Меню

Способы измерения напряжения электрического тока

Измерение тока и напряжения

· Измерение тока

Для измерениятока используетсяамперметр, включаемый в цепь последовательно с электроприемником (см. рис. 2.7.). Показания амперметра позволяют судить с определенной погрешностью (см. разд. 2.5) о токе IН, протекающем через данный электроприемник – нагрузку RН.

Рис. 2.7. Схема включения амперметра для измерения тока

При измерении переменного синусоидального тока приборы электромагнитной, электродинамической, выпрямительной и тепловой систем будут давать отклонения, пропорционально действующему значению тока и в этих значениях, как правило, градуируют шкалы этих приборов.

При измерении несинусоидального переменного тока появляется дополнительная погрешность, вызванная влиянием высших гармоник в кривой тока на вращающий момент подвижной части и отклонение стрелки и, следовательно, на показания прибора.

Сопротивление измерительной катушки амперметра очень малои его последовательное включение с нагрузкой практически не вызывает увеличение сопротивления цепи и потери мощности. Так, внутреннее сопротивление амперметров колеблется от RА=0,2 Ом (электромагнитные и электродинамические системы амперметров) до RА= 0,01 Ом (магнитоэлектрические приборы ).

Ошибочное включение амперметра не последовательно, а параллельно электроприемнику (нагрузке) приводит к его подключению на сравнительно высокое напряжение и практически к короткому замыканию цепи. В этом случае, протекающий через амперметр ток IКЗ станет намного больше номинального тока IН (IКЗ/IН = 10 ¸ 1000), и будет ограничен только малым собственным сопротивлением катушки прибора. Большой ток вызовет чрезмерно большое тепловыделение в проводе катушки (Р =(IКЗ) 2 RА), быстрый перегрев катушки и перегорание ее проводников, после чего амперметр выходит из строя.

Поэтому необходимо тщательно проверять правильность включения амперметра в измеряемой схеме до того, как к ней подано напряжение!

· Расширение пределов измерения амперметра

Для расширения пределов измерения амперметров применяют шунты и измерительные трансформаторы тока.

Шунт представляет собой активное сопротивление (резистор) RШ сравнительно малой величины, включаемое параллельно к зажимам амперметра (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Схема включения амперметра с шунтом для измерения больших токов

В том случае, когда сопротивление шунта RШ меньше сопротивления измерительной катушки амперметра RA, сравнительно большая часть измеряемого тока IН проходит через шунт, а в амперметр ответвляется только его небольшая часть IA, определяемая соотношением сопротивлений амперметра RA и шунта RШ:

Шкала амперметра с шунтом градуируется на полный ток IН, протекающий через нагрузку.

Таким образом, использование в амперметрах шунтов позволяет измерять большие постоянные или синусоидальные токи приборами, измерительные катушки которых рассчитаны на малые токи.

Трансформатор тока используется для расширения пределов измерения в цепях переменного тока и включается по схеме, представленной на рис. 2.9. Первичная обмотка W1 трансформатора тока зажимами Л1 и Л2 включается в линию переменного тока последовательно с электроприемником (нагрузкой RH). Ко вторичной обмотке трансформатора тока через зажимы И1 и И2 подключается амперметр и, в случае необходимости, катушки других измерительных приборов (ваттметра, счетчика электроэнергии и др.), которые соединяются между собой последовательно.

Рис. 2.9. Схема включения трансформатора тока в измерительную цепь

Трансформатор тока работает в условиях, близких к условиям короткого замыкания. Поэтому можно считать что:

то есть, первичный ток I1 определяется умножением вторичного тока I2, измеряемого амперметром, на постоянный коэффициент трансформации КI, который больше единицы, поскольку у трансформатора тока W2 > W1.

Номинальный ток вторичной обмотки у трансформаторов тока принимается равным 5А, независимо от коэффициента трансформации.

Шкала амперметра, использующего трансформатор тока, градуируется на первичный ток. На ней указывается с каким трансформатором тока должен быть включен амперметр (например, 100/5 А, 200/5 А и т.д.). Вторичная цепь трансформатора тока должна быть всегда замкнута. В целях электробезопасности один зажим вторичной обмотки и стальной кожух трансформатора заземляются.

Помимо расширения пределов измерения, трансформаторы тока электрически отделяют цепи низкого напряжения измерительных приборов от главных цепей, которые могут находиться под высоким напряжением.

· Измерение напряжения

Для измерения напряженияиспользуются вольтметры. Зажимы этих приборов включаются параллельно нагрузке, как показано на рисунке ниже.

Рис. 2.10. Схема включения вольтметра для измерения напряжения

Чтобы включение вольтметра не приводило к заметному изменению токов в цепи и режима работы нагрузки, его собственное сопротивление RB должно быть намного больше сопротивления нагрузки RH. Оно колеблется от 3–5 кОм (электромагнитные и электродинамические приборы) до 6–10 кОм (магнитоэлектрические приборы) и свыше 10 кОм (электронные приборы).

При таком включении вольтметра отклонение его стрелки будет пропорционально напряжению на том участке цепи, к которому он подключен.

Вольтметры переменного тока указывают действующее значение измеряемого напряжения.

При ошибочном включении вольтметра, то есть последовательно с электроприемником, напряжение которого должно быть измерено, прибор не будет поврежден, так как через него будет протекать ничтожно малый ток из-за очень большого внутреннего сопротивления вольтметра. В то же время, показания вольтметра при таком включении будут неверны, так как напряжение на нагрузке значительно уменьшится (в сотни и тысячи раз), а вольтметр будет показывать напряжение, близкое к напряжению источника питания.

