Прибор для измерения напряжения и силы тока

Содержание

Прибор для измерения силы тока. Как измерить силу тока мультиметром

28 Ноя 2016г | Раздел: Радио для дома

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Ток или силу тока определяют количеством электронов, проходящих через точку или элемент схемы в течение одной секунды. Так, например, через нить накала горящей лампы накаливания карманного фонаря ежесекундно проходит около 2 000 000 000 000 000 000 (два триллиона) электронов. Однако на практике измеряется не количество электронов, а их движение, выраженное в амперах (А).

Ампер – это единица электрического тока, которую так назвали в честь французского физика и математика А. Ампера изучавшего взаимодействие проводников с током. Экспериментально установлено, что при токе в 1А через точку или элемент схемы проходит около 6 250 000 000 000 000 000 электронов.

Помимо ампера применяют и более мелкие единицы силы тока: миллиампер (мA), равный 0,001 А, и микроампер (мкA), равный 0,000001 А или 0,001 мА. Следовательно: 1 А = 1000 мА = 1 000 000 мкА.

1. Прибор для измерения силы тока.

Как и напряжение, ток бывает постоянный и переменный. Приборы, служащие для измерения тока, называют амперметрами, миллиамперметрами и микроамперметрами. Так же, как и вольтметры, амперметры бывают стрелочными и цифровыми.

На электрических схемах приборы обозначаются кружком и буквой внутри: А (амперметр), мА (миллиамперметр) и мкА (микроамперметр). Рядом с условным обозначением амперметра указывается его буквенное обозначение «» и порядковый номер в схеме. Например. Если амперметров в схеме будет два, то около первого пишут «PА1», а около второго «PА2».

Для измерения тока амперметр включается непосредственно в цепь последовательно с нагрузкой, то есть в разрыв цепи питания нагрузки. Таким образом, на время измерения амперметр становится как бы еще одним элементом электрической цепи, через который протекает ток, но при этом в схему амперметр никаких изменений не вносит. На рисунке ниже изображена схема включения миллиамперметра в цепь питания лампы накаливания.

Также надо помнить, что амперметры выпускаются на разные диапазоны (шкалы), и если при измерении использовать прибор с меньшим диапазоном по отношению к измеряемой величине, то прибор можно повредить. Например. Диапазон измерения миллиамперметра составляет 0…300 мА, значит, силу тока измеряют только в этих пределах, так как при измерении тока свыше 300 мА прибор выйдет из строя.

2. Измерение силы тока мультиметром.

Измерение силы тока мультиметром практически ни чем не отличается от измерения обыкновенным амперметром или миллиамперметром. Разница состоит лишь в том, что у обычного прибора всего один диапазон измерения, рассчитанный на определенную максимальную величину тока, тогда как у мультиметра диапазонов несколько, и перед измерением приходится определять каким из диапазон пользоваться в данный момент.

Обычные мультиметры, не профессиональные, рассчитаны на измерение постоянного тока и имеют четыре поддиапазона, что на бытовом уровне вполне достаточно. У каждого поддиапазона есть свой максимальный предел измерения, который обозначен цифровым значением: 2m, 20m, 200m, 10А. Например. На пределе «20m» можно измерять постоянный ток в диапазоне 0…20 мА.

Для примера измерим ток, потребляемый обычным светодиодом. Для этого соберем схему, состоящую из источника напряжения (пальчиковой батарейки) GB1 и светодиода VD1, а в разрыв цепи включим мультиметр РА1. Но перед включением мультиметра в схему подготовим его к проведению измерений.

Измерительные щупы вставляем в гнезда мультиметра, как показано на рисунке:

красный щуп называют плюсовым, и вставляется он в гнездо, напротив которого изображены значки измеряемых параметров: «VΩmA»;
черный щуп является минусовым или общим и вставляется он в гнездо, напротив которого написано «СОМ». Относительно этого щупа производятся все измерения.

В секторе измерения постоянного тока выбираем предел «2m», диапазон измерения которого составляет 0…2 мА. Подключаем щупы мультиметра согласно схеме и затем подаем питание. Светодиод загорелся, и его потребление тока составило 1,74 мА. Вот, в принципе, и весь процесс измерения.

Однако этот вариант измерения подходит тогда, когда величина потребления тока известна. На практике же часто возникает ситуация, когда необходимо измерить ток на каком-либо участке цепи, величина которого неизвестна или известна приблизительно. В таком случае измерение начинают с самого высокого предела.

