Как померить нагрузку в цепи

Как измерить силу электрического тока в цепи?

В процессе эксплуатации различного оборудования возникает необходимость проверки основных электрических параметров его работы. Это нужно как для проверки определенных характеристик, так и для ремонтных работ. Одним из наиболее сложных и опасных измерений является определение величины токовой нагрузки. Поэтому для всех начинающих электриков будет актуально узнать, как измерить силу электрического тока в цепи правильно и безопасно.

Используемые приборы

Измерить силу тока можно различными способами, однако далеко не все из них применимы в повседневной жизни. К примеру, различные измерительные трансформаторы, подключаемые в цепь, крайне неудобно переносить по дому и даже хранить на полке в гараже. Поэтому актуальными средствами измерительной техники являются амперметры, мультиметры и клещи. Далее рассмотрим детально особенности работы и применения каждого из них.

Амперметр

Это один из наиболее простых измерительных приборов, который реагирует на изменение токовой нагрузки. С электротехнической точки зрения амперметр представляет собой нулевой или бесконечно малое сопротивление. Поэтому в случае приложения напряжения только к прибору, в нем возникнет ток короткого замыкания, из-за чего амперметр включается в цепь последовательно замеряемой нагрузке. Для наглядности стоит пояснить, что измерить силу тока в розетке нельзя, так как без нагрузки (в случае разомкнутой цепи) ток в ней не протекает, на контактах розетки присутствует только напряжение, поэтому подключение амперметра напрямую приведет к замыканию.

Под электрическим током подразумевается направленное движение заряженных частиц, которое проходит через поперечное сечение проводника за определенную единицу времени. Поэтому запомните, что токовая нагрузка возникает лишь от включения бытового электроприбора к источнику питания. Включение амперметра отдельно к точке электроснабжения или отдельно к рабочему двухполюснику никоим образом не даст информации о силе тока. Если рассмотреть пример на схеме, то чтобы замерить амперы вы должны включить прибор в линию последовательно к объекту измерения:

Рис. 1. Пример подключения амперметра

Как видите, основная сложность заключается в том, что процесс измерения происходит непосредственно в момент протекания электрической энергии, соответственно, велика вероятность поражения электрическим током в случае нарушения технологии.

Чтобы избежать плачевных последствий, необходимо соблюдать такие правила:

• Подключение производится только при отсутствии напряжения;
• Измерительные провода должны быть заизолированы, а места подключения удалены от человека, при необходимости исключена возможность прикосновения к ним;
• Выведение амперметра из цепи измерения тока также выполняется при снятом напряжении.

Так как амперметр является узконаправленным прибором для измерения силы тока, его редко кто хранит у себя дома. Поэтому если вы хотите приобрести приспособление, куда выгоднее обзавестись мультиметром, который обладает значительно более широким функционалом.

Мультиметр

Этот прибор также называют тестером, Ц-эшкой, поэтому в обиходе можно встретить разные поколения мультиметра. Принцип использования мультиметра в качестве средства для измерения тока в цепи полностью аналогично амперметру, как по схеме включения, так и по предъявляемым мерам предосторожности. Однако следует отметить, что мультиметр мультиметру рознь, поэтому перед включением тестера обязательно посмотрите, подходит ли он, чтобы измерить ток в вашем случае.

Из конструктивных особенностей сразу отметим:

• Диапазон измерения – выставляется переключателем на определенную величину силы тока. Выбирается таким, чтобы предполагаемая нагрузка его не превышала, но была соизмеримой.
• Род тока – переменный или постоянный, заметьте, что некоторые модели мультиметров предоставляют возможность измерить только один вариант.
• Разделение на слаботочные и силовые измерения – такие приборы имеют отдельную шкалу на мА, мкА и отдельную для А. Также в них могут располагаться отдельные разъемы, чтобы подключить щупы.
• Наличие защиты от перегрузки при подключении измерительных устройств, обозначается отметкой unfused. Которая свидетельствует о наличии предохранителя, способного предотвратить выход со строя мультиметра от протекания чрезмерной силы тока.