· Расширение пределов измерения вольтметра

Для расширения пределов измерения вольтметра используют добавочное активное сопротивление RД, включаемое последовательно с измерительной катушкой вольтметра.

Рис. 2.11. Схема включения вольтметра с добавочным сопротивлением
для расширения пределов измерения напряжения

Величина добавочного сопротивления RД рассчитывается, исходя из требуемой кратности расширения предела измерения nu

где UН – измеряемое напряжение на нагрузке, UB – напряжение на вольтметре,
RB – активное сопротивление измерительной катушки вольтметра.

С помощью разных добавочных сопротивлений можно получить многопредельный вольтметр с разной ценой деления шкалы.

В цепях переменного тока напряжением свыше 1000 Вдля расширения пределов измерения высокого напряжения используютизмерительные трансформаторы напряжения, включаемые по схеме, представленной на рисунке ниже

Рис. 2.12. Схема включения трансформатора напряжения с вольтметром
в измерительную цепь

Первичная обмотка трансформатора напряжения (зажимы «А» и «Х»), которая является обмоткой высшего напряжения с большим числом витков W1, подключается к измеряемому высокому напряжению U1, а вторичная обмотка W2, являясь обмоткой низкого напряжения (зажимы «а» и «х») замыкается на вольтметр и цепи напряжения других приборов: ваттметра, счетчика электроэнергии, частотомера и др. Все эти приборы присоединяются к обмотке трансформатора низшего напряжения параллельно.

Читайте также:  Почему в квартире бьет током от всего в чем причина

Трансформатор напряжения работает в условиях, близких к режиму холостого хода. Поэтому можно считать, что

, (2.14)

то есть первичное высокое напряжение U1 может быть определено умножением вторичного напряжения U2 на постоянный коэффициент трансформации
KU = W1/W2 больше единицы, поскольку в трансформаторе напряжения W1 >W2.

Вторичное номинальное напряжение у трансформатора напряжения принимается равным U2 = 100 В, независимо от коэффициента трансформации.

Шкала вольтметра градуируется на первичное напряжение. На ней указывается, с каким трансформатором напряжения должен включаться вольтметр (например, 6000/100 В, 10000/100 В и т.д.). Обмотки трансформатора напряжения защищены плавкими предохранителями F1 и F2 (см. рис. 2.12).

Помимо расширения пределов измерения приборов переменного тока, трансформаторы напряжения отделяют цепи низкого напряжения измерительных приборов от главных цепей высокого напряжения.

В целях электробезопасности один зажим вторичной обмотки и стальной кожух трансформатора напряжения заземляются, как показано на рисунке

Дата добавления: 2016-04-11 ; просмотров: 10920 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Как измерять напряжение?

Тусклый свет от приборов освещения или отказ стиральной машины выполнять свои функциональные обязанности свидетельствует о возможном падении питающего напряжения ниже нормы. В таких случаях необходимо произвести измерение напряжения, что позволит определить его соответствие заданному номиналу электрической сети.

Такая же процедура производится при ремонте электронных приборов, где измеряется падение напряжения на радиодеталях и отдельных участках цепи. Данная процедура выполняется довольно легко, но без понимания физики процесса и особенностей проведения замеров, человек рискует не только повредить дорогостоящее оборудование, но и получить электротравму, поэтому далее мы рассмотрим основные принципы измерения.

Используемые приборы

В каждом доме прибор учета электроэнергии находится в состоянии постоянного измерения переменного напряжения, но крайне редко эти данные где-либо отображаются. Некоторые из них подключаются напрямую, другие через измерительные трансформаторы.

В практических целях для измерения уровня напряжения могут применяться:

  • Вольтметры;
  • Мультиметры
  • Осциллографы.

Вольтметр представляют собой устройство для проверки разности потенциалов. На практике могут встречаться как цифровые, так и аналоговые вольтметры, на которых измеряемое напряжение отображается на дисплее или посредством отклонения стрелки на циферблате соответственно.

Важными параметрами при выборе как электронного, так и стрелочного вольтметра являются единицы измерений (мВ, В, кВ), рабочий диапазон и класс точности. Однако сфера их применения ограничена и применяется, чаще всего, для лабораторных исследований, поскольку в бытовых и производственных нуждах содержать один прибор для измерения одной электрической величины нецелесообразно.

Мультиметр или цифровой тестер является более универсальным прибором, который может работать с несколькими параметрами: электрическим током, сопротивлением, частотой, температурой, напряжением и т.д. Для измерения напряжения мультиметр переключается в режим вольтметра, щупы подключаются к соответствующим разъемам. Конструктивно встречаются и цифровые и аналоговые модели, в некоторых из них можно переключать диапазон измерений, выбирать род тока, в других мультиметрах все эти величины могут подбираться автоматически.

Осциллограф – это довольно сложный прибор для измерения разности потенциалов, так как в нем на цифровом или аналоговом дисплее выводится кривая измеряемой величины. При этом можно растянуть или сократить диапазон частот, чтобы рассмотреть форму импульсных напряжений, длительность импульсов, нарастание и провалы в кривой функции. Поэтому осциллограф для измерения напряжения применяется в электрических цепях и приборах высокой точности, при изготовлении и проверке радиодеталей и т.д. Мало кто держит дома осциллограф из-за высокой стоимости и сложности выполнения операций.