Предположим, что потребление тока светодиодом неизвестно. Тогда переключатель переводим на предел «200m», который соответствует диапазону 0…200 мА, и после этого щупы мультиметра включаем в цепь.

Затем подаем напряжение и смотрим на показания мультиметра. В данном случае показания тока составили «01,8», что означает 1,8 мА. Однако нолик впереди указывает на то, что можно снизиться на предел «20m».

Отключаем питание. Переводим переключатель на предел «20m». Включаем питание и опять производим измерение. Показания составили 1,89 мА.

Часто бывает ситуация, когда при измерении тока или напряжения на индикаторе появляется единица. Единица говорит о том, что выбран низкий предел измерения и он меньше величины измеряемого параметра. В этом случае необходимо перейти на предел выше.

Также может возникнуть момент, когда измеряемый ток выше 200 мА и необходимо перейти на предел измерения «10А». Однако здесь есть нюанс, который надо запомнить. Помимо того, что переключатель переводится на предел «10А», еще также необходимо переставить плюсовой (красный) щуп в крайнее левое гнездо, напротив которого стоит цифро-буквенное значение «10А», указывающее, что это гнездо предназначено для измерения больших токов.

И еще совет. Возьмите за правило: когда закончите все измерения на пределе «10А» сразу же переставляйте плюсовой (красный) щуп на свое штатное место. Этим Вы сбережете себе нервы, щупы и мультиметр.

Ну вот, в принципе и все, что хотел сказать об измерении тока мультиметром. Главное понимать, что при измерении напряжения вольтметр подключается параллельно нагрузке или источнику напряжения, тогда как при измерении силы тока амперметр включается непосредственно в цепь и через него протекает ток, которым питаются элементы схемы.

Ну и в качестве закрепления прочитанного предлагаю посмотреть видеоролик, в котором на примере схем рассказывается об измерениях напряжения и силы тока мультиметром.

Измерение силы тока: обзор измерительных приборов и краткое руководство к их применению

Из данной статьи вы узнаете, что понимается под этим термином и какие инструменты используются для этой цели.

Заодно поговорим о мерах безопасности при проведении подобных работ.

Единица измерения силы тока

Силой тока в физике принято называть величину заряда, пересекающего поперечное сечение проводника за единицу времени. Единица измерения — ампер (А). Силу в 1 А имеет такой ток, при котором за 1-у секунду через сечение проводника проходит заряд в 1 кулон (Кл).

Чем более сильным был напор, тем более производительную мельницу можно было привести с его помощью в движение.

Точно так же и сила тока характеризует работу, которую может выполнить электричество. Простой пример: лампочка при увеличении силы тока в цепи будет гореть ярче.

Зачем нужно знать, какой силы ток протекает в проводнике? От силы тока зависит то, как он будет действовать на человека при случайном контакте с токоведущими частями. Производимый электричеством эффект отобразим в таблице:

Сила тока, А (переменный с частотой 50 Гц)Эффект
Менее 0,5 мАявляется незаметным для человека
От 0,5 до 2 мАПоявляется нечувствительность к различным раздражителям
От 2 до 10 мАБолевые ощущения, спазм мышц
От 10 мА до 20 мАУсиленные спазмы, некоторые ткани повреждаются. При силе тока от 16 мА человек теряет способность разжать или отдернуть руку, чтобы разомкнуть контакт с токоведущей частью
От 20 мА до 100 мАДыхательный паралич
От 100 мА до 3 АФибрилляция сердца, нужны безотлагательные меры по реанимированию пострадавшего
Свыше 3 АСильные ожоги, остановка сердца (при кратковременном воздействии возможность реанимирования сохраняется)
Читайте также:  Прибор для измерения малых сопротивлений

А вот еще несколько причин:

  1. Сила тока характеризует нагрузку на проводник. Максимальная пропускная способность последнего зависит от материала и площади поперечного сечения. Если сила тока окажется слишком большой, провод или кабель будет сильно греться. Это может привести к расплавлению изоляции с последующим коротким замыканием. Вот почему проводку всегда защищают от перегрузок автоматическими выключателями или предохранителями. С особым вниманием к протекающей в проводах силе тока следует отнестись владельцам квартир и домов со старой проводкой: ввиду применения все большего количества электроприборов она часто оказывается в перегруженном состоянии.
  2. По соотношению значений силы тока в различных цепях электроприбора можно сделать вывод о его исправности. Например, в фазах электродвигателя должны протекать токи равной силы. Если наблюдаются расхождения, значит двигатель неисправен либо работает с перегрузкой. Таким же способом определяется состояние нагревательного прибора или электрического «теплого пола»: замеряется сила тока во всех составляющих устройства.