По способу отображения информации все мультиметры подразделяются на циферблатные и дисплейные. Первые из них – довольно устаревшая модель, ориентироваться по ним смогут только искушенные электрики, знакомые с основами метрологии. Новичок же может запутаться в показаниях на шкале, цене деления или какими единицами измеряется нагрузка. Поэтому применение цифрового прибора куда проще и удобнее, на дисплее отображается конкретное число.

Токоизмерительные клещи

Это наиболее удобный прибор, так как чтобы измерить силу тока токоизмерительными клещами, нет нужды разрывать цепь. Конструктивно клещи представляют собой разъемный магнитопровод, в который и помещается проводник, на котором вы хотите померить силу тока. Токоизмерительные клещи имеют схожесть с тем же мультиметром, а в более продвинутых моделях вы встретите такой же переключатель с функцией определения мощности, напряжения, сопротивления, силы тока и разъемы для подключения щупов.

Как измерить силу тока в цепи

Для измерения электрического тока в цепи куда удобнее использовать современные устройства – мультиметры или клещи, особенно для одноразовых операций. А вот стационарный амперметр подойдет для тех ситуаций, когда вы планируете постоянно контролировать силу тока, к примеру, для контроля заряда батарейки или аккумулятора в автомобиле.

Постоянного тока

Разрыв электрической цепи организовывается до начала измерений при отключенном напряжении. Даже в низковольтных цепях вы можете вызвать замыкание батарейки, которое моментально приведет к потере электрического заряда. Далее рассмотрим пример измерения в цепи постоянного тока с помощью мультиметра, для этого:

Рис. 2. Использование мультиметра для измерения постоянного тока

• подключите щупы к соответствующим вводам в тестер – черный в COM, красный в разъем с пометкой mA, A или 10A, в зависимости от устройства;
• при помощи «крокодилов» соедините щупы тестера с цепью измерения последовательно;
• установите переключателем нужный род тока и предел измерений;
• можете подключить нагрузку и произвести измерения, на дисплее мультиметра отобразится искомое значение.

Но заметьте, подключать мультиметр следует на короткий промежуток времени, так как он может перегреться и выйти со строя.

Переменного тока

Цепь переменного напряжения может измеряться как мультиметром, так и токоизмерительными клещами. Но, в связи с опасностью переменного бытового напряжения для жизни человека, эту процедуру целесообразнее выполнять клещами без измерительных щупов и без разрыва цепи.

Рис. 3. Использование клещей для измерения переменного тока

Для этого вам нужно:

• переключить ручку в положение переменных токов на нужную позицию нагрузки, если она изначально неизвестна, то сразу выбирают максимальный диапазон;
• нажать боковую скобу, которая разомкнет клещи;
• поместить внутрь клещей токоведущую жилу и отпустить кнопку.
• данные измерений отобразятся на дисплее, при необходимости их можно зафиксировать соответствующей кнопкой.

Производить измерения можно как на изолированных, так и на оголенных жилах. Но заметьте, в область обхвата должен попадать только один проводник, сразу в двух измерить не получится.

Реальные примеры измерения тока

Далее рассмотрим несколько вариантов того, как подключить измерительный прибор в бытовых нуждах. При замерах батареек вам необходимо один щуп приложить к контакту батарейки, а второй к контакту нагрузки, второй контакт нагрузки подключается к свободной клемме батарейки.

Если вы хотите проверить токовую нагрузку в обмотках трехфазного электродвигателя, измерительный прибор подключается поочередно в каждую фазу или если у вас есть три амперметра, можете использовать их одновременно. Для этого щупы подключаются одним концом к выводам обмоток в борно, а вторым, к питающему проводу соответствующей фазы.

Источник

Как работать с мультиметром: советы для новичков

Сборка электротехнических схем, ремонт бытовой техники и электропроводки — все эти работы немыслимы без современного компактного мультиметра. Однако для новичка этот прибор может показаться излишне сложным. В статье мы расскажем про устройство мультиметра и начальные азы работы с ним.

