dc ammeter
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
DC Ammeter
ดซแอมมเตอร หรอดซมลลแอมมเตอร คอมเตอรวดกระแสไฟตรง ( DC CURRENT ) จดอยในหมวด
เครองวดแบบชคา ( Indicating Instrument ) คอเครองวดทจะแสดงคาในขณะทวดเทานน โดยดซแอมมเตอร หรอดซ
มลลแอมมเตอร จะท าการวดกระแสไฟตรงเพอจะทราบจ านวนกระแสทไหลผานวงจรวามคาเทาไหรนนเอง
หลกการท างาน
ไฟฟากระแสตรงมรปคลน ( Waveform ) ทมขนาดและทศทางการไหลของกระแสคงทไมเปลยนแปลงตาม
เวลา เครองวดกระแสตรงจะใชสวนเคลอนท ( Meter Movement ) แบบแมเหลกถาวรเคลอนท ( PMMC ) ซง
ประกอบดวยขดลวดขนาดเลกพนอยบนกรอบอะลมเนยมยดตดอยกบแกนหมนและวางอยระหวางขวแมเหลกถาวร
สองขวในแนวตงฉาก โดยมเขมช ( Pointer ) ตดอยกบขดลวดดงรปท 1
เมอกระแสไฟฟาทตองการวดไหลผานขดลวด กระแสไฟฟาดงกลาวจะท าปฏกรยากบสนามแมเหลก จาก
แมเหลกถาวรเกดเปนทอรกบนขดลวดมคาเทากบทอรกตานของสปรงควบคม ต าแหนงทเขมชหยดนงบนสเกลจะถก
ปรบเทยบใหเปนสดสวนกบปรมาณกระแสทไหลในขดลวด และเมอกระแสในขดลวดหยดไหลทอรกจากสปรง
ควบคมจะหมนขดลวดและเขมชกลบไปอยในต าแหนงเรมตน
ขดลวดของสวนเคลอนทแบบ PMMC นนจะมขนาดเลกมากเพอใหมน าหนกเบา มความไวสง ใชพลงงานใน
การท างานนอย และลดความฝดของสวนเคลอนท จงท าใหสวนเคลอนทแบบ PMMC มคากระแสสงสด ( Full Scale
Current, IFS ) ต า โดยทวไปมคาประมาณ 1 mA
แอมมเตอรกระแสตรง
แอมมเตอรกระแสตรง หรอ ดซแอมมเตอร หรอดซมลลแอมมเตอรนน เปนการเอาสวนเคลอนทแบบ PMMC
มาใชในการวดกระแสในวงจรโดยตอสายวด ( Test Leads ) เขากบขวตอของสวนเคลอนท โดยขวตอดงกลาวจะมทศ
การไหลของกระแสก าหนดไว เชน ขวทกระแสไหลเขาก าหนดใหเปนขวบวก หรอสแดง ขวทกระแสไหลออก
ก าหนดใหเปนขวลบ หรอสด าเปนตน
ตามทกลาวไวขางตนวา สวนเคลอนทแบบ PMMC มคา IFS ต า การทจะน าไปวดกระแสในวงจรไฟฟาจงตองม
การขยายพสยการวด โดยการตอความตานทานชนท ( Shunt Resistor, Rsh ) ขนานกบสวนเคลอนทดงรปท 2 เพอแบง
กระแสสวนใหญใหไหลผานชนท, Rsh จ ากดกระแสสวนทไหลผานสวนเคลอนทไมใหเกนคา IFS และเปนสดสวนกบ
กระแสทตองการวด
หรอ
รปท 1 สวนเคลอนทแบบ PMMC
รปท 2 วงจรแอมมเตอรพนฐาน
การขยายพสยการวด
เมอตองการน าเอาแอมมเตอรไปวดคากระแสทสงเกนคากระแสสงสดของสเกลสามารถท าไดโดยการใชความ