Работа электричества, точнее говоря его мощность (количество работы за единицу времени), зависит не только от силы тока, но и от напряжения. Собственно говоря, произведение этих величин и определяет мощность:

W = U * I,

  • W – мощность, Вт;
  • U – напряжение, В;
  • I – сила тока, А.

Таким образом, зная напряжение в сети и мощность прибора, можно рассчитать, какая сила тока будет через него протекать при условии исправного состояния: I = W/U. К примеру, если известно, что мощность обогревателя составляет 1,1 кВт и работает он от обычной сети напряжением 220 В, то сила тока в нем составит: I = 1100 / 220 = 5 А.

Формула измерения силы тока

При этом нужно учитывать, что согласно законам Кирхгофа сила тока в проводе до разветвления представляет собой сумму токов в ветвях. Поскольку в квартире или доме все приборы подключаются по параллельной схеме, то если, допустим, одновременно работают два прибора с током в 5 А, то в подводящем проводе и в общем нулевом будет протекать ток силой в 10 А.

Обратная операция, то есть расчёт мощности потребителя путем перемножения измеренной силы тока на напряжение, не всегда дает правильный результат. Если в устройстве-потребителе имеются обмотки, как например в электродвигателях, которым присуще индуктивное сопротивление, часть мощности будет расходоваться на преодоление этого сопротивления (реактивная мощность).

Как пользоваться мультиметром правильно

Им можно измерить постоянное и переменное напряжение, сопротивление, силу тока и проверить цепь.

Как устроен мультиметр

Как понятно из названия, мультиметр служит для измерения нескольких электрических величин. Многофункциональный прибор объединяет в себе вольтметр, амперметр, омметр, прозвонку, а также может иметь дополнительные функции вроде термопары или низкочастотного генератора, проверки конденсаторов и транзисторов.

Аналоговые тестеры со шкалой и стрелкой почти не встречаются, так как давно вытеснены доступными цифровыми приборами. Последние же, помимо точности и количества режимов, отличаются по типу определения величин. Автоматические показывают результат сразу после выбора режима, в ручных нужно дополнительно выставить диапазон измерений.

Все мультиметры имеют схожую конструкцию. На передней панели располагается экран, под ним находится поворотный переключатель режимов, а чуть ниже — разъёмы для подключения щупов. В некоторых моделях есть кнопки для включения подсветки, запоминания показаний и для других дополнительных функций.

Провода с щупами, которыми нужно коснуться детали при измерении, подключаются к соответствующим разъёмам. Чёрный провод всегда к гнезду с обозначением COM, а красный — в зависимости от величины тока. Если он не превышает 200 мА, то к разъёму VΩmA, если превышает, то к 10ADC (10A MAX). В быту такие высокие токи не встречаются, поэтому в основном используется гнездо VΩmA.

Цифры на шкале указывают на максимальное значение, которое можно проверить в этом диапазоне. Например, в режиме DCV 20 измеряют постоянное напряжение от 0 до 20 В. Если оно составляет 21 В, то нужно переключиться на одну ступень выше, в положение 200. Важно выбирать диапазон в соответствии с измеряемым, иначе мультиметр испортится.

Как измерить постоянное напряжение мультиметром

Убедитесь в правильности подключения щупов.

YouTube‑канал electronoff

Переключитесь в режим постоянного напряжения. Обычно он обозначается символами V с прямой и пунктирной линией или DCV.

В мультиметрах с ручным выбором диапазонов дополнительно установите примерное значение измерений, а лучше на ступень выше. Если не уверены, начинайте с максимального и постепенно понижайте.

YouTube‑канал electronoff

Коснитесь щупами контактов и посмотрите на экран. Если вместе с цифрой отображается знак минус, значит, перепутана полярность: красный щуп касается минуса, а чёрный — плюса.

