Для измерения неизменных токов можно применять прямые и косвенные измерения. Для измерения напряжений применяют только прямые измерения.
При прямых измерениях ток и напряжение можно определять устройствами магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической и ферродинамической систем, также электронными и цифровыми устройствами. Напряжение можно определять устройствами электростатической системы и потенциометрами неизменного тока.
Неизменные токи от 1 мкА до 6 кА и напряжения от 1 мВ до 1,5 кВ обычно определяют устройствами магнитоэлектрической системы. В микро- и миллиамперметрах этой системы весь ток протекает через рамку измерительного механизма. Этот ток, обычно, не превосходит 20. 50 мА. Для расширения пределов измерения измерительного механизма по току применяют шунты, а по напряжению — дополнительные резисторы.
Сопротивление амперметра отлично от нуля, а сопротивление вольтметра не равно бесконечности, потому включение амперметра либо вольтметра в электрическую цепь изменяет измеряемую величину. Погрешность, возникающая в итоге включения измерительных устройств в исследуемую цепь и обусловленная потребляемой ими мощностью, именуется методической погрешностью.
Определим методическую погрешность, возникающую при включении амперметра в электрическую цепь. Пусть нужна измерить ток в цепи, имеющей сопротивление Я, к которой приложено напряжение и (рис. 9.1, а). Ток 1Х в этой цепи будет равен:
Рис. 9.1. Воздействие амперметра на измеряемый ток
После включения амперметра, имеющего сопротивление ЯА, ток в цепи поменяется и станет равным:
Амперметр покажет конкретно это значение тока (рис. 9.1, б). Методическая погрешность, вызванная включением амперметра, составит:
где РА — мощность, потребляемая амперметром; Р — мощность, потребляемая исследуемой цепью.
Разглядим случай, когда нужно измерить падение напряжения Цх на некотором сопротивлении Я:
где ? — ЭДС источника тока; Я0 — внутреннее сопротивление источника тока (рис. 9.2, а).
Рис. 9.2. Воздействие вольтметра на измеряемое напряжение
После включения вольтметра, имеющего собственное сопротивление ЯУ, параллельно сопротивлению Я напряжение и, измеренное вольтметром, составит:
Методическая погрешность измерения 5кв данном случае будет равна:
Я и 2 Яу Ру Яу и 2 /Я Р
и обычно Яу» Я, получаем:
где Ру — мощность, потребляемая вольтметром; Р — мощность, потребляемая исследуемым резистором Я (рис. 9.2, б).
Поэтому, как при измерении тока, так и при измерении напряжения нужно выбирать такие приборы, у каких потребляемая мощность существенно меньше мощности, рассеиваемой в исследуемой цепи. Этим и разъясняется рвение иметь в амперметрах может быть наименьшее, а в вольтметрах может быть большее сопротивление.
Амперметры и вольтметры магнитоэлектрической системы удачно соединяют высшую точность с малым потреблением мощности и имеют равномерную шкалу. Более четкие приборы магнитоэлектрической системы имеют классы точности 0,1; 0,2.
Приборы электродинамической системы созданы для измерения токов от 10 мА до 100 А и напряжений от 100 мВ до 600 В. По точности они эквивалентны устройствам магнитоэлектрической системы, но потребляют существенно огромную мощность и имеют неравномерную шкалу.
Приборы ферродинамической системы используются для измерения неизменных токов и напряжений очень изредка из-за низкой точности и большой потребляемой мощности.
Приборы электромагнитной системы применяются для измерения токов от 10 мА до 200 А и напряжений от 1 В до 75 В. Более четкие приборы этой системы имеют классы точности 0,2; 0,5. Их главное достоинство — низкая цена.
Для измерения неизменных напряжений в спектре от нескольких вольт до нескольких сотен киловольт используются также электростатические вольтметры. Их преимущество заключается в жалком потреблении мощности от объекта измерения. Более четкие приборы этой системы имеют класс точности 0,05. Но четкие электростатические приборы очень сложны и дороги и выпускаются в маленьком количестве. Подавляющее же большая часть вольтметров этой системы имеет классы точности 0,5; 1,0 и 1,5.
При напряжениях, не превосходящих 600 В, заместо устройств электростатической системы можно использовать вольтметры электронной системы. Они также потребляют жалкую мощность. Класс точности электронных вольтметров неизменного тока низкий: наилучшие из них имеют классы точности 0,5; 1,0.
В тех случаях, когда нужно измерить напряжение либо ток с высочайшей точностью, применяют потенциометры неизменного тока, цифровые вольтметры и амперметры. Классы точности более четких потенциометров 0,001; 0,002, цифровых вольтметров 0,002; 0,005, цифровых амперметров 0,02. Цифровые вольтметры определяют напряжение до нескольких тыщ вольт, а цифровые амперметры — ток до нескольких ампер. Потенциометрами неизменного тока при использовании делителей напряжения можно определять напряжение до 1000 В.