Измерение напряжения в сети

Чтобы правильно выполнить измерение напряжения необходимо четко представлять принцип и объект исследования. Поэтому следует отметить, что напряжение представляет собой такую электрическую величину, которая показывает разность заряда между двумя электрическими точками. К примеру, если в одной точке заряд составит +35 В, а в другой +310 В, то разница между этими точками составит 310 – 35 = 275 В, это и будет напряжение. Соответственно измерение напряжения может производиться только относительно чего-то, поэтому используются сразу две точки.

Схема измерения напряжения

Рис. 1. Схема измерения напряжения

Если говорить о падении напряжения на каком-либо объекте или участке цепи, то измерение напряжения проводиться относительно концов прибора или цепи, точек подключения и т.д. При этом важно учитывать, что цифровой вольтметр или мультиметр в режиме измерения считается бесконечным сопротивлением или разрывом в цепи.

Падение напряжения возможно только при условии протекания тока, поэтому подключение вольтметров последовательно с измеряемым объектом недопустимо, так как через него перестанет протекать ток. Аналоговый или электронный вольтметр должен подключаться только параллельно по отношению к измеряемому сигналу.

С практической точки зрения следует заметить, что аналоговые модели измерительных приборов имеют входное сопротивление равное 10 – 20 кОм, а современные мультиметры могут похвастаться 1МОм. Так как через сопротивление на входе в измерительное устройство может протекать ток утечки, этот делитель напряжения будет обуславливать снижение точности измерений. Поэтому чем ближе сопротивление на входе к бесконечности, тем более точный прибор вы используете.

Важно отметить, что замеры производятся под напряжением, из-за чего присутствует угроза поражения электротоком. Поэтому важно соблюдать элементарные меры предосторожности. Далее рассмотрим порядок выполнения измерения для постоянного и переменного напряжения.

Постоянного тока

Измерение постоянного напряжения

Рис. 2. Измерение напряжения постоянного тока

Для цепи постоянного тока расмотрим порядок измерения напряжения при помощи цифрового мультиметра. Для этого:

  1. Переведите переключатель мультиметра в положение для постоянного напряжения. На панели обозначается латинской буквой V со значком « = », знаками «+ и – », также может обозначаться аббревиатурой DC.
  2. Выберете нужный предел измерения, который будет максимально приближен к предполагаемому номиналу, но выше измеряемого.
  3. Установите щупы в соответствующие разъемы – черный к выводу COM, красный к выводу V.
  4. Приложите щупы мультиметра сразу к двум точкам – красный к плюсу, черный к минусу. Если вы заранее не знаете положение потенциалов, и показание прибора имеет отрицательное значение, нужно просто поменять полярность подключения.
Читайте также:  Какова мощность каждого источника тока

На дисплее вы увидите показания вольтметра, если значение слишком малое, переключите ручку на меньший предел измерений. Прикладывая щупы, создавайте хорошее усилие, чтобы избежать большого переходного сопротивления, иначе они внесут ощутимую погрешность измерений.

Переменного тока

Измерение переменного напряжения

Рис. 3. Измерение переменного напряжения

В цепи переменного тока бытовой цепи важно учитывать ее опасность из-за номинала в 220/380 В. Поэтому при невозможности подключения мультиметра непосредственно в процессе эксплуатации, его присоединение должно выполняться при отключенном напряжении при помощи «крокодилов».

В остальном процесс измерения идентичен:

    Переключите ручку мультиметра в положение для измерения переменного напряжения. На панели оно обозначается как V со значком «

» или аббревиатурой AC.

  • Установите ручкой деление на нужный предел по принципу ближайшего большего потенциала относительно измеряемого номинала.
  • Выполните подключение щупов к соответствующим выводам: черный к выводу COM, красный к выводу V.
  • Подключите измерительный прибор к нужному устройству, заметьте, что полярность щупов здесь значения не имеет.
  • На дисплее у вас отобразится действующее значение разности потенциалов, именно оно и является основным для всех расчетов. Но, помимо этого существует и амплитудное значение, которое больше действующего на √2 раз или 1,41 раза.

    Реальные примеры измерения напряжения

    Наиболее простым примером измерения напряжения в бытовых условиях является пальчиковая батарейка. В ней вам необходимо приложить черный щуп к выводу «– », а красный к выводу « + », позицию переключателя установить на 2 В постоянного напряжения.

    Пример измерения напряжения на батарейке

    Рис. 4. Пример измерения напряжения на батарейке

    Если показания для батарейки 1,5 В будут в пределах от 1,6 до 1,2 В, то такой источник питания считается пригодным для всего оборудования, в случае снижения значений до 1 – 0,7 В, от батарейки будут запускаться импульсные устройства, к примеру, часы. Если вольтметр покажет 0,6 В и менее, разряд достиг критического значения.

    При измерении разности потенциалов в бытовой сети, вам следует коснуться щупами контактов розетки. Так как изолированная часть щупа имеет ограничительное кольцо, за которым расположен длинный стержень, вы можете безопасно проникнуть в розетку, не рискуя прикоснуться к токоведущим элементам. Допустимыми считаются отклонения от номинала на 10%, то есть от 198 до 142 В.

    Также можно замерить разность потенциалов на выходе автомобильного аккумулятора или на другом элементе цепи электрической проводки. Для этого черный щуп мультиметра устанавливается на «– » клемму аккумулятора, а красный на « + » клемму.