YouTube‑канал electronoff

В ручном мультиметре, возможно, придётся подкорректировать диапазон измерений.

YouTube‑канал electronoff

Если на дисплее единица, нужно повысить предел измерения, если ноль, символы OL или OVER — понизить .

Как измерить переменное напряжение мультиметром

Проверьте, что щупы подключены верно.

Включите режим переменного напряжения. Он маркируется символами V

В ручных мультиметрах также установите примерное значение измерений. Лучше на одну ступень выше или на самую максимальную.

Поднесите щупы к контактам и считайте показания с дисплея.

YouTube‑канал electronoff

Если мультиметр с ручным определением диапазонов и на экране единица, повысьте предел измерения, если ноль (OL, OVER) — понизьте.

Как измерить сопротивление мультиметром

Убедитесь в правильности подключения щупов.

Поставьте режим измерения сопротивления. Он обозначается символом Ω.

Если тестер ручной, выберите приблизительный диапазон измерений.

Прикоснитесь щупами к выводам резистора и посмотрите на экране его сопротивление.

YouTube‑канал electronoff

На ручном мультиметре при необходимости подстройте диапазон измерений в большую или меньшую сторону.

Как проверить диод или цепь мультиметром

Вставьте щупы в правильные разъёмы мультиметра.

Переключитесь в режим прозвонки диодов, отмеченный символом стрелки с вертикальной линией.

Приложите иглы щупов к выводам диода. Мультиметр покажет на экране падение напряжения. Если поменять щупы местами, то при рабочем диоде на экране будет единица, а на неисправном — любое другое число.

YouTube‑канал electronoff

В этом же режиме можно прозвонить цепь или провод, но надо предварительно обесточить их. Если целостность не нарушена, прозвучит звуковой сигнал, если есть обрыв — на экране просто отобразится единица, OL или OVER.

YouTube‑канал electronoff

На некоторых мультиметрах звуковой режим прозвонки включается отдельно. Например, на чёрном тестере, как на фото выше. Этот режим обозначается символом увеличения громкости, нотой или динамиком.

Как измерить силу тока мультиметром

Присоедините щупы к нужным разъёмам мультиметра в зависимости от величины тока.

YouTube‑канал electronoff

Установите режим измерения силы тока (DCA, mA).

В мультиметре с ручным выбором диапазонов установите максимальный порог.

При последовательном подключении мультиметр является частью цепи.

Последовательно подключите щупы в цепь. В отличие от напряжения и сопротивления ток измеряется не параллельно. То есть нужно не просто коснуться двух точек схемы или выводов детали, а подключить мультиметр в разрыв цепи. При параллельном включении прибор может выйти из строя!

YouTube‑канал electronoff

На экране отобразится потребляемый ток. Если мультиметр ручной, то, возможно, придётся переключить диапазон для более точных результатов.

Измерение силы тока амперметром

Для измерения величины тока в цепях постоянного и переменного тока используют электроизмерительный прибор амперметр. Амперметр включается в цепь последовательно с источником тока.

Поскольку ток — это упорядоченное движение заряженных частиц вдоль проводника (через поперечное сечение проводника), то для измерения его величины необходимо пропустить измеряемый ток еще и через амперметр. Поэтому амперметр включается именно в разрыв исследуемой цепи, когда нужно измерить ток, а ни в коем случае не параллельно ей.

В выходной цепи современного амперметра обычно находится шунт — калиброванный резистор повышенной точности и довольно малого сопротивления (считанные доли ома), на котором электронная схема прибора измеряет падение напряжения, и по нему косвенным путем вычисляет ток (или как говорят — силу тока).

Читайте также:  Прибор для включения и выключения света

Амперметр, как отдельный измерительный прибор или как одна из функций мультиметра, имеет несколько диапазонов измерения тока. Выбор диапазона осуществляется при помощи переключателя, расположенного на лицевой панели прибора.

Обычно на мультиметре можно выбрать одно из следующих значений (максимальное значение для диапазона): 200мкА, 2мА, 20мА, 200мА, 10А и т.д. Кроме того у некоторых мультиметров есть возможность измерения постоянного, переменного, либо и постоянного и переменного тока.

Вид тока также выбирается на шкале переключателя. Для измерения тока и напряжения у мультиметров имеются два отдельных гнезда для подключения щупов: одно гнездо — для измерения напряжения, второе гнездо — для измерения тока. Третье — общий провод, который остается на своем месте независимо от того, что измеряется, ток или напряжение.