ตานทานมาตอขนาน เพอแบงกระแสสวนทมากกวาคากระแสสงสดสเกลไป ตวตานทานทน ามาตอนจะถกเรยกวา
ความตานทานชนท ( Rsh )
I หรอ IT คอ กระแสทตองการวด ( แอมแปร ) ( A )
IFS หรอ Im คอ กระแสสงสดทไหลผานสวนเคลอนท ( แอมแปร ) ( A )
ISh คอ กระแสทไหลผานชนท ( แอมแปร ) ( A )
Rsh คอ ความตานทานของชนท ( โอหม ) ( Ω )
Rm คอ ความตานทานของสวนเคลอนท ( โอหม ) ( Ω )
จากรปท 2 จะเหนไดวาสวนเคลอนทตอขนานอยกบชนท ดงนนแรงดนทตกครอมสวนเคลอนทและชนทจะม
คาเทากน
( 1 )
( 2 )
( 3 )
ก าหนดให Mutiplaying Power ( m)
ป )
ตวอยางท 1 จงค านวณหาคาความตานทานทตองน ามาตอขนาน เพอขยายพสยการวดของสวนเคลอนทแบบ PMMC ท
มคา IFS = 1 mA และความตานทาน 500 Ω ใหสามารถวดกระแสสงสด 100 mA
วธท า
แอมมเตอรทมหลายพสย ( Multi – range Ammeter )
การวดกระแสในแตละสวนของวงจรไฟฟาอาจมกระแสหลายระดบ เพอความสะดวกในการใชงานแอมมเตอร
สวนมากจงออกแบบมาใหสามารถวดกระแสสงสดไดหลายคา ดงรปท 3 ผใชงานสามารถเลอกพสยทเหมาะสมกบ
ระดบกระแสในวงจรไดโดยการปรบสวตซเลอก ในแตละต าแหนงของสวตซตออยกบชนททเหมาะสมกบพสยนนๆ
โดยการตอชนทสามารถแบงไดเปน
1) Individual Shunt เปนการตอชนทดงรปท 3 โดยมชนท 4 ชด คอ Rsh1 , Rsh2 , Rsh3 และ Rsh4 ซงท าให
แอมมเตอรมพสยการวด I1 , I2 , I3 และ I4 ตามล าดบ คา Rsh1 - Rsh4 สามารถค านวณไดโดยใชสมการท ( 2 ) และ ( 3 )
2) Universal Shunt หรอ Ayrton Shunt เปนการตอชนทดงรปท 4 โดยแอมมเตอรนมพสยการวด 3 คาคอ I1 , I2
และ I3
การตอชนทแบบ Individual Shunt สามารถค านวณหาคาความตานทานของชนทไดงาย แตเมอพจารณาใน
ขณะทสวตซเลอกพสยก าลงเปลยนต าแหนง จะพบวาไมมชนทตวใดตอขนานอยกบสวนเคลอนทเลย ท าใหกระแส
ทงหมดไหลผานสวนเคลอนท ซงอาจเปนผลใหสวนเคลอนทเสยหายได ปญหาดงกลาวนสามารถแกไขไดโดยใชการ
ตอชนทแบบ Universal Shunt
รปท 3 Individual Shunt
รปท 4 Universal Shunt
การค านวณหาคาความตานทานของชนทเมอตอแบบ Universal Shunt ท าไดดงน
เมอสวตซอยในต าแหนงท 1
หรอ
เมอสวตชอยต าแหนงท 2
หรอ
เมอสวตชอยต าแหนงท 3
หรอ
ตวอยางท 2 จงค านวณหาคาความตานทานทตองน ามาตอขนานแบบ Universal Shunt เพอขยายพสยการวดของสวน
เคลอนทแบบ PMMC ทมคา IFS = 1 mA และความตานทาน 50 Ω ใหสามารถวดกระแสไดสงสด 1 A, 5 A, และ 10 A