    Если аккумулятор заряжен, то показания вольтметра должны находиться в пределах от 12 до 14 В, но встречаются модели и с большим разбросом. Такое измерение позволяет диагностировать различные причины неполадок.

    Видео по теме

    Источник

    Средства электрических измерений

    Сила тока это энергия свободных носителей зарядов — электронов, которые движутся в проводнике. Средством измерения силы тока является прибор называемый амперметром. Единица измерения тока — Ампер (А). Сила тока существовать одна не может, а связана с другими электрическими величинами. Ток в схеме всегда измеряют в разрыве цепи, а внутреннее сопротивление амперметра должно быть как можно ниже. Для измерения постоянного тока используют метод, при котором измерительное устройство установлено в разрыв цепи, так что ток следует строго через амперметр, что и позволяет уловить и запомнить ту величину силы тока, которая протекает в конкретный момент в данном месте схемы. Измерение переменного тока можно осуществить и без разрыва цепи, например с помощью обхвата токонесущего проводника клещами, по принципу работы трансформатора, т.к вокруг любого проводника с переменным током возникает переменное электромагнитное поле, создающее поток в магнитопроводе клещей и индуцирующее напряжение на измерительной обмотки.

    Средства электрических измерений для напряжения служит прибор называемый вольтметром. Именно им электрики определяют величину разности потенциалов между двумя точками в схемах. Единицей измерения напряжения считается Вольт. Эта величина описывает потенциальную силу элементарных частиц относительно двух разных точек в цепи. Для измерения напряжения щупы измерительного устройства прикладывают к двум контактных местам, относительно которых и производится измерение разности потенциалов. Сопротивление вольтметра должно быть должно быть достаточно большим. Вольтметра бывают переменного и постоянного типа. Если нужно не само численное значения напряжения, а только факт наличия напряжения, то можно использовать обычный светодиодный или неоновый пробник электрика. Если лампочка или светодиод на пробнике светится, это говорит о наличии напряжения, если нет, об отсутствии или обрыве.

    Произведение напряжения на силу тока в цепях постоянного тока описывает такой параметр как мощность. Измеряет ее специальный прибор — ваттметр. Единица измерения мощности считается Ватт. Поэтому, устройство для измерения мощности должно работать на принципе совмещения способов измерения силы тока и электрического напряжения. В электромеханических аналоговых ваттметрах имеются две измерительные катушки, одна для напряжения, включена параллельно, а вторая — токовая катушка, подсоединяемая в цепь последовательно. В цифровых ваттметрах данные операции осуществляются логическим методом.

    Для измерения сопротивления используется омметр. Т.к сопротивление связанно с напряжением и током, то изменение любого из этих параметров повлияет и на величину сопротивления. Этот принцип треугольника Ома, когда сопротивление напрямую зависит от тока и напряжения. Чем выше сопротивление в цепи, тем ниже сила ток и используется в омметрах. Единице измерения сопротивления считается Ом. Такие величины как емкость, индуктивность, частота больше применяются в электронике. Их измерения требуют более сложных принципов измерения. Но сегодня, существуют недорогие многофункциональные измерители, которые способны достаточно точное измерять все эти электрических величины.

    Читайте также:  Заземление сварки переменного тока

    Измерение электрического тока на практике

    Измерить значение силы тока, следующего через проводник можно двумя методами. Первый, как уже говорилось выше — разорвать электрическую схему, установить на этом участке мультиметр в режиме измерения тока, переключив последний в положение, соответствующее требуемому диапазону измерения тока и зафиксировать показания устройства. Второй метод — измеряет переменное токовое значение без разрыва цепи. С этой целью применяют очень распространенные в электрике токоизмерительные клещи. Установив переключатель диапазонов в положение измерения силы тока, клещами обхватывают изолированный провод, после чего замеряют. Такой метод отлично подойдет в том случае, когда невозможно пропустить ток, сила которого выше допустимых для данного прибора диапазона.

    Следует помнить о том, что любые амперметры при его подключении к разорванному участку цепи прямым способом добавляют в схему дополнительное сопротивление. И не забывайте после процесса измерения силы тока переключать щупы мультиметра на клеммы измерения напряжения, так как можно случайно измерить величину напряжения устройством, у которого внутреннее сопротивление стремится к нулю. Это, вызовет короткое замыкание, и скорей всего выведет ваш мультиметр из строя.

    Средства электрических измерений. Измерение напряжения на практике

    Непосредственное измерение напряжения осуществляют с помощью касания измерительных щупов вольтметра (мультиметра в режиме вольтметра) к контактам, относительно которых и происходит измерение. Присоединение щупов должно быть параллельно тому месту, где снимаем показания. Необходимо помнить, что для измерения напряжения постоянного и переменного тока используется разные вольтметры (или один мультиметр но в разных режимах). Так как, это абсолютно разные способы измерения, выраженные конструкцией измерительного прибора.

    Вольтметр, кроме переключения режимов переменного и постоянного напряжения, имеет и выбор диапазона измерения. Например, если обычному электрику приходится работать с переменным напряжением до 380 вольт. Ему нужен диапазон от 0 до 1000 вольт. Электронщику чаще всего приходится работать с величинами до 24 вольт.

    Почти любой мультиметр позволяет проводить измерения сопротивления в широком диапазоне (от нуля до сотен мегаОм). Для того, что бы выполнить этот тип измерения достаточно установить переключатель в положение «измерение сопротивления» (выбрав требуемый предел). Далее касаемся щупами к концам измеряемого сопротивления и результат сразу высветится на экране.

