độ dòng điện 1 chiều chạy trong 1 mạch điện. Thiết bị này sẽ chuyển đổi cường độ dòng điện sang chuyển động quay ở 1 cung của cuộn dây nằm trong từ trường.

Cuộn dây dẫn có thể được gắn quanh 1 trục và đặt trong từ trường của nam châm vĩnh cửu. Cuộn dây này được kết nối với 1 kim chỉ góc quay trên nền thước hình cung. Lò xo xoắn có nhiệm vụ kéo dây và kim chỉ về giá trị 0 khi chưa có dòng điện. Một ampe kế khác thì sẽ có cuộn dây kết nối với mảnh sắt. Do mảnh sắt chịu lực hút của nam châm nên sẽ cân bằng ở vị trí số 0 khi không có điện đi qua.

Hoạt động của thiết bị như sau:

Dòng đi qua cuộn dây, dưới sự tác động của từ trường, cuộn dây sẽ bị kéo về 1 phía. Dây sẽ làm xoắn lò xo và quay kim. Vị trí đầu kim chỉ trên thang đo sẽ tương ứng với cường độ dòng điện qua cuộn dây.

Ngày nay, người ta nghiên cứu thêm cơ chế giảm dao động cho ampe kế khi cường độ dòng điện thay đổi. Từ đó các kim quay nhẹ nhàng mà không bị rung lắc mạnh.

Cơ chế giảm dao động này chính là ứng dụng sự chuyển hóa của năng lượng dao động sang nhiệt năng. Cuộn dây sẽ được gắn với 1 đĩa kim loại đặt trong từ trường của nam châm điện. Khi dao động của cuộn dây và đĩa sinh ra thì đĩa sẽ nóng lên và tiêu hao năng lượng dao động. Cuối cùng là nó dập tắt dao động.

Việc đọc kết quả đo cũng cần được lưu ý bởi vì nhìn lệch có thể dẫn đến đọc kết quả sai. Một số hãng sẽ thiết kế thêm 1 gương tạo ra ảnh của kim nằm ở sau thước đo. Và kết quả chính xác là kết quả khi ảnh của kim sẽ nằm trùng với kim.

Ampe kế sắt từ

Cấu tạo của ampe kế sắt từ gồm: 2 thanh sắt non đặt bên trong ống dây. Một thanh sắt non sẽ được cố định và thanh còn lại sẽ kết nối với kim chỉ góc quay ở trên thước hình cung.

Lúc này, dòng điện đi qua ống dây sẽ sinh ra từ trường ở bên trong ống. Từ trường này sẽ gây nên cảm ứng sắt từ lên 2 thanh sắt non và biến chúng thành nam châm cùng chiều. Do cùng chiều nên 2 nam châm này sẽ đẩy nhau mà không hề bị chi phối bởi dòng điện qua ống dây.
Chính lực đẩy này đã khiến thanh nam châm dịch chuyển quay và quay 1 góc tương ứng với giá trị cường độ dòng điện qua ống dây.

Do góc quay của kim không phụ thuộc hay chịu tác động của chiều dòng điện mà ampe kế sắt từ được dùng nhiều trong ứng dụng đo dòng điện xoay chiều.

Ampe kế nhiệt

Loại cuối cùng của ampe kế can thiệp đó là ampe kế nhiệt. Cấu tạo của nó sẽ có 1 thanh kim loại dài và mảnh. Thanh này sẽ được cuộn lại giống 1 lò xo xoắn với 1 đầu được cố định. Đầu còn lại sẽ được gắn với kim chuyển động trên nền thước đo hình cung.

Khi có dòng điện chạy qua, thanh sắt nóng lên đến mức nhiệt độ cân bằng. Thế nào là cân bằng? Khi đo công suất nhiệt từ dòng điện bằng với công suất nhiệt tỏa ra môi trường. Thanh sắt sẽ giãn nở do nhiệt và đẩy đầu tự do quay. Góc quay sẽ được thể bằng bằng vị trí đầu kim trên thước đo tương ứng với cường độ của dòng điện.