วธท า
Ω
Ω
Ω
ขอพจารณาการใชแอมมเตอร
ตารางท1 แสดงความตานทานภายในของ PMMC
50 µA 100-5000 Ω 500 µA 100-1000 Ω 1 mA 30-120 Ω
10 mA 1-4 Ω
1.) ความไวกระแส ( Current Sensitivity ) หมายถง กระแสทตองการใหเกดการเบยงเบนเทากบระยะ
มาตรฐานหรออาจจะหมายถง จ านวนกระแสสงสดทท าใหเกดการเบยงเบนสงสดสเกล คาความไวจะขนอยกบจ านวน
รอบของสวนเคลอนท ความเขมของสนามแมเหลกและแรงบดตานจากสปรงควบคมหรอแถบแขวน ( Taut Band )
ปกตสวนเคลอนทจะถกออกแบบใหใชงานทคากระแสเปนมลลแอมปต าๆ เครองวดทมความไวสง ( เชน 50 µA ) จะ
ใชวสดทน ามาท าแมเหลกถาวรทดมาก และคา Rm จะยงสงเพราะสายเลกและปกตจะมแรงดนครอมสวนเคลอนท
ประมาณ 50 mV ตารางท 1 แสดงความตานทานภายในของ PMMC ทวๆ ไป
2.) ความผดพลาดเนองจากการใสแอมมเตอรเขาไปในวงจร ( Insertion Error ) เนองจากแอมมเตอรจะวด
กระแสทไหลผานตวมน ดงนนเวลาวดจะตองท าการเปดวงจรเพอตอแอมมเตอรอนกรมเขาไปดงรปท 5 จะเหนไดวา
การตอแอมมเตอรเขาไปวด คอการตอความตานทานเพมเขาไปในวงจร กระแสทไหลในวงจรจะเปลยนแปลงไปมาก
หรอนอยขนอยกบอตราสวนระหวางความตานทานของแอมมเตอรกบความตานทานเดมของวงจร
รปท 5 การตอแอมมเตอรท าใหเกดความผดพลาด
พจารรารปท 5 เมอยงไมไดตอแอมมเตอร กระแสทไหลในวงจร
การตอแอมมเตอรจะเพมความตานทาน Rm เขาในวงจร ท าใหกระแสในวงจรเปลยนเปน
เมอ RE = ความตานทานภายในของแหลงก าเนด
R1 = ความตานทานของวงจร
Rm = ความตานทานของแอมมเตอร
ในกรณทมความตานทานของแอมมเตอรมคานอยกวาความตานทานรวมในวงจรมาก เชน ถา E = 10 V,
RE = 0.25 Ω , R1 = 2,000 Ω และ Rm = 5 Ω ขณะนกระแสในวงจรจะเปน
ขณะทถาไมมเครองวดอยในวงจร กระแสทไหลเทาดบ 5 mA พอด ซงจะสงกวาขณะเมอมแอมมเตอรตออย
ประมาณ 0.25 เปอรเซนต ซงมองเหนไดยาก แตถา E = 1 V, R1 = 200 Ω ขณะนความผดพลาดจะมคาประมาณ
2.5 เปอรเซนต
รปท 6 ขดลวดเคลอนทตดอยกบเดอยวางตวบนฐานรอง
3.) ความผดพลาดเนองจากความฝด ( Friction Error ) เนองจากโดยทวไปสวนเคลอนทจะถกวางใหหมนอย
บนเดอย รปท 6 ดงนนจะเกดความผดพลาดขนสวนหนงเนองจากความฝด ความผดพลาดเนองจากความฝดจะถก
ควบคมใหมคานอยโดย
- ท าใหปลายของเดอยแหลมมาก ( Small Contour Radius ) แตความปลอดภยจะลดลงเพราะเดอย
อาจจะหกงายขนเมอเกดการกระแทก
- ใชสวนเคลอนททมอตราสวนแรงบดตอน าหนกสง ( พวกนปกตจะเปนพวกมความไวสง ) คาความ
ผดพลาดเนองจากความฝดจะมคานอยทสดประมาณ 0.2 เปอรเซนตของคาสงสดสเกล ส าหรบสวน
เคลอนทแบบแถบแขวน ( Taut Band ) รปท 7 จะมความผดพลาดนอยมากจนตดทงได ดงนน
เครองวดทเปนแบบความไวสงจงเปนแบบแถบแขวน
4.) ความผดพลาดเนองจากอณหภม ( Temperature Error )
รปท 7 ขดลวดเคลอนทถกยดแบบแถบแขวนจะลดความผดพลาดเนองจากความฝดลง
เมอมอณหภมเพมขน ความหนาแนนเสนแรงแมเหลก ( B ) และแรงของสปรงจะมคาลดลง เนองจากทง B
และ K มสมประสทธตออณหภมเปนลบ แตเพราะวามนปรากฏทงเศษและสวน ท าใหผลของมนหกลางกน โดย
สมประสทธตออณหภมของความไว ( Current Sensitivity ) ของเครองวดแบบเดอยมคาประมาณ 0.02 – 0.025
เปอรเซนตตอ 1 องศาเซลเซยส ( แบบแถบขวนมคาประมาณ 0.01 เปอรเซนตตอ 1 องศาเซลเซยส ) ในกรณเครองวด
กระแส ชนทจะท าจากสารพวก แมงกานน ซงม สมประสทธความตานทานตออณหภมนอยมากจนตดทงได อยางไรก
ตาม เนองจากขดลวดเคลอนทจะใชขดลวดทองแดง ซงมสมประสทธตออณหภมประมาร 0.4 เปอรเซนต ตอ 1 องศา
เซลเซยส ดงนน การเปลยนแปลงอณหภมท าใหอตราสวนของความตานทานของสวนเคลอนทตอความตานทานของ
ชนทเปลยนไป ท าใหกระแสทแยกไหลผดไปจากเดม ผลสดทายท าใหคาทไดจากเครองวดจะอานไดต ากวาประมาณ
0.2 เปอรเซนต ตอ 1 องศาเซลเซยส การชดเชยผลของอณหภม ท าไดโดยการตอความตานทานพวกแมงกานนอนกรม
เขาไปเรยกวา Swamp โดยความตานทานทงหมดของสวนเคลอนทและทตออนกรมเขาไปจะเพมขนเลกนอยในขนาด
พอด ชดเชยกบการเปลยนแปลงเนองจากสนามและสปรงควบคม ท าใหความคลาดเคลอนเนองจากอณหภมมคานอย
จนตดทงได
ชนทภายนอก แอมมเตอรสวนใหญจะเปนเครองวดทมหลายพสยการวด เครองวดเหลานจะมหลายขวตอวด
ภายนอก ( เปนหลกยด Binding Post ) ทใชเปนตวกลางในการเปลยนพสย เครองวดบางแบบอาจใชสวตซหมน
( Rotary Switch ) ส าหรบแอมมเตอรทสามารถวดไดถง 50 A จะท าการตดตงชนทอยภายในเครองวด ส าหรบ
แอมมเตอรทมพสยการวดกระแสสงกวาน จะใชชนทภายนอก รปท 8 แสดงลกษณะของชนทภายนอก ทตวของชนท
รปท 8 ชนทของแอมมเตอร ก) ชนทชนภายนอกส าหรบแอมมเตอรแบบหว( 1ถง200 A )
ข) ชนทภายนอกส าหรบแอมมเตอรสวตซบอรด ( ถง 8,000 A)
จะก าหนดกระแสและแรงดนตกครอม เชน ชนทขนาด 100 A 50 mV ซงหมายถงวา มนถกออกแบบใหมแรงดนตก