    Существует два вида сопротивления — активное и реактивное. Активным называют обычное электрическое сопротивление, которое имеется в любом в проводнике и не зависит от типа тока. Это сопротивление обусловлено внутренним кристаллическим строением вещества проводника и его способностью пропускать через себя заряды. Реактивное сопротивление возникает в проводниках только при переменном токе. Его значение зависит не только от приложенного напряжения, но и от частоты переменного тока.

    Источник

    

    Измерение тока, напряжения и мощности

    Измерение тока. Для измерения тока используются амперметры. Амперметр включается в цепь таким образом, чтобы через него проходил весь измеряемый ток, т.е. последовательно. Поэтому его сопротивление должно быть малым по сравнению с сопротивлением цепи.

    Для измерения постоянного тока используются приборы магнитоэлектрической системы, реже приборы электромагнитной системы. Для измерения переменного тока частотой 50 Гц в основном применяют приборы электромагнитной системы. Сопротивление этих приборов лежит в пределах от долей ома до нескольких ом.

    Для расширения пределов измерения амперметров в цепях постоянного тока используют шунты. Их сопротивления подсчитывают по формуле:

    где Iан — номинальное значение тока амперметра; Rа — внутреннее сопротивление амперметра; Iш — ток, проходящий через шунт.

    Для расширения пределов измерения амперметров в цепях переменного тока используют измерительные трансформаторы тока.

    Измерение напряжения. Для измерения напряжения используют вольтметры.

    Вольтметры включаются параллельно участку электрической цепи, на котором измеряют напряжение. Вольтметр должен иметь большое сопротивление по сравнению с сопротивлением соответствующего участка цепи. В цепях постоянного тока используют вольтметры магнитоэлектрической системы, но обычно с добавочным сопротивлением.

    Для расширения пределов измерений вольтметров в цепях постоянного тока до 4500 В служат добавочные резисторы (сопротивления). Их сопротивление определяют по формуле:

    где Uн — номинальное напряжение прибора; Umax — максимальное измеряемое напряжение; RV — сопротивление вольтметра.

    В цепях переменного тока используют вольтметры электромагнитной и электродинамической системы.

    Измерение мощности. Мощность в электрической цепи синусоидального тока определяется по формуле:

    P=U I · cos(Ð ),

    где U и I — действующие значения напряжения и тока; j =Ð — угол разности начальных напряжения и тока (угол сдвига фаз).

    Для измерения мощности в электрических цепях необходимо измерить напряжение, ток и угол сдвига фазы. Для этого используется прибор — ваттметр с двумя катушками. Это приборы электродинамической и ферродинамической измерительных систем. Катушка напряжения включается параллельно участку цепи, подобно вольтметру, ее зажимы на лицевой стороне ваттметра обозначены буквой U. Токовая катушка включается в цепь последовательно, подобно амперметру, ее зажимы обозначены буквой I (рисунок 1.4.).

    Рисунок 1.4 — Схема включения ваттметра

    На ваттметре начало токовой катушки и катушки напряжения отмечены звездочками, это генераторные зажимы. При измерении активной мощности эти зажимы включаются со стороны источника энергии. Такие же особенности имеет и так же включается в сеть фазометр — прибор, предназначенный для измерения угла сдвига фаз j. Он позволяет непосредственно определить по шкале угол j и cos j.

    Цена деления многопредельного ваттметра определяется по формуле:

    где Uп, Iп— предельные значения напряжения и тока, указанные на соответствующих зажимах прибора; n — число делений шкалы.

    Активная мощность, измеряемая ваттметром,

    где Wизм — число делений шкалы, указываемое стрелкой прибора.

    Таким же образом определяется цена деления амперметра и вольтметра, если шкала прибора не проградуирована в единицах измерения.

    Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

    Источник

    Способы измерения напряжения электрического тока

    Измерение тока. Виды и приборы. Принцип измерений и особенности

    Нагрузка в электрической цепи характеризуется силой тока, измерение тока в амперах. Силу тока иногда приходится измерять для проверки допустимой величины нагрузки на кабель. Для прокладки электрической линии применяются кабели разного сечения. Если кабель работает с нагрузкой выше допустимой величины, то он нагревается, а изоляция постепенно разрушается. В результате это приводит к короткому замыканию и замене кабеля.

    Измерение тока рекомендуется делать в следующих случаях:
    • После прокладки нового кабеля необходимо измерить проходящий через него ток при всех работающих электрических устройствах.
    • Если к старой электропроводке подключена дополнительная нагрузка, то также следует проверить величину тока, которая не должна превышать допустимые пределы.
    • При нагрузке, равной верхнему допустимому пределу, проверяется соответствие тока, протекающего через электрические автоматы. Его величина не должна превышать номинальное значение рабочего тока автоматов. В противном случае автоматический выключатель обесточит сеть из-за перегрузки.
    • Измерение тока также необходимо для определения режимов эксплуатации электрических устройств. Измерение токовой нагрузки электродвигателей выполняется не только для проверки их работоспособности, но и для выявления превышения нагрузки выше допустимой, которая может возникнуть из-за большого механического усилия при работе устройства.
    • Если измерить ток в цепи работающего обогревателя, то он покажет исправность нагревательных элементов.
    • Работоспособность теплого пола в квартире также проверяется измерением тока.
    Мощность тока

    Кроме силы тока, существует понятие мощности тока. Этот параметр определяет работу тока, выполненную в единицу времени. Мощность тока равна отношению выполненной работы к промежутку времени, за которое эта работа была выполнена. Обозначают буквой «Р» и измеряют в ваттах.

    Мощность рассчитывается путем перемножения напряжения сети на силу тока, потребляемого подключенными электрическими устройствами: Р = U х I. Обычно на электроприборах указывают потребляемую мощность, с помощью которой можно определить ток. Если ваш телевизор имеет мощность 140 Вт, то для определения тока делим эту величину на 220 В, в результате получаем 0,64 ампера. Это значение максимального тока, на практике ток может быть меньше при снижении яркости экрана или других изменениях настроек.

    Измерение тока приборами

    Для определения потребления электрической энергии с учетом эксплуатации потребителей в разных режимах, необходимы электрические измерительные приборы, способные выполнить измерение параметров тока.

    • Амперметр. Для измерения величины тока в цепи используют специальные приборы, называемые амперметрами. Они включаются в измеряемую цепь по последовательной схеме. Внутреннее сопротивление амперметра очень мало, поэтому он не влияет на параметры работы цепи.Шкала амперметра может быть размечена в амперах или других долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Существует несколько видов амперметров: электронные, механические и т.д.

    Ampermetry

    • Мультиметр является электронным измерительным прибором, способным измерить различные параметры электрической цепи (сопротивление, напряжение, обрыв проводника, пригодность батарейки и т.д.), в том числе и силу тока. Существуют два вида мультиметров: цифровой и аналоговый. В мультиметре имеются различные настройки измерений.

    Multimetry

    Порядок измерения силы тока мультиметром:
    • Выяснить, какой интервал измерения вашего мультиметра. Каждый прибор рассчитан на измерение тока в некотором интервале, который должен соответствовать измеряемой электрической цепи. Наибольший допустимый ток измерения должен быть указан в инструкции.
    • Выбрать соответствующий режим измерений. Многие мультиметры способны работать в разных режимах, и измерять разные величины. Для замеров силы тока нужно переключиться на соответствующий режим, учитывая вид тока (постоянный или переменный).
    • Установить на приборе необходимый интервал измерений. Лучше установить верхний предел силы тока несколько выше предполагаемой величины. Снизить этот предел можно в любое время. Зато будет гарантия, что вы не выведете прибор из строя.
    • Вставить измерительные штекеры проводов в гнезда. В комплекте прибора имеются два провода со щупами и разъемами. Гнезда должны быть отмечены на приборе или изображены в паспорте.

    Izmerenie toka klemy

    • Для начала измерения необходимо подключить мультиметр в цепь. При этом следует соблюдать правила безопасности и не касаться токоведущих частей незащищенными частями тела. Нельзя проводить измерения во влажной среде, так как влага проводит электрический ток. На руки следует надеть резиновые перчатки. Чтобы разорвать цепь для проведения измерений, следует разрезать проводник и зачистить изоляцию на обоих концах. Затем подсоединить щупы мультиметра к зачищенным концам провода и убедиться в хорошем контакте.
    • Включить питание цепи и зафиксировать показания прибора. В случае необходимости откорректировать верхний предел измерений.
    • Отключить питание цепи и отсоединить мультиметр.
    • Измерительные клещи. Если необходимо произвести измерение тока без разрыва электрической цепи, то измерительные клещи будут отличным вариантом для выполнения этой задачи. Этот прибор выпускают нескольких видов, и разной конструкции. Некоторые модели могут измерять и другие параметры цепи. Пользоваться измерительными токовыми клещами очень удобно.
    Читайте также:  Устройство защитного отключения отключающий дифференциальный ток 30

    Izmeritelnye kleshchi

    Способы измерения тока

    Для измерения силы тока в электрической цепи, необходимо один вывод амперметра или другого прибора, способного измерять силу тока, подключить к положительной клемме источника тока или блока питания, а другой вывод к проводу потребителя. После этого можно измерять силу тока.

    Izmerenie toka skhemy

    При измерениях необходимо соблюдать аккуратность, так как при размыкании действующей электрической цепи может возникнуть электрическая дуга.

    Для измерения силы тока электрических устройств, подключаемых непосредственно к розетке или кабелю бытовой сети, измерительный прибор настраивается на режим переменного тока с завышенной верхней границей. Затем измерительный прибор подключают в разрыв провода фазы.

    Все работы по подключению и отключению допускается производить только в обесточенной цепи. После всех подключений можно подавать питание и измерять силу тока. При этом нельзя касаться оголенных токоведущих частей, во избежание поражения электрическим током. Такие методы измерения неудобны и создают определенную опасность.

    Значительно удобнее проводить измерения токоизмерительными клещами, которые могут выполнять все функции мультиметра, в зависимости от исполнения прибора. Работать такими клещами очень просто. Необходимо настроить режим измерения постоянного или переменного тока, развести усы и охватить ими фазный провод. Затем нужно проконтролировать плотность прилегания усов между собой и измерить ток. Для правильных показаний необходимо охватывать усами только фазный провод. Если охватить сразу два провода, то измерения не получится.

    Токоизмерительные клещи служат только для замеров параметров переменного тока. Если их использовать для измерения постоянного тока, то усы сожмутся с большой силой, и раздвинуть их можно будет только, отключив питание.

    Источник

    

    Средства электрических измерений

    Сила тока это энергия свободных носителей зарядов — электронов, которые движутся в проводнике. Средством измерения силы тока является прибор называемый амперметром. Единица измерения тока — Ампер (А). Сила тока существовать одна не может, а связана с другими электрическими величинами. Ток в схеме всегда измеряют в разрыве цепи, а внутреннее сопротивление амперметра должно быть как можно ниже. Для измерения постоянного тока используют метод, при котором измерительное устройство установлено в разрыв цепи, так что ток следует строго через амперметр, что и позволяет уловить и запомнить ту величину силы тока, которая протекает в конкретный момент в данном месте схемы. Измерение переменного тока можно осуществить и без разрыва цепи, например с помощью обхвата токонесущего проводника клещами, по принципу работы трансформатора, т.к вокруг любого проводника с переменным током возникает переменное электромагнитное поле, создающее поток в магнитопроводе клещей и индуцирующее напряжение на измерительной обмотки.

    Средства электрических измерений для напряжения служит прибор называемый вольтметром. Именно им электрики определяют величину разности потенциалов между двумя точками в схемах. Единицей измерения напряжения считается Вольт. Эта величина описывает потенциальную силу элементарных частиц относительно двух разных точек в цепи. Для измерения напряжения щупы измерительного устройства прикладывают к двум контактных местам, относительно которых и производится измерение разности потенциалов. Сопротивление вольтметра должно быть должно быть достаточно большим. Вольтметра бывают переменного и постоянного типа. Если нужно не само численное значения напряжения, а только факт наличия напряжения, то можно использовать обычный светодиодный или неоновый пробник электрика. Если лампочка или светодиод на пробнике светится, это говорит о наличии напряжения, если нет, об отсутствии или обрыве.

    Произведение напряжения на силу тока в цепях постоянного тока описывает такой параметр как мощность. Измеряет ее специальный прибор — ваттметр. Единица измерения мощности считается Ватт. Поэтому, устройство для измерения мощности должно работать на принципе совмещения способов измерения силы тока и электрического напряжения. В электромеханических аналоговых ваттметрах имеются две измерительные катушки, одна для напряжения, включена параллельно, а вторая — токовая катушка, подсоединяемая в цепь последовательно. В цифровых ваттметрах данные операции осуществляются логическим методом.

    Читайте также:  Что будет если часто бить себя током

    Для измерения сопротивления используется омметр. Т.к сопротивление связанно с напряжением и током, то изменение любого из этих параметров повлияет и на величину сопротивления. Этот принцип треугольника Ома, когда сопротивление напрямую зависит от тока и напряжения. Чем выше сопротивление в цепи, тем ниже сила ток и используется в омметрах. Единице измерения сопротивления считается Ом. Такие величины как емкость, индуктивность, частота больше применяются в электронике. Их измерения требуют более сложных принципов измерения. Но сегодня, существуют недорогие многофункциональные измерители, которые способны достаточно точное измерять все эти электрических величины.

    Измерение электрического тока на практике

    Измерить значение силы тока, следующего через проводник можно двумя методами. Первый, как уже говорилось выше — разорвать электрическую схему, установить на этом участке мультиметр в режиме измерения тока, переключив последний в положение, соответствующее требуемому диапазону измерения тока и зафиксировать показания устройства. Второй метод — измеряет переменное токовое значение без разрыва цепи. С этой целью применяют очень распространенные в электрике токоизмерительные клещи. Установив переключатель диапазонов в положение измерения силы тока, клещами обхватывают изолированный провод, после чего замеряют. Такой метод отлично подойдет в том случае, когда невозможно пропустить ток, сила которого выше допустимых для данного прибора диапазона.

    Следует помнить о том, что любые амперметры при его подключении к разорванному участку цепи прямым способом добавляют в схему дополнительное сопротивление. И не забывайте после процесса измерения силы тока переключать щупы мультиметра на клеммы измерения напряжения, так как можно случайно измерить величину напряжения устройством, у которого внутреннее сопротивление стремится к нулю. Это, вызовет короткое замыкание, и скорей всего выведет ваш мультиметр из строя.

    Средства электрических измерений. Измерение напряжения на практике

    Непосредственное измерение напряжения осуществляют с помощью касания измерительных щупов вольтметра (мультиметра в режиме вольтметра) к контактам, относительно которых и происходит измерение. Присоединение щупов должно быть параллельно тому месту, где снимаем показания. Необходимо помнить, что для измерения напряжения постоянного и переменного тока используется разные вольтметры (или один мультиметр но в разных режимах). Так как, это абсолютно разные способы измерения, выраженные конструкцией измерительного прибора.

    Вольтметр, кроме переключения режимов переменного и постоянного напряжения, имеет и выбор диапазона измерения. Например, если обычному электрику приходится работать с переменным напряжением до 380 вольт. Ему нужен диапазон от 0 до 1000 вольт. Электронщику чаще всего приходится работать с величинами до 24 вольт.

    Почти любой мультиметр позволяет проводить измерения сопротивления в широком диапазоне (от нуля до сотен мегаОм). Для того, что бы выполнить этот тип измерения достаточно установить переключатель в положение «измерение сопротивления» (выбрав требуемый предел). Далее касаемся щупами к концам измеряемого сопротивления и результат сразу высветится на экране.

    Существует два вида сопротивления — активное и реактивное. Активным называют обычное электрическое сопротивление, которое имеется в любом в проводнике и не зависит от типа тока. Это сопротивление обусловлено внутренним кристаллическим строением вещества проводника и его способностью пропускать через себя заряды. Реактивное сопротивление возникает в проводниках только при переменном токе. Его значение зависит не только от приложенного напряжения, но и от частоты переменного тока.