Устройство мультиметра

Мультиметр — это крайне многофункциональное устройство. Он объединяет в одном корпусе три прибора:

• вольтметр для измерения напряжения тока;
• амперметр для измерения силы тока;
• омметр для определения сопротивления в проводниках.

Питается мультиметр от двух элементов типа ААА или от одной батарейки типа «Крона».

На лицевую панель мультиметра вынесены основные элементы: LCD-дисплей, гнезда для подключения щупов, переключатель режимов работы. Панель разбита на несколько круговых секторов для измерения того или иного параметра.

Поворотный переключатель устанавливает нужный вид и предел измерения. Он же включает и выключает прибор.

Чтобы не ошибаться в установке переключателя и не забывать отключать прибор, стоит нанести на него выделяющуюся метку.

Самые продвинутые мультиметры обладают автоматическим выбором диапазонов измерений. В таких моделях поворотный переключатель заменен на несколько кнопок. Они, как правило, автоматически выключаются при длительных перерывах в работе.

Цифровые мультиметры с LCD-дисплеем — самая популярная категория. Впрочем, есть и поклонники моделей со стрелочной индикацией.

Проверяем целостность цепи

Эта проверка более известна как «звуковая прозвонка» или просто «прозвонка».

• черный щуп — в гнездо «COM»;
• красный щуп — в гнездо «VΩ mA».

Положение поворотного переключателя — на секторе «прозвонки» цепи.

Проверка сводится к подсоединению щупов к двум точкам исследуемой цепи. Если сопротивление между ними меньше 50 Ом, прибор издаст звуковой сигнал. Отсутствие сигнала говорит про обрыв цепи.

В моделях без звукового сигнала нужно визуально отслеживать показания на LCD-дисплее. Это, конечно, менее удобно.

Проверяем сопротивление

• черный щуп — в гнездо «COM»;
• красный щуп — в гнездо «VΩ mA».

Положение поворотного переключателя — на секторе омметра. Если номинал сопротивления неизвестен, вначале выбираем максимальный предел измерения. Далее можно получить более точные значения, выбирая меньший предел.

Измеряем напряжение

Переменный ток

Проверка переменного напряжения в сети — только с виду простая операция. При работе с высоким напряжением нужно соблюдать особые меры безопасности.

Самое главное: не прикасайтесь к неизолированной части щупов. Держать щупы надо в одной руке — или же вставлять их в гнезда розеток по очереди. Только так можно избежать удара током.

Дополнительной защитой станет резиновый коврик под ногами.

В секторе проверки переменного напряжения всего два возможных положения поворотного переключателя — 600 В и 200 В. Поэтому поворотный переключатель сразу же устанавливаем в положение 600 сектора «V

• черный щуп — в гнездо «COM»;
• красный щуп — в гнездо «VΩ mA».

Подключать щупы к сетевой розетке можно в любом порядке. В любом случае прибор покажет одно и то же переменное напряжение.

Постоянный ток

Подключение щупов — такое же, как и при измерении переменного тока. Положение поворотного переключателя — на секторе измерения постоянного тока «V — …» (DC).

При измерении черный щуп устанавливаем на минусовый (—) вывод источника постоянного тока. Красный — на плюсовой (+). При неправильном подключении прибор выдаст на LCD-дисплей знак ошибки «—».

Измеряем силу тока

Постоянный ток

Большинство мультиметров измеряют силу только постоянного тока. Об этом говорит предупреждение на их лицевой панели. В соответствующем секторе панели рядом с символом «А» стоят значки прямой (—) и прерывистой (…) линии. Это означает, что данный прибор может измерять только постоянный или пульсирующий ток.

Аналогичное предупреждение нанесено рядом с входным гнездом «10 А» для красного щупа.

Для измерения мультиметр включается в разрыв электрической цепи и временно является ее составной частью. Зачастую величина измеряемого тока неизвестна. Поэтому измерения надо начинать, установив максимальный предел измерения — 10 А.