Подключите щупы к соответствующим гнездам мультиметра или амперметра. Включите прибор и переведите его в режим измерения тока, выбрав вид тока и диапазон с помощью переключателя. Если диапазон неизвестен, то стоит начать с самого большого значения из доступных на шкале переключателя, потом можно будет уменьшить. Обесточьте цепь, в которой необходимо будет измерить ток.

Присоедините щупы (соблюдая осторожность!) так, чтобы прибор оказался включен в разрыв цепи. Подайте ток в цепь. Спустя пару секунд прибор отобразит на своем дисплее действующее значение измеренного тока.

Если диапазон 10А или более, то значение измеренного тока будет отображено в амперах. Если диапазон например 200мА, 20мА или 2мА (порядок величин таков, но в принципе значения на шкале могут отличаться от этих), то на дисплее будут показания в миллиамперах. Если выбран диапазон 200мкА (или такого же порядка) — на дисплее будут показаны микроамперы.

Амперметр никогда нельзя подключать параллельно источнику тока, ибо в этом случае ток короткого замыкания пройдет через измерительный шунт внутри прибора и если ток окажется больше предельно допустимого для прибора, то прибор мгновенно сгорит.

Если источником тока является, например, розетка или другой источник с низким внутренним сопротивлением, это может закончиться трагедией с жертвами, а в самом лучшем случае — быстрым выходом прибора из строя.

Если вам необходимо измерить ток короткого замыкания пальчиковой батарейки — такое может пройти для амперметра безвредно, но правилом включения амперметра лучше не пренебрегать никогда.

Амперметр включается всегда последовательно в цепь и только в тот момент, когда эта цепь обесточена! Потребители в исправной цепи сами ограничат ток рабочей величиной.

Особенной разновидностью амперметра являются электроизмерительные токовые клещи. Они имеют очень большой диапазон измеряемых токов, и их невозможно включить неправильно. Токовые клещи просто накидываются в обхват участка цепи, ток в которой нужно измерить, и сразу показывают ток. Более распространены токовые клещи для измерения переменного тока, но существуют и модели для измерения постоянного тока (на базе датчика холла).

Измерение напряжения и силы тока

Измерение напряжения и силы тока относят к классическим видам электроизмерений. В радиоизмерительной практике в последние годы получили распространение цифровые измерители напряжения и тока, использующие процессорные и интегральные технологии. Тем не менее в промышленности еще эксплуатируется довольно значительное число аналоговых электроизмерительных приборов поколения ретро. Очевидны преимущества приборов этого класса:

  • • при производстве используются отлаженные технологические процессы;
  • • простота эксплуатации и невысокая стоимость;
  • • наглядность результата измерения (стрелочный индикатор воспринимается проще,чем индикация цифровая с разделением на запятые).

В последние годы у этих приборов обнаружилось еще одно серьезное преимущество — помехоустойчивость. Электроизмерительные приборы, как правило, независимы от сетевого напряжения и невосприимчивы к различным видам помех, передающихся кондуктивно по сетевым линиям. Эти приборы малочувствительны к электростатическим разрядам (ЭСР) и воздействию радиочастотных полей, что имеет несомненное преимущество при измерениях в условиях часто работающих сотовых телефонов. Все это позволяет считать аналоговые измерители напряжения и тока базовыми измерительными приборами в радиоизмерениях.

Измерение напряжения и силы тока — наиболее распространенный вид измерений. В различных областях науки и техники эти измерения осуществляются в широком диапазоне частот — от постоянного тока и инфранизких частот (сотые доли герца) до сверхвысоких частот (1 ГГц и более) и в большом диапазоне измеряемых значений напряжения и тока — соответственно от нановольт до сотен киловольт и от 10

16 до десятков и сотен ампер (при большом многообразии форм измеряемых напряжения и тока).

Измерение постоянных напряжения и силы тока заключается в нахождении их значений и полярности. Целью измерения переменных напряжения и силы тока является нахождение какого-либо их параметра. Выбор метода и средств измерений напряжения и силы тока обусловливается требуемой точностью измерений, амплитудным и частотным диапазонами измеряемого сигнала, мощностью, потребляемой прибором от измерительной цепи, и т.д.