Измерение тока с помощью потенциометра проводят косвенным методом — разыскиваемый ток определяют по падению напряжения на примерном резисторе. Погрешность измерения в данном случае увеличивается за счет погрешностей примерного резистора. Преимуществом потенциометров и цифровых устройств является маленькое потребление мощности, в особенности при измерении напряжений.
Измерение огромных токов и напряжений. Шунтирование магнитоэлектрических устройств дает возможность определять неизменные токи до нескольких тыщ ампер. Отдельные шунты на токи выше 10 кА не изготовляются из-за их огромных размеров и большой цены. Потому для измерения огромных токов нередко применяют несколько шунтов, соединенных параллельно (рис. 9.3).
Рис. 9.3. Измерение огромных токов с внедрением параллельного
Несколько одинаковых шунтов подключают в разрыв шины, а проводники от возможных зажимов всех шунтов подводят к одному и тому же устройству. При равенстве сопротивлений Я шунтов и сопротивлений возможных проводников наличие переходных сопротивлений в местах присоединения шунтов к шинам /. Я]2, Я21, Я22, Я31 и Яп не отражается на показаниях устройства, а ведет только к неравномерному рассредотачиванию токов между шунтами. Ток /у, протекающий через устройство, определяется только сопротивлениями шунтов, возможных проводников и устройства, т. е. точь-в-точь как и при измерении тока при помощи 1-го шунта. Фактически применяют несколько однотипных шунтов.
Но этот метод не дает способности отделить цепь устройства от цепи измеряемого тока, что не позволяет использовать его в цепях высокого напряжения, где нужна заземлять цепь устройства для защиты обслуживающего персонала. При измерении тока в цепях высокого напряжения рекомендуется применять гальванически развязанную измерительную цепь на базе датчиков Холла.
Для измерения неизменного напряжения до 6 кВ в большинстве случаев используют магнитоэлектрические вольтметры с дополнительными резисторами.
При огромных напряжениях внедрение дополнительных резисторов связано с большенными трудностями, вызванными их громоздкостью и значимой потребляемой ими мощностью. В этих случаях используют электростатические вольтметры, дозволяющие определять напряжение до 300 кВ (вольтметр типа С101).
Как определять напряжение вольтметром
Вольтметр – это измерительный устройство, который предназначен для измерения напряжения неизменного либо переменного тока в электрических цепях.
Вольтметр подключается параллельно к выводам источника напряжения при помощи выносных щупов. По методу отображения результатов измерений вольтметры бывают стрелочные и цифровые.
Величина напряжения измеряется в Вольтах, обозначается на устройствах буковкой В (в российском языке) либо латинской буковкой V (международное обозначение).
На электрических схемах вольтметр обозначается латинской буковкой V, обведенной окружностью, как показано на фото.
Напряжение тока бывает неизменное и переменное. Если напряжение источника тока переменное, то перед значением ставится символ "~", если неизменного, то символ "–".
К примеру, переменное напряжение бытовой сети 220 Вольт коротко обозначается так: ~220 В либо ~220 V. На батарейках и аккумах при их маркировке символ "–" нередко опускается, просто нанесено число. Напряжение бортовой сети автомобиля либо аккума обозначается так: 12 В либо 12 V, а батарейки для фонарика либо фотоаппарата: 1,5 В либо 1,5 V. На корпусе в неотклонимом порядке наносится маркировка около положительного вывода в виде знака "+".
Полярность переменного напряжения меняется во времени. К примеру, напряжение в бытовой проводке изменяет полярность 50 раз за секунду (частота конфигурации измеряется в Герцах, один Герц равен одному изменению полярности напряжения в секунду).
Полярность неизменного напряжения во времени не изменяется. Потому для измерения напряжения переменного и неизменного тока требуются различные измерительные приборы.
Есть универсальные вольтметры, при помощи которых можно определять как переменное, так и неизменное напряжение без переключения режимов работы, к примеру, вольтметр типа Э533.
Как определять напряжение в проводке бытовой сети
Внимание! При измерении напряжения величиной выше 36 В неприемлимо прикосновение к обнаженным провода,так как это может привести к поражению электрическим током!
Согласно требованиям ГОСТ 13109-97 действующее значение напряжения в электрической сети должно быть 220 В ±10%, другими словами может изменяться в границах от 198 В до 242 В. Если в квартире стали меркло пылать лампочки либо нередко перегорать, стала неустойчиво работать домашняя техника, то для принятия мер, нужна поначалу определять значение напряжения в проводке.
Приступая к измерениям, нужно приготовить устройство: – проверить надежность изоляции проводников с наконечниками и щупов; – установить переключатель пределов измерений в положение измерения переменного напряжения более 250 В;
– воткнуть разъемы проводников в гнезда устройства ориентируясь по надписям около них;
– включить измерительный устройство (если нужно).