• черный щуп — в гнездо «COM»;
• красный щуп — в гнездо «10 А».

Если первое измерение покажет ток менее 200 мА, переставьте красный щуп в гнездо «VΩ mA» — для получения более точного результата. Поворотным переключателем выберите более низкий предел измерения.

В рассматриваемом примере лампа рассчитана на рабочее напряжение 2,5 В. При использовании гальванического элемента 1,61 В ток в цепи в полном соответствии с законом Ома составил 96,6 мА.

Переменный ток

Для измерения силы переменного тока нужны токоизмерительные клещи или мультиметры с такой функцией. Про ее наличие говорит знак «

» рядом с символом «А».

Токоизмерительные клещи также применяют для измерения силы постоянного тока. Их главное преимущество — не надо разрывать измеряемую электрическую цепь. Достаточно завести проводник внутрь подвижных клещей и считать показания на LCD-дисплее.

Тестируем диоды

Тестирование диодов заключается в проверке сопротивления («прозвонки») его p-n и n-p переходов.

• черный щуп — в гнездо «COM»;
• красный щуп — в гнездо «VΩ mA».

В каком положении установить поворотный переключатель? Частая рекомендация — установить его на сектор проверки полярности диодов или в положение 2000 ом на секторе омметра. Но совет работает лишь тогда, когда на омметре рядом с символом 2000 ом есть графическое изображение диода. В противном случае ничего не получится.

Дело в том, что в режиме омметра на щупы подается низкое напряжение. Его не хватит для «пробоя» полупроводникового перехода. Нужный уровень напряжения подается на щупы только в секторе проверки диодов и «прозвонки» цепей.

Однако есть модели, в которых проверка диодов доступна и в режиме 2000 Ом. Здесь появляется дополнительный ориентир для поворотного переключателя — символ диода на панели.

Диод тестируем, поочередно меняя положение щупов на его выводах. Вначале красный щуп подсоединяем к аноду, а черный щуп — к катоду диода.

При исправности полупроводника прибор покажет падение напряжения от 200 до 700 мВ. Поскольку сила тока в этом режиме составляет один миллиампер, результат на CD-дисплее будет соответствовать и сопротивлению в омах.

При подключении исправного диода в обратном направлении прибор покажет «1» или «OL». Это означает, что величины сопротивления или напряжения утечки бесконечно большие. Это характерно для исправного диода.

При других показаниях прибор можно говорить о неисправности диода (пробой, короткое замыкание, утечка).

Тестируем биполярные транзисторы

В зависимости от структуры биполярный транзистора можно представить как совокупность двух диодов. Либо встречно подключенных к базе (тип p – n – p), либо подключенных к базе в обратном направлении (тип n – p – n).

• черный щуп — в гнездо «COM»;
• красный щуп — в гнездо «VΩ mA».

Положение поворотного переключателя — на секторе проверки полярности диодов.

• Проверяем переход база – эмиттер. Подключаем черный щуп к базе, красный — к эмиттеру. При исправности транзистора прибор покажет падение напряжения от 300 да 1300 мВ.

• Проверяем переход база – коллектор. Переносим красный щуп с эмиттера на коллектор. У исправного транзистора падение напряжения на этом переходе всегда будет чуть ниже.
• Проверяем переход база – коллектор. Подключаем красный щуп к базе, черный — к коллектору. При исправности транзистора прибор должен показать бесконечность — «1» или «OL».
• Проверяем переход база – эмиттер в обратном направлении. Переносим черный щуп с коллектора на эмиттер. И в этом случае прибор должен показать бесконечность — «1» или «OL».

Мультиметром также можно измерить коэффициент усиления транзисторов. Для этого необходимо установить поворотный переключатель на сектор проверки транзисторов «hFE». Затем снимите с прибора щупы и поместите выводы транзистора в специальное гнездо. Значение коэффициента усиления покажется на LCD-дисплее.

К сожалению, габариты гнезда допускают проверку только транзисторов в небольших корпусах. Чтобы измерить коэффициент усиления у крупных транзисторов, придется «колхозить» дополнительные переходники.