В зависимости от способа получения результата методы измерений делятся на прямые, при которых значение напряжения (тока) измеряется непосредственно, и косвенные, получаемые но результатам прямых измерений величин, связанных с интересуемой величиной той или иной функциональной зависимостью.

Оба класса приборов по системе отсчета показаний можно разделить на аналоговые и дискретные (цифровые).

К аналоговым приборам следует отнести стрелочные, со световым указателем, с ручным или автоматическим уравновешиванием (имеющие реохорд) и самопишущие. К цифровым приборам следует отнести приборы с ручным или автоматическим уравновешиванием, имеющие набор (магазин) переключаемых элементов, результат измерений которых представляется в виде дискретного (цифрового) кода.

Все электроизмерительные приборы по способу получения измеряемой величины, позволяющей произвести отсчет ее значений, можно разделить на электромеханические, электротепловые, электронные и электронно-лучевые.

В электромеханических приборах для перемещения подвижной части прибора используются различные электромагнитные процессы. В зависимости от преобразования подводимой электромагнитной энергии в механическую для перемещения подвижной части приборы подразделяются на магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, индукционные, электростатические.

В электротепловых приборах для перемещения подвижной части прибора используется тепловое действие электрического тока.

Электронные приборы представляют собой сочетание электронного преобразователя и измерителя (аналогового или цифрового).

Электронно-лучевые приборы используют подводимую энергию электромагнитного поля для перемещения электронного луча в электронной трубке.

В общем виде структурная схема аналогового электроизмерительного прибора непосредственной оценки состоит из входного устройства, измерительного преобразователя, измерительного механизма и отсчетного устройства (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Структурная схема аналогового измерительного прибора непосредственной оценки

Входное устройство и измерительный преобразователь трансформируют измеряемую величину x(t) в некоторую промежуточную yнаходящуюся к определенной функциональной зависимости от измеряемой и непосредственно воздействующую на измерительный механизм.

По принципу действия и конструктивным особенностям измерительные преобразователи можно разделить на выпрямительные, термоэлектрические и электронные.

Измерительный механизм однозначно преобразует подводимую электрическую энергию, определяющую величину y(t), в механическую энергию перемещения подвижной части.

Для измерения напряжения и силы постоянного и переменного токов применяются все перечисленные виды приборов.

Электромеханические приборы находят применение преимущественно в цепях постоянного тока и переменного тока промышленной частоты и представляют собой сочетание измерительного механизма и отсчетного устройства. В большинстве конструкций таких приборов энергия измеряемой величины непосредственно воздействует на перемещение подвижной части измерительного механизма.

В соответствии с реакцией на перемещение подвижной части прибора системы классифицируются следующим образом:

  • • магнитоэлектрические, в которых подвижная часть отклоняется в результате взаимодействия поля постоянного магнита и контура с протекающим по нему током. Магнитоэлектрические приборы применяются как самостоятельно, так и в сочетании с различными преобразователями переменного тока в постоянный при измерении переменного тока и напряжения. В качестве преобразователей могут использоваться термопары, детекторы и электронные преобразователи;
  • • электромагнитные, в которых подвижная часть отклоняется в результате взаимодействия магнитного поля катушки с протекающим по ней током и ферромагнитного сердечника;
  • • электродинамические, основанные на взаимодействии неподвижной и подвижной катушек с протекающими по ним токами. Разновидностью этой системы является ферродинамическая система;
  • • индукционные, содержащие катушки, питаемые переменным током и создающие переменные магнитные поля. Эти поля наводят токи в подвижной части прибора, которые взаимодействуют с магнитными потоками, в результате чего подвижная часть перемещается;
  • • электростатические, в которых подвижная часть перемещается в результате взаимодействия электрически заряженных проводников;
  • • тепловые, в которых подвижная часть отклоняется в результате удлинения проводника, нагреваемого протекающим по нему током;
  • • вибрационные, основанные на явлении механического резонанса.

Термоэлектрические приборы представляют собой сочетание термопреобразователя с магнитоэлектрическим измерительным механизмом. Принцип действия такого преобразователя основан на двух физических явлениях: выделении тепла при прохождении по проводнику электрического тока и появлении ЭДС постоянного тока при нагревании места соединения двух различных металлов.