    Источник

    Измерение силы тока и напряжения.

    Наиболее распространенными видами электрических измерений являются измерения силы тока и напряжения.

    В зависимости от вида тока (напряжения), его величины, частоты, формы, требуемой точности измерения, сопротивления цепи, в которой производится измерение, используются различные типы приборов.

    При измерении силы тока на участке цепи сопротивлением R последовательно с R в разрыв цепи включается амперметр (рис 7а). Тогда сила тока, текущего через измерительный прибор и участок с сопротивлением R, будет одинаковой.

    Читайте также:  Какова мощность каждого источника тока

    Вольтметрподсоединяется параллельно участку цепи с сопротивлением R, напряжение на котором измеряется (рис 7б). При параллельном подключении напряжение на измерительном приборе и участке цепи R одинаково. Подключение в электрическую цепь измерительного прибора оказывает влияние на режим работы этой цепи, что приводит к ошибкам в измерениях.

    Рис. 7. Подключение амперметра (а) и вольтметра (б)

    Последовательное подключение амперметра с сопротивлением rа увеличивает общее сопротивление участка цепи до значения R+ rа, что больше R. В результате ток уменьшится. Чтобы изменение тока было незначительным, необходимо, чтобы выполнялось условие: rа > R.

    Шунты к амперметру

    Ток, вызывающий отклонение подвижной части прибора на всю шкалу, называется током полного отклонения I. Если с помощью амперметра необходимо измерить силу тока I больше, чем I, к нему параллельно подключается дополнительное сопротивление Rш, называемое шунтом (рис 8)

    Рис. 8. Подключение шунта к амперметру.

    Измеряемый ток разветвляется и только часть его проходит через измерительный прибор. Так достигается расширение предела измерений амперметра. По первому правилу Кирхгофа величины токов связаны соотношением:

    , (12)

    где I – сила измеряемого тока, Ip – сила тока, текущего через измерительный механизм (рамку) прибора, Iш – сила тока, текущего через шунт.

    По второму правилу Кирхгофа имеем:

    , (13)

    где r — сопротивление рамки амперметра, Rш – сопротивление шунта. Из (12) и (13) следует, что

    . (14)

    Выражение (14) позволяет определить Rш, при котором отклонение стрелки измерительного прибора на всю шкалу будет соответствовать требуемому пределу измерения силы тока Iпр. Иначе говоря, при I = Iпр ток через амперметр Iр будет равен току полного отклонения: Iр = I. В таком случае выражение (14) принимает вид:

    . (15)

    На практике используют коэффициент шунтирования (или коэффициент растяжения предела измерений) n для данного значения Iпр, который равен

    (16)

    Тогда выражение (15) принимает вид:

    . (17)

    С данным шунтом цена деления амперметра также возрастет в n раз.

    Добавочные сопротивления к вольтметру

    Предел измерения вольтметра зависит от силы тока полного отклонения подвижной части прибора Iо и его внутреннего сопротивления r. Для расширения пределов измерения вольтметра последовательно с измерительным механизмом прибора подключают добавочное сопротивление (рис 9).

    Напряжение на измерительном механизме Uр меньше измеряемого напряжения U и связано с ним соотношением:

    ,

    где – напряжение на добавочном сопротивлении . По такой цепи течет ток

    Из последней формулы следует, что

    (18)

    Рис. 9. Подключение добавочного сопротивления к вольтметру.

    Из (18) можно определить величину , при котором отклонение стрелки на всю шкалу (I = I ) будет соответствовать требуемому пределу измерения напряжения U = Uпр

    . (19)

    Набор добавочных сопротивлений позволяет создать многопредельный вольтметр. Применяются также и наружные по отношению к прибору добавочные сопротивления.

    Задание

    1. Определить основные характеристики аналогового прибора.

    2. Определить характеристики цифрового вольтметра.

    3. По формулам (16) и (17) определить коэффициент шунтирования n и сопротивление шунта Rш для создания на основе стрелочного прибора амперметра с пределом измерения Iпр = 1,5 мА. Исследовать данный амперметр.

    4. По формуле (19) определить величину добавочного сопротивления для создания вольтметра постоянного тока с пределом измерения Uпр = 5В. Исследовать данный вольтметр.

    Контрольные вопросы.

    1. Что такое аналоговые и цифровые приборы?

    2. Приведите основные характеристики электроизмерительных приборов.

    3. Принцип действия и устройство электромеханических измерительных приборов.

    4. Структурные схемы аналоговых электронных вольтметров постоянного и переменного тока.

    5. Каков принцип действия и устройство цифрового вольтметра с времяимпульсным преобразованием?

    6. Как расширить пределы измерения амперметра и вольтметра? Получите формулы для сопротивления шунта и для добавочного сопротивления.

    7. Как расширить предел измерения вольтметра? Получите формулу для добавочного сопротивления.

    1. Хромой Б.П., Моисеев Ю.П. Электрорадиоизмерения. – М.:Радио исвязь, 1985. – с. 30 – 70.

    2. Детлаф А.А.,Яворский Б.М. Курс физики. – М.:Высш. шк., 2001, с. 293 – 296.

    3. Мирский Г.Я. Электронные измерения. – М.: Радио и связь, 1986, с. 152 – 207.

    4. Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений: Пер. с англ. – М.: Мир. 1990, с. 112 – 146.

    Источник