Ampe kế không can thiệp

Đặc điểm của ampe kế không can thiệp đó là đo dòng điện mà không ảnh hưởng đến mạch điện, vẫn đảm bảo các tiêu chí an toàn cho mạch. Tuy nhiên, theo đánh giá của nhiều người thì độ chính xác của nó thấp hơn so với các ampe can thiệp.

Đầu dò hiệu ứng Hall

Với thiết bị này thì luôn 1 quy định màu đỏ là thanh Hall, màu xanh là lõi sắt từ, màu tím là đại điện cho bộ khuếch đại điện, màu lam là điện trở. Điện thế ra sẽ tỷ lệ với cường độ dòng điện vào.

Tất nhiên là loại ampe kế này sẽ được thiết kế dựa trên nguyên lý Hall để tạo nên 1 nên 1 hiệu điện thế sao cho tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện cần đo.

Thực tế thì hiệu điện thế này sẽ tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện được từ trường sinh ra nên sẽ dẫn đến nó tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện đó.

Để kích thích hoạt động của đầu đo, người dùng chỉ cần cuốn 1 hoặc nhiều vòng dây mang dòng điện quanh lõi sắt từ của đầu đo. Một số trường hợp, người ta kẹp lõi sắt bên đường dây.

Khi sử dụng đầu dò hiệu ứng hall thì khách hàng phải lưu ý: Hiện tượng từ trễ không tuyến tính ở sắt từ sẽ làm giảm độ chính xác của phép đo. Để khắc phục tình trạng này, người ta sử dụng 1 mạch điện hồi tiếp để làm từ trong lõi sắt luôn gần bằng 0 nhằm tăng độ nhạy ở đầu đo và giảm hiện tượng từ trễ. Dòng điện hồi tiếp qua bộ khuếch đại điện sẽ chuyển hóa thành hiệu điện thế.

Đầu đo hiệu ứng Hall có nhiều ưu điểm như:

+ Có thể đo tốt dòng điện xoay chiều có tần số từ 0 KHz-100KHz

+ Do cách hiện hoàn toàn với mạch điện nên rất an toàn cho người dùng

+ Hiệu điện thế tiêu thụ trên đoạn dây cuốn vào đầu đo rất bé, không đáng kể chỉ vài mV.

Đầu đo hiệu ứng Hall được ứng dụng trong các dao động kế, vạn năng kế điện tử.

Ampe kế kìm

Đây là một loại thiết bị do thuộc dạng không can thiệp. Nó được các hãng nghiên cứu để chuyên đo những dòng điện lớn, dải đo rộng trong phạm vi từ 100A-2000A. Trên thị trường sẽ có một số loại ampe kìm có thể vừa kiểm tra mạch dẫn điện vừa đo cường độ dòng điện hoặc đo tần số, đo điện áp xoay chiều, đo điện trở…

Sử dụng thiết bị này cũng tương tự như với các thiết bị khác đó là thao tác kẹp vào đoạn dây điện khi có dòng điện đi qua.

Trong trường hợp, người dùng phát sinh nhu cầu đo thông mạch hay đo điện áp thì phải cắm thêm các que đo và sử dụng thiết bị này như một đồng hồ vạn năng thông thường.

Cơ chế hoạt động của loại ampe kìm khá đơn giản: Trong dòng điện xoay chiều sử dụng, từ trường luôn luôn biến thiên nguyên nhân là do dòng điện gây cảm ứng điện từ lên 1 cuộn cảm nằm ở gần dòng điện.

Ampe kìm được phân chia thành 2 loại: Ampe kìm chỉ thị kim và ampe kìm chỉ thị số điện tử. Nếu bạn muốn sử dụng thiết bị này hiệu quả thì cần phải chú ý đến:

Điều chỉnh kim chỉ thị về số 0, không lắp trực tiếp 2 chốt của thiết bị vào 2 cực của nguồn điện, nên đặt mắt đọc đúng vị trí và nhớ là mắc chốt + của ampe kìm + về phí cực + của dòng điện.

Tùy theo nhu cầu sử dụng cũng như đặc điểm của từng hệ thống điện mà khách hàng có thể cân nhắc lựa chọn loại phù hợp.

Chức năng của ampe kế

Ampe kế có chức năng chính đó là đo cường độ của dòng điện. Tùy theo mỗi loại được tích hợp các tính năng mà có thêm chức năng đo lường tần số, sức đề kháng, nhiệt độ hay kiểm tra các mạch điện.

Tương tự như với các thiết bị khác, ampeke cần phải tuân thủ một số điều sau để kết quả chính xác cũng như sử dụng hiệu quả.

+ Hiểu và tuân theo một cách tuần tự những quy trình đo dòng điện.

+ Chuẩn bị đầy đủ và sử dụng thiết bị đo theo đúng mục đích, quy định.

+ Cần thiết phải đọc kỹ hướng dẫn sử dụng và giữ tờ hướng dẫn để kịp thời tham khảo khi cần thiết.

+ Lắng nghe tư vấn của các kỹ sư, thợ điện chuyên nghiệp nếu bạn lần đầu sử dụng thiết bị này.

Một số câu hỏi về ampe kế

Dưới đây là 4 câu hỏi mà các bạn hay gửi về cho TKĐ nhiều nhất để nhờ giải đáp:

Ampe kế là dụng cụ dùng để làm gì?

Trong bài học vật lý ở những năm trung học cơ sở, chắc hẳn chúng ta cũng biết chức năng ampe kế dùng để làm gì. Đó là dùng để đo cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch.

Như chúng tôi đã nhắc ở trên thì do nhu cầu ngày càng đa dạng mà các ampe kế ngày càng được tích hợp thêm các tính năng để đo và hiển thị nhiệt độ, điện trở, tần số và dùng để kiểm tra mạch điện.

Ampe kế là dụng cụ để đo đại lượng nào của dòng điện?

1 ampe sẽ tương đương với 1 cu lông trên đơn vị thời gian là giây khi qua 1 điện tích dây dẫn nên người ta sẽ đơn giản hóa bằng 1 công thức quy đổi: 1 Ampe = 1 cu lông/giây.

Ampe kế để đo đại lượng cường độ của dòng điện nên đơn vị là A. Bạn có thể áp dụng công thức sau đây để tìm cường độ của dòng điện 1 chiều:

I = U:R

Trong đó, I là cường độ dòng điện đi qua vật, qua mạch được đo bằng ampe kế

U là hiệu điện thế giữa 2 đầu vật dẫn điện. Nó được đo bằng vôn kế

R chính là điện trở của vật dẫn điện, được tính bằng đơn vị ohm.

Một số cách quy đổi thường dùng như:

1 Ampe = 1000 mA

1 mA = 0,001 A

1 kA = 1000A = 1.000.000 mA

Ampe kế kí hiệu là gì?

Trong sơ đồ mạch điện, để dễ dàng phân biệt với các thiết bị khác, người ta ký hiệu ampe kế dạng 1 hình tròn có chữ A in hoa ở bên trong.

Mắc ampe kế như thế nào vào mạch điện?

Muốn mắc ampe kế vào mạch điện để đo và kiểm tra cường độ dòng điện thì phải: mắc chốt (+) của ampe kế với cực (+) của dòng điện. Tương tự là mắc chốt (-) của ampe với cực (-) của dòng điện. Đặc biệt là không nên mắc 2 chốt dương, âm của ampe kế vào trực tiếp dòng điện để tránh sự cố chập cháy, hỏng hóc xảy ra. Kiểm tra và điều chỉnh kim của ampe kế sao cho khi chưa có dòng điện đi qua, kim chỉ thị số 0. Sau đó, người dùng sẽ đóng công tắc và quan sát, chờ đợi cho kim của ampe kế đứng yên. Đặt mắt và để kim che khuất ảnh của nó trong gương. Lúc này, người dùng chỉ cần đọc con số và ghi nhận giá trị của cường độ dòng điện.

Cuối bài viết, chúng tôi rất mong sẽ nhận được những phản hồi đóng góp ý kiến của các bạn để hoàn thiện hơn thông tin trong bài tổng hợp đồng hồ ampe kế này. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại chia sẻ với chúng tôi bạn nhé.

5/5 (1 bình chọn)