Как видно на картинке, в тестере избран предел измерения переменного напряжения 300 В, а в мультиметре 700 В. В почти всех моделях тестеров, необходимо установить в требуемое положение сходу несколько переключателей. Род тока (~ либо –), вид измерений (В, А либо Омы) и еще воткнуть концы щупов в нужные гнезда.
В мультиметре конец щупа темного цвета вставлен в гнездо COM (общее для всех измерений), а красного в V, общий для конфигурации неизменного и переменного напряжения, тока, сопротивления и частоты. Гнездо, обозначенное ma , применяются для измерения малых токов, 10 А при измерении тока достигающего 10 А.
Внимание! Измерение напряжения, когда штекер вставлен в гнездо 10 А выведет устройство из строя. В наилучшем случае перегорит вставленный снутри устройства предохранитель, в худшем придется брать новый мультиметр. В особенности нередко допускают ошибки при использовании устройств для измерения сопротивления, и, забыв переключить режим, определяют напряжение. Встречал не один десяток таких неисправных устройств, с подгоревшими резисторами снутри.
После проведения всех предварительных работ можно приступать к измерению. Если Вы включили мультиметр, а на индикаторе не появились числа, означает либо в устройство не установлена батарейка либо она уже выработала свой ресурс. Обычно в мультиметрах применяется батарейка типа «Крона», напряжением 9 В, срок годности которой один год. Потому, даже если устройство не употреблялся длительное время, батарейка может быть неработоспособна. При эксплуатации мультиметра в стационарных критериях целенаправлено заместо кроны применять адаптер ~220 В/–9 В.
Вставляете концы щупов в розетку либо прикасаетесь ними к проводам проводки.
Мультиметр сходу покажет напряжение в сети, а вот в стрелочном тестере показания нужно еще уметь прочесть. На 1-ый взор, кажется, что трудно, так как много шкал. Но если приглядеться, то становится понятно, по какой шкале считывать показания устройства. На рассматриваемом приборе типа ТЛ-4 (который безотказно мне служит более 40 лет!) есть 5 шкал.
Верхняя шкала применяется для снятия показаний, когда переключатель стоит в положениях кратных 1 (0,1, 1, 10, 100, 1000). Шкала, расположенная чуток ниже, кратных 3 (0,3, 3, 30, 300). При измерениях напряжения переменного тока величиной 1 В и 3 В, нанесены еще 2 дополнительные шкалы. Для измерения сопротивления имеется отдельная шкала. Аналогичную градуировку имеют все тестеры, но кратность может быть неважно какая.
Так как предел измерений был выставлен ~300 В, означает, отсчет необходимо создавать по 2-ой шкале с пределом 3, умножив показания на 100. Стоимость малеханького деления равна 0,1, поэтому, выходит 2,3 + стрелка стоит в центре между штрихами, означает, берем значение показаний 2,35×100=235 В.
Вышло, что измеренное значение напряжения составляет 235 В, что в границах допустимого. Если в процессе измерений наблюдается неизменное изменение значения цифр младшего разряда, а у тестера стрелка повсевременно колеблется, означает, имеются нехорошие контакты в соединениях проводки и нужно провести ее ревизию.
Как определять напряжение батарейки
аккума либо блока питания
Так как напряжение источников неизменного тока обычно не превосходит 24 В, то прикосновение к клеммам и обнаженным проводам не небезопасно для человека и особенных мер безопасности соблюдать не нужна.
Для того, дабы оценить годность батарейки, аккума либо исправность блока питания нужна определять напряжение на их выводах. Выводы у круглых батареек находятся по торцам цилиндрического корпуса, положительный вывод обозначен знаком «+».
Измерение напряжения неизменного тока фактически не достаточно чем отличается от измерения переменного. Необходимо просто переключить устройство в соответственный режим измерения и соблюдать полярность подключения.
Величина напряжения, которое делает батарейка обычно нанесена на ее корпусе. Но даже если итог измерений показал достаточное напряжение, это еще не гласит о том, что батарейка не плохая, так как измерена ЭДС (электро движущая сила), а не емкость батарейки, от которой зависит длительность работы изделия, в которое она будет установлена.
Для более четкой оценки емкости батарейки необходимо напряжение определять, подсоединив к ее полюсам нагрузку. В качестве нагрузки для батарейки 1,5 В отлично подходит лампочка накаливания для фонарика, рассчитанная на напряжение 1,5 В. Для удобства работы необходимо припаять к ее цоколю проводники.
Если напряжение под нагрузкой понижается наименее, чем на 15%, то батарейка либо аккумулятор полностью применимы для эксплуатации. Если нет измерительного устройства, то можно судить о годности к предстоящей эксплуатации батарейки по яркости свечения лампочки. Но такая проверка не может гарантировать длительность работы батарейки в устройстве. Она только свидетельствует, что в текущее время батарейка еще применима к эксплуатации.
