Bocznik pomiarowy – jak działa i gdzie się go stosuje?

Bocznik pomiarowy to jeden z najważniejszych elementów używanych w elektrotechnice i energoelektronice do pomiaru prądu. Dzięki swojej prostocie, niezawodności i wysokiej dokładności jest wykorzystywany w wielu obwodach, w których konieczne jest mierzyć duże wartości prądu w sposób bezpieczny i powtarzalny.

Zrozumienie, czym jest bocznik, jak działa i gdzie znajduje zastosowanie, jest kluczowe dla osób zajmujących się projektowaniem, utrzymaniem czy diagnostyką instalacji elektrycznych.

Bocznik – definicja i zasada działania

Bocznik to specjalny rezystor pomiarowy o bardzo małej rezystancji (zwykle ułamki ohm), który podłącza się szeregowo w obwodzie, w którym płynie mierzony prąd.

Zasada jego pracy opiera się na prawie Ohma – przepływ prądu powoduje spadek napięcia na boczniku, proporcjonalny do wartości natężenia. W praktyce napięcie to jest bardzo niewielkie, np. 75 mV przy pełnym zakresie prądu. Właśnie dlatego popularne są określenia takie jak bocznik pomiarowy 50A 75mV czy boczniki prądowe o większych zakresach, np. rzędu setek czy tysięcy amperów.

Ten niewielki spadek napięcia można następnie zmierzyć za pomocą woltomierza lub odpowiednio wyskalowanego amperomierza. W rezultacie przyrząd wskazuje wartość prądu płynącego w obwodzie.

Bocznik a pomiar prądu

Podstawowym zastosowaniem bocznika jest pomiar natężenia prądu. W praktyce wyróżnia się kilka istotnych zalet:

• możliwość pomiaru dużych prądów, sięgających nawet kilkudziesięciu tysięcy amperów,
• precyzyjne odczyty w obwodach dc (prąd stały) i ac (prąd zmienny),
• prostota konstrukcji i duża dokładność pomiaru,
• bezpieczeństwo użytkowania dzięki izolacji części pomiarowej od dużych wartości prądu.

W wielu przypadkach bocznik pomiarowy jest stosowany w zestawie z amperomierzem, gdzie odczyt wartości odbywa się na podstawie napięcia generowanego przez rezystor bocznikowy.

Bocznik i amperomierz – jak to działa?

Amperomierz jest przyrządem, który sam w sobie nie jest w stanie mierzyć dużych prądów, ponieważ wymaga ograniczonego zakresu. Aby prawidłowo podłączyć amperomierz do obwodu, stosuje się właśnie bocznik.

Bocznik powoduje, że przez przyrząd pomiarowy płynie jedynie niewielka część prądu, a właściwy przepływ odbywa się przez rezystor bocznikowy. Dzięki temu nawet duże wartości prądu, np. 50A 75mV, mogą być rejestrowane przez klasyczne mierniki analogowe lub nowoczesne przyrządy cyfrowe.

W praktyce mówi się, że bocznik „poszerza zakres pomiarowy amperomierza”.

Bocznik a woltomierz

Choć najczęściej kojarzony z amperomierzem, bocznik może współpracować również z woltomierzem. Ponieważ napięcie na boczniku jest proporcjonalne do płynącego prądu, wystarczy wyskalować woltomierz tak, aby jego wskazania odpowiadały natężeniu prądu w obwodzie. Dzięki temu można w prosty sposób stworzyć niezawodny układ pomiarowy.

Typowe parametry bocznika

Bocznik opisuje się przede wszystkim dwoma parametrami:

1. Zakres prądu – maksymalny prąd, jaki może przez niego przepływać bez ryzyka uszkodzenia lub przegrzania. Mogą to być zarówno niewielkie wartości (kilka amperów), jak i bardzo duże (rzędu tysięcy amperów).

2. Spadek napięcia – standardowo wynosi 75 mV przy maksymalnym prądzie, choć dostępne są również inne wartości.

Przykładem może być bocznik pomiarowy 50A 75mV, który oznacza, że przy przepływie 50 amperów przez rezystor bocznikowy wystąpi spadek napięcia równy 75 milivoltów.

Zastosowania bocznika pomiarowego

Pomiar prądu w instalacjach elektrycznych

Bocznik jest powszechnie stosowany w obwodach prądu stałego i zmiennego, gdzie konieczne jest mierzyć prąd płynący w przewodach o dużym obciążeniu. Spotyka się go m.in. w systemach rozdzielczych, bateriach przemysłowych i instalacjach energetycznych.

Elektronika i automatyka

W urządzeniach elektronicznych i systemach automatyki bocznik pełni funkcję elementu pomiarowego w układach kontrolnych i zabezpieczeniowych. Dzięki niemu możliwa jest np. rejestracja prądu w czasie, a także sterowanie pracą urządzeń na podstawie danych pomiarowych.

Przemysł i energetyka

W zakładach przemysłowych stosuje się boczniki prądowe do monitorowania dużych prądów w procesach technologicznych, np. w spawarkach, elektrolizie czy układach zasilania. Ich wysoka odporność na warunki pracy i dokładność sprawiają, że są niezbędnym elementem w wielu branżach.

Laboratoria i metrologia

W laboratoriach pomiarowych boczniki są używane do kalibracji przyrządów pomiarowych oraz prowadzenia precyzyjnych badań. Dokładność pomiaru oraz stabilność parametrów bocznika mają tu kluczowe znaczenie.

Bocznik analogowy i cyfrowy

W klasycznych układach stosuje się boczniki analogowe, które współpracują z tradycyjnymi miernikami wskazówkowymi. Współczesne rozwiązania coraz częściej wykorzystują jednak boczniki cyfrowe, które integrują pomiar prądu z przetwarzaniem sygnału i mogą być podłączane bezpośrednio do systemów monitorowania.

Wybór i stosowanie bocznika

Wybierając bocznik, należy zwrócić uwagę na:

• wartość rezystancji bocznika,
• maksymalny prąd pracy,
• wymagany spadek napięcia (najczęściej 75 mV),
• warunki pracy (temperatura, środowisko, możliwość występowania zwarcia),
• dokładność pomiaru wymaganą w danej aplikacji.

Prawidłowe podłączenie bocznika i dobór przewodów ma ogromne znaczenie dla uzyskania dokładnych odczytów.

Zalety stosowania boczników

• możliwość pomiaru dużych prądów bez ryzyka uszkodzenia przyrządu pomiarowego,
• wysoka dokładność pomiaru,
• prostota konstrukcji i bezpieczne i niezawodne działanie,
• szeroki zakres dostępnych modeli – od kilku amperów do wartości rzędu tysięcy amperów,
• kompatybilność zarówno z miernikami analogowymi, jak i cyfrowymi.

Podsumowanie

Bocznik pomiarowy to element o prostej budowie, ale ogromnym znaczeniu dla pomiarów prądu. Dzięki wykorzystaniu rezystora bocznikowego o małej rezystancji możliwe jest dokładne i bezpieczne mierzenie dużych wartości prądu w obwodach ac i dc.

Stosowany w amperomierzach, woltomierzach czy nowoczesnych systemach cyfrowych, bocznik pozostaje niezastąpiony wszędzie tam, gdzie liczy się precyzja i niezawodność. Od laboratoriów metrologicznych, przez przemysł, aż po energetykę – jego rola jest nie do przecenienia.

Zapraszamy do poznania naszej oferty i skorzystania z wiedzy naszych specjalistów. Razem znajdziemy rozwiązania najlepiej dopasowane do Twoich potrzeb.