Читайте также:  Прибор для кварцевания в домашних условиях

По принципу действия термоэлектрические приборы являются измерителями тока, протекающего по нагревателю термопреобразователя. При протекании по нагревателю измеряемого тока ix выделяется тепло, под действием которого нагревается сплав термопары, а на ее холодных концах возникает ЭДС, пропорциональная количеству тепла Q, выделяемому нагревателем, Ет = kxQ. Количество тепла, в свою очередь, пропорционально квадрату измеряемого тока

откуда величина тока в цени измерительного механизма

где г — полное сопротивление цепи измерительного механизма.

Угол отклонения подвижной части прибора

где S< — чувствительность магнитоэлектрического механизма к току; k — постоянный коэффициент, зависящий от свойств термопары и параметров измерительного механизма.

Термоэлектрические приборы пригодны для измерения в цепях как постоянного, так и переменного тока. Шкала приборов градуируется в среднеквадратических значениях тока или напряжения и имеет квадратический характер.

Электронные приборы, предназначенные для измерения тока и напряжения, представляют собой сочетание электронного преобразователя, выполненного на полупроводниковых элементах, интегральных микросхемах, и магнитоэлектрического или цифрового измерителя (отсчетного устройства).

Свойства электронных амперметров и вольтметров определяются входной схемой, полным входным сопротивлением, схемой преобразователя, характером шкалы, чувствительностью, зависимостью показаний от формы и частоты измеряемого сигнала, пределом измерения, погрешностью.

По способу отсчета электронные приборы разделяют на цифровые и аналоговые. Цифровые вольтметры (амперметры) в отличие от аналоговых содержат аналого-цифровой преобразователь (ЛДП) и устройство цифрового отсчета. Такие приборы способны измерять в широких пределах, универсальны, предназначены для измерения напряжения постоянного и переменного токов, частоты, фазы, сопротивления, отношения напряжений и других электрических и неэлектрических величин. Цифровые приборы позволяют обеспечить автоматический выбор предела и полярности измеряемых величин, автоматическую коррекцию погрешности, высокую точность измерений в широком диапазоне измеряемых вели- чин, выдачу результатов измерения в цифровом виде, ввод измерительной информации в компьютер и информационно- измерительные системы по каналу общего пользования.

Измерение тока и напряжения осуществляется в цепях постоянного, переменного токов широкого диапазона частот. Наиболее высокая точность достигнута в цепях постоянного тока. При измерении в цепях переменного тока она понижается с повышением частоты, где кроме оценки срсднсквадра- тического, средневыпрямленного, среднего и максимального значений иногда требуется наблюдение формы исследуемого сигнала и знание мгновенных значений тока и напряжений.

Как измерять силу тока в электрической цепи

Для измерения силы тока применяется измерительный прибор, который называется Амперметр. Силу тока приходится измерять гораздо реже, чем напряжение или сопротивление, но, тем не менее, если нужно определить потребляемую мощность электроприбором, то без зная величины потребляемого ним тока, мощность не определить.

Ток, как и напряжение, бывает постоянным и переменным и для измерения их величины требуются разные измерительные приборы. Обозначается ток буквой I, а к числу, чтобы было ясно, что это величина тока, приписывается буква А. Например, I=5 A обозначает, что сила тока в измеренной цепи составляет 5 Ампер.

На измерительных приборах для измерения переменного тока перед буквой А ставится знак “

“, а предназначенных для измерения постоянного тока ставится ““. Например, –А означает, что прибор предназначен для измерения силы постоянного тока.

О том, что такое ток и законы его протекания в популярной форме Вы можете прочитать в статье сайта «Закон силы тока». Перед проведением измерений настоятельно рекомендую ознакомиться с этой небольшой статьей. На фотографии Амперметр, рассчитанный на измерение силы постоянного тока величиной до 3 Ампер.

Схема измерения силы тока Амперметром

Согласно закону, ток по проводам течет в любой точке замкнутой цепи одинаковой величины. Следовательно, чтобы измерять величину тока, нужно прибор подключить, разорвав цепь в любом удобном месте. Надо отметить, что при измерении величины тока не имеет значение, какое напряжение приложено к электрической цепи. Источником тока может быть и батарейка на 1,5 В, автомобильный аккумулятор на 12 В или бытовая электросеть 220 В или 380 В.

На схеме измерения также видно, как обозначается амперметр на электрических схемах. Это прописная буква А обведенная окружностью.

Приступая к измерению силы тока в цепи необходимо, как и при любых других измерениях, подготовить прибор, то есть установить переключатели в положение измерения тока с учетом рода его, постоянного или переменного. Если не известна ожидаемая величина тока, то переключатель устанавливается в положение измерения тока максимальной величины.

Как измерять потребляемый ток электроприбором

Для удобства и безопасности работ по измерению потребляемого тока электроприборами необходимо сделать специальный удлинитель с двумя розетками. По внешнему виду самодельный удлинитель ничем не отличается от обыкновенного удлинителя.

Но если снять крышки с розеток, то не трудно заметить, что их выводы соединены не параллельно, как во всех удлинителях, а последовательно.

Как видно на фотографии сетевое напряжение подается на нижние клеммы розеток, а верхние выводы соединены между собой перемычкой из провода с желтой изоляцией.

Все подготовлено для измерения. Вставляете в любую из розеток вилку электроприбора, а в другую розетку, щупы амперметра. Перед измерениями, необходимо переключатели прибора установить в соответствии с видом тока (переменный или постоянный) и на максимальный предел измерения.

Как видно по показаниям амперметра, потребляемый ток прибора составил 0,25 А. Если шкала прибора не позволяет снимать прямой отсчет, как в моем случае, то необходимо выполнить расчет результатов, что очень неудобно. Так как выбран предел измерения амперметра 0,5 А, то чтобы узнать цену деления, нужно 0,5 А разделить на число делений на шкале. Для данного амперметра получается 0,5/100=0,005 А. Стрелка отклонилась на 50 делений. Значит нужно теперь 0,005×50=0,25 А.

Как видите, со стрелочных приборов снимать показания величины тока неудобно и можно легко допустить ошибку. Гораздо удобнее пользоваться цифровыми приборами, например мультиметром M890G.

На фотографии представлен универсальный мультиметр, включенный в режим измерения переменного тока на предел 10 А. Измеренный ток, потребляемый электроприбором составил 5,1 А при напряжении питания 220 В. Следовательно прибор потребляет мощность 1122 Вт.

У мультиметра предусмотрено два сектора для измерения тока, обозначенные буквами А– для постоянного тока и А

для измерения переменного. Поэтому перед началом измерений нужно определить вид тока, оценить его величину и установить указатель переключателя в соответствующее положение.

Розетка мультиметра с надписью COM является общей для всех видов измерений. Розетки, обозначенные mA и 10А предназначены только для подключения щупа при измерении силы тока. При измеряемом токе менее 200 мA штекер щупа вставляется в розетку mA, а при токе величиной до 10 А в розетку 10А.

Внимание, если производить измерение тока, многократно превышающего 200 мА при нахождении вилки щупа в розетке mA, то мультиметр можно вывести из строя.

Если величина измеряемого тока не известна, то измерения нужно начинать, установив предел измерения 10 А. Если ток будет менее 200 мА, то тогда уже переключить прибор в соответствующее положение. Переключение режимов измерения мультиметра допустимо делать только обесточив измеряемую цепь.

Расчет мощности электроприбора по потребляемому току

Зная величину тока, можно определить потребляемую мощность любого потребителя электрической энергии, будь то лампочка в автомобиле или кондиционер в квартире. Достаточно воспользоваться простым законом физики, который установили одновременно два ученых физика, независимо друг от друга. В 1841 году Джеймс Джоуль, а в 1842 году Эмиль Ленц. Этот закон и назвали в их честь – Закон Джоуля – Ленца.

где P – мощность, измеряется в ваттах и обозначается Вт; U – напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В; I – сила тока, измеряется в амперах и обозначается буквой А.

Рассмотрим, как посчитать потребляемую мощность на примере:
Вы измеряли ток потребления лампочки фары автомобиля, который составил 5 А, напряжение бортовой сети составляет 12 В. Значит, чтобы найти потребляемую мощность лампочкой нужно напряжение умножить на ток. P=12 В×5 А=60 Вт. Потребляемая лампочкой мощность составила 60 Вт.

Онлайн калькулятор для определения потребляемой мощности
Напряжение, В:
Сила тока, А:

Вам надо определить потребляемую мощность стиральной машины. Вы измеряли потребляемый ток, который составил 10 А, следовательно, мощность составит: 220 В×10 А=2,2 кВт. Как видите все очень просто.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector