In diesem Artikel lernen wir, wie man eine einfache Wechselstrom-Amperemeterschaltung baut, die zur Überprüfung des Stromverbrauchs von 220-V- oder 120-V-Haushaltsgeräten verwendet werden kann.
Der Hauptgrund für hohe monatliche Nebenkostenabrechnungen ist die Nutzung von großen Elektrogeräten wie Kühlschränken, Waschmaschinen und Trocknern, Geschirrspülern usw. Diese Geräte, die früher hochmodern und energieeffizient waren, verbrauchen mit zunehmendem Alter immer mehr Energie.
Eine Möglichkeit, Stromkosten zu sparen, besteht darin, große Geräte seltener zu verwenden. Die zeitweilige Nutzung von Geräten wie Kühl- und Gefrierschränken ist jedoch möglicherweise nicht einfach akzeptabel.
Um herauszufinden, welche Geräte für Ihre hohen Stromrechnungen verantwortlich sind, greifen Sie natürlich zum Multimeter Ihres Vertrauens. Aber Sie stellen fest, dass der Wechselstrombereich des Messgeräts auf wenige Milliampere beschränkt ist.
Da zur Implementierung der AC-Ampere-Messung Widerstände mit hoher Wattleistung benötigt werden, sind kleinere Multimeter nicht dafür ausgelegt, große Strommengen zu erkennen.
Warnung: Der unten erläuterte Schaltkreis ist nicht vom Wechselstromnetz isoliert und daher äußerst gefährlich, wenn er im unbedeckten und eingeschalteten Zustand berührt wird. Beim Gebrauch oder Testen dieses Geräts wird dringend empfohlen, mit angemessener Vorsicht vorzugehen.
Schaltungsbeschreibung
Die obige Abbildung zeigt eine grundlegende Amperemeterschaltung. Innerhalb dieser Schaltung ist ein Widerstand (R) in Reihe mit der Last geschaltet. Der Vorwiderstand muss immer in Reihe mit der Last geschaltet werden und den gesamten ihm zugeführten Strom aufnehmen.
Nach dem Ohmschen Gesetz entsteht ein Spannungsabfall, wenn Strom durch einen Widerstand fließt. Dieser Spannungsabfall, der sich über dem Widerstand entwickelt, ist genau proportional zu dem Strom, der durch ihn fließt. Denken Sie jetzt daran, dass alle Voltmeter, einschließlich AC-Voltmeter, nur DC-Messwerte anzeigen.
Das heißt, bevor das AC-Eingangssignal dem DC-Messgerät zugeführt werden kann, muss es in DC gleichgerichtet werden, damit das Amperemeter es lesen kann. Um eine angemessene Darstellung des durch ihn fließenden Stroms zu erzeugen, muss der Vorwiderstand die Spannung ausreichend absenken.
Außerdem sollte die Nennleistung des Vorwiderstands so klein wie möglich sein. Darüber hinaus sollte der Widerstandswert klein genug sein, damit der größte Teil der Spannung über die tatsächliche Last abgeführt wird.
Berechnung des Widerstandswertes
Stellen wir uns zur Veranschaulichung vor, dass unsere Schaltung einen Serienwiderstand 'R' von 1 Ohm und einen Strom 'I' von 1 Ampere hat, der durch die Last fließt. Der Spannungsabfall (E) über dem Widerstand ist nach dem Ohmschen Gesetz wie folgt:
- E = I x R = 1 (Ampere) x 1 (Ohm) = 1 (Volt)
- Unter Verwendung des Ohmschen Potenzgesetzes (P = I x E) erhalten wir:
- P=1 x 1=1 Watt
- Aus der obigen Berechnung können wir annehmen, dass bei Verwendung einer 220-V-, 1-Ampere-Last ein 1-Ohm-Vorwiderstand etwa 1 Volt darüber abfallen würde.
Angenommen, die Last ist ein Kühlschrank mit 500 Watt und einer Versorgungsspannung von 220 V.
In dieser Situation würde der durch den Widerstand fließende Strom 500 / 200 = 2,27 Ampere betragen
Auch hier können wir durch Lösen des Ohmschen Gesetzes den Widerstandswert berechnen, um einen optimalen Abfall von 1 V zu erhalten.
- E = I x R
- 1 = 2,27 x R
- R = 1 / 2,27 = 0,44 Ohm,
- Wattzahl oder die Leistung des Widerstands wäre P = 1 x 2,27 = 2,27 Watt oder einfach 3 Watt.
Allerdings gibt es ein Problem. Da unsere Schaltung einen Brückengleichrichter zum Umwandeln der Wechselspannung über den Widerstand in ein Gleichspannungspotential verwendet, haben wir für jeden Wechselspannungszyklus immer zwei Dioden in Reihe. Da nun jede Diode 0,6 V abfällt, würden insgesamt 0,6 + 0,6 = 1,2 V über diese Dioden abfallen.
Um also effektiv 1 V über das Messgerät zu bekommen, muss der Widerstand in der Lage sein, einen Potentialabfall von 1 + 1,2 = 2,2 V zu entwickeln.
Um auf unsere vorherige Berechnung zurückzukommen, wäre der Vorwiderstandswert für ein 500-Watt-Gerät jetzt:
- R = 2,2 / 2,27 = 0,96 Ohm.
- Leistung = 2,2 x 2,27 = 4,99 Watt oder einfach 5 Watt.
Das bedeutet, dass zur Messung des Stroms, der durch ein 500-Watt-Gerät fließt, der Vorwiderstand in unserem AC-Amperemeter-Schaltkreis mit 0,96 Ohm und 5 Watt bewertet werden muss.
Liste der Einzelteile
Die Teile, die für den Aufbau einer einfachen Wechselstrom-Amperemeter-Schaltung erforderlich sind, sind unten angegeben:
- Widerstand 1 Ohm 5 Watt = 1 Nr
- 1N5408 Dioden = 4 Nr
- Zweifachstecker = 1 Nr
- 1 V FSD Drehspulzähler = 1 Stück
- 3-polige Buchse für die Last = Das R(Last) im Diagramm kann durch eine 3-polige Buchse zum Einstecken in die gewünschte Last ersetzt werden.