Тестируем полевой транзистор

В полевом транзисторе электрическое сопротивление токопроводящего канала Исток – Сток управляется электрическим полем, создаваемым подаваемым на электрод Затвор напряжением.

Подробно с принципом работы полевого транзистора можно ознакомиться в статье. Поэтому сразу перейдем к тестированию n-канального полевого транзистора.

Подготовительный этап

Многие полевые транзисторы (особенно маломощные) чувствительны к статическому напряжению. При хранении их выводы должны быть замкнуты между собой. А перед началом тестирования необходимо снять с себя накопленные статические электрические заряды.

Здесь помогут заземляющие антистатические браслеты. Впрочем, это необязательный аксессуар. Достаточно прикоснуться рукой к батарее отопления или любому другому заземленному предмету.

• черный щуп — в гнездо «COM»;
• красный щуп — в гнездо «VΩ mA».

Положение поворотного переключателя — на секторе проверки полярности диодов.

Первый этап

1.1 Обесточиваем транзистор, замыкая его контакты любым металлическим предметом.

1.2 «Прозваниваем» канал Сток – Исток в прямом направлении. Прибор должен показать падение напряжения в пределах 300 – 500 мВ.

1.3 «Прозваниваем» канал Сток – Исток в обратном направлении. Прибор должен показать бесконечность — «1» или «OL».

Второй этап

2.1 Открываем транзистор: устанавливаем черный щуп на Сток и кратковременно касаемся красным до Затвора. Тем самым на Затвор подается положительное напряжение.

2.2 Снова «прозваниваем» канал Сток – Исток в прямом направлении. Если транзистор открылся, то прибор должен показать падение напряжения в пределах 100 – 250 мВ.

2.3 «Прозваниваем» канал Сток – Исток в обратном направлении. Поскольку транзистор открыт, то и в этом направлении прибор должен показать падение напряжения в пределах 100 – 250 мВ.

Третий этап

3.1 Закрываем транзистор: устанавливаем красный щуп на Исток и кратковременно касаемся черным до Затвора. Тем самым на Затвор подаем отрицательное напряжение.

3.2 «Прозваниваем» канал Сток – Исток в прямом направлении. Если транзистор закрылся, то прибор должен показать первоначальное падение напряжения — в пределах 300 – 500 мВ.

3.3 «Прозваниваем» канал Сток – Исток в обратном направлении. Поскольку транзистор снова закрыт, то на LCD-дисплее вновь появится бесконечность — «1» или «OL».

Алгоритм тестирования p-канального полевого транзистора остается прежним. Необходимо только поменять местами черный и красный провод в гнездах прибора.

Выводы

Мультиметр нужен там, где необходимо измерить силу и напряжение тока, целостность электрических цепей. С ним можно проверить исправность диодов, транзисторов, переключателей, измерить индуктивность катушек. Некоторые модели могут замерять частоту переменного тока и емкость конденсаторов. С дополнительным измерительным щупом некоторые модели измеряют температуру.

Не стоит забывать, что работа с мультиметром зачастую связана с высоким напряжением. Поэтому перед началом работы необходимо внимательно изучить прилагаемую к прибору инструкцию и тщательно следовать указаниям.

Обязательные правила при работе с мультиметром

• Перед «прозвонкой» цепей прибора необходимо отключить его от электрической сети — или же удалить постоянный источник напряжения.
• Силу тока в режиме «10 А» измеряйте не более десяти секунд.

• При измерении не касайтесь рукой неизолированной части щупов — при измерении напряжения это грозит поражением электрическим током, а при измерении сопротивлений исказит результаты.
• При проверке конденсаторов или цепей с конденсаторами не забудьте обесточить их.
• Переключайте режимы измерения мультиметра, лишь отключив щупы от измеряемой цепи.
• Чтобы избежать разряда батарейки, после работы всегда устанавливайте поворотный переключатель мультиметра в положение «OFF».

Источник