ครอมตวมนเทากบ 50 mV เมอกระแส 100 A ไหลผานตวมน ดงนนจะสามารถใชมาตรวดใด ๆ ทแสดงคา 50 mV ท
การเบยงเบนสดสเกล ในการหาคากระแสในชนทน
ลกษณะของชนทภายนอกจะเปนตวตานทานแบบ 4 ปลาย โดยม 2 ปลายส าหรบตอใหกระแสคาสงไหลผาน
ปลายทงสองนจะมความตานทานต าสดเทาทจะท าได ปลายทเหลออกสองปลายจะใชส าหรบตอวดแรงดนตกครอม
ชนท ชนทภายนอกแบบเทยงตรงสง จะสามารถเลอกไดจาก 0.1 ถง 2,000 A โดยมความถกตอง 0.1 เปอรเซนต
หลกการใชงาน
การใชดซแอมมเตอร หรอดซมลลแอมมเตอร วดกระแสไฟตรงในวงจร จะตองตดไฟแหลงจายออกจากวงจร
และน าดซแอมมเตอร หรอดซมลลแอมมเตอร ตออนดบ ( อนกรม ) กบวงจร และแหลงจายไฟ ขวของดซแอมมเตอร
หรอดซมลลแอมมเตอร จะตองตอใหถกตองโดยใชหลกการตอดงน ใกลบวกใสบวก ใกลลบใสลบ คอสายวดของม
เตอรใกลแหลงจายไฟขวไหนกใชขวมเตอรเหมอนขวแหลงจายตอ เชน ใกลขวบวกของแหลงจายไฟกใชสายวด
ขวบวก ( + ) ของมเตอร หรอ ใกลขวลบของแหลงจาย กใชสายวดขวลบ ( - ) ของมเตอรตอ หากตอขวสายวดผดเขม
มเตอรจะตกลบ อาจท ามเตอรเสยหายได
ขอควรระวงในการใชแอมมเตอร
1.) หามตอแอมมเตอรครอมแหลงก าเนดแรงเคลอนไฟฟา เพราะวาความตานทานภายในของแอมมเตอรทต า
จะดงกระแสคาสงมากจากแหลงก าเนด ท าใหสวนเคลอนทถกท าลาย
2.) ในการวดตองพจารณาขวของเครองวดดวย การตอกลบขวจะท าใหเขมชเคลอนทกลบทศ อาจท าใหเขมช
เสยหายได
3.) ในกรณทน าแอมมเตอรไปวดกระแสทยงไมทราบขนาดทแนนอน ควรตงพสยการวดสงสดกอน แลวคอย
ลดพสยการวดลง และความเทยงตรงของการวดจะสงขนเมอใชพสยการวดทใหคาใกลคาสงสดสเกล
เอกสารอางอง
รศ.ดร. เอก ไชยสวสด. การวดและเครองวดไฟฟา. กรงเทพฯ: สวนต าราสนบสนนเทคนคอตสาหกรรม
สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน),2539.
ววฒน กลวงศวทย , รศ.ดร.ประสทธ ทฆพฒ และ ผศ.ดร.ปฐมทศน จระเดชะ. ความรพนฐานวชาชพ
วศวกรรมไฟฟา. กรงเทพฯ: สมาคมวศวกรรมออกแบบและปรกษาเครองกลและไฟฟาไทยสมาคมชางเหมาไฟฟาและ
เครองกลไทย.
พนธศกด พฒมานตพงศ. คมอการใชงานมลตมเตอร SANWA YX-361TR พรอมการวดอปกรณ
อเลกทรอนกสตางๆ. กรงเทพฯ: ซเอดยเคชน, 2544.
จดท าโดย
นาย พระสข สายสะอาด
นกศกษาชนปท 2 รหสนกศกษา 55070500432 หอง A
ภาควชา วศวกรรมไฟฟา คณะ วศวกรรมศาสตร
มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร