Измерение силы тока (сокращено — измерение тока) полезное умение, которое не раз понадобится в жизни. Знать величину силы тока нужно, когда следует найти потребляемую мощность. Для измерения тока применяется устройство под заглавием Амперметр.
Есть ток переменный и ток неизменный, поэтому, для их измерения используются разные измерительные приборы. Ток всегда обозначается буковкой I, а его сила измеряется в Амперах и обозначается буковкой А. К примеру, I=2 А указывает, что сила тока в проверяемой цепи приравнивается 2 Амперам.
Разглядим тщательно, как маркируются разные измерительные приборы для измерения различных видов токов.
- На измерительном приборе для измерения неизменного тока перед буковкой А наносится знак "–".
- На измерительном приборе для измерения переменного тока, в том же месте наносится знак "~".
- ~А устройство для измерения переменного тока.
- –А устройство для измерения неизменного тока.
Вот фото амперметра, созданного для измерения неизменного тока.
Соответственно закону, сила тока протекающего в замкнутой цепи, в хоть какой его точке равна одной и той же величине. В конечном итоге, дабы измерить ток, нужно разъединить цепь на любом участке комфортным для подсоединения измерительного устройства.
Следует держать в голове, что величина напряжения присутствующего в электрической цепи, не оказывает никакого воздействия на измерение тока. Источником тока может быть, как и бытовая электросеть на 220 В, так и батарейка на 1,5 В и т.д.
Собираясь определять силу тока в цепи обратите тщательное внимание, какой ток протекает в цепи, неизменный либо переменный. Возьмите соответственный измерительный устройство и если не понимаете предполагаемую силу тока в цепи, поставьте переключатель измерения силы тока в наибольшее положение.
Разглядим тщательно как измерить силу тока электроприбором.
Для безопасности измерения потребляемого тока электроприборами создадим самодельный удлинитель с 2-мя розетками. После сборки получим удлинитель очень схожий на стандартный магазинный удлинитель.
Но если разобрать и сопоставить между собой, самодельный и магазинный удлинитель, то во внутренней структуре верно увидим отличия. Выводы снутри розеток самодельного удлинителя соединены последовательно, а в магазином соединены параллельно.
На фото отлично видно, что верхние выводы соединены между собой проводом желтоватого цвета, а на нижние клеммы розеток подается сетевое напряжение.
Сейчас приступаем к измерению тока, для этого вставляем в одну из розеток вилку электроприбора, а в другую розетку, щупы амперметры. Перед измерением тока, не забываем прочитанную информацию про то, как следует верно и неопасно определять ток.
Сейчас разглядим как верно интерпретировать показания стрелочного амперметра. При измерении потребляемого тока устройства стрелка амперметра тормознула на делении 50, переключатель был установлен на наибольший предел измерения в 3 Ампера. Шкала моего амперметра имеет 100 делений. Означает, просто найти измеренную силу тока по формуле (3/100) Х 50=1,5 Ампера.
Формула расчета мощности устройства по потребляемой силе тока.
Владея данными о размере силы тока потребляемым хоть каким электроприбором (телек, холодильник, утюг, сварка и т.д.), можно с легкостью найти, какая у этого электроприбора потребляемая мощность. В мире существует физическая закономерность, которому всегда подчиняется электричество. Первооткрыватели этой закономерности Эмиль Ленц и Джеймс Джоуль и в честь них, она сейчас именуется Закон Джоуля – Ленца.
- I — сила тока, измеряемая в Амперах (А);
- U — напряжение, измеряемое в Вольтах (В);
- P — мощность, измеряемая в Ваттах (Вт).
Проведем один из расчетов тока.
Измерил ток употребления холодильника и он приравнивается 7 Амперам. Напряжение в сети равно 220 В. Поэтому, потребляемая мощность холодильника приравнивается 220 В Х 7 А=1540 Вт.
Как работают датчики и токовые клещи для измерения неизменного и переменного тока
Для расширения функционала мультиметров, осциллографов и других электроизмерительных инструментов, используются токовые датчики в форме клещей — токовые клещи. Для проведения измерений клещами, их смыкают в обхват проводника с током, и таким макаром, без разрыва цепи и без необходимости врезания в проводник какого бы то ни было шунта, производят застыл.
Это просто и комфортно. Итог измерения устройство показывает на собственной шкале в виде напряжения либо тока пропорциональной измеренному току величины. Достоинство способа заключается к тому же в том, что устройство может и не иметь довольно широкого входного спектра, тогда как датчик — клещи полностью в состоянии свободно принять проводник даже с очень огромным током.
Проводник с измеряемым током не только лишь остается целым, но и всегда гальванически изолирован от цепей измерительного устройства. Сам же устройство может иметь входную цепь с очень высочайшим импедансом и даже быть заземлен. Тут нет необходимости как-то регулировать либо включать и выключать питание цепи, характеристики которой измеряются клещами, а означает в работе питаемого оборудования не будет простоев.
Среднеквадратичное значение тока в спектре частотных черт датчика можно измерить при совместном использовании токового датчика с мультиметром, способным определять среднеквадратичные значения. В этом случае спектр будет ограничен способностями (шкалой) мультиметра. Наилучшие результаты достигаются с датчиками владеющими широкой частотной чертой, наименьшим фазовым сдвигом и высочайшей точностью.
Для измерения характеристик переменного тока применяются датчики, работающие по принципу обыденного измерительного токового трансформатора. Хоть какой трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки, установленные на общем магнитопроводе. Первичное напряжение подается на первичную обмотку, в сердечнике создается переменный магнитный поток, наводящий во вторичной обмотке подобающую коэффициенту трансформации ЭДС. Токи первичной и вторичной обмоток соотносятся как количества витков во вторичной и первичной обмотках.
Так и работает токовый датчик для измерения переменного тока. Магнитопровод в форме клещей замыкается вокруг проводника. Проводник — это первичная обмотка, состоящая из 1-го единственного витка, значение тока в каком нужно выяснить.
Ток во вторичной обмотке будет пропорционален току в проводнике и отличаться от него в число раз, равное коэффициенту трансформации, другими словами во столько раз, сколько витков во вторичной обмотке. Количество витков во вторичной обмотке датчика обычно 1000, 500 либо 100.
Если датчик имеет 1000 витков, то клещи имеют обозначение 1000:1 либо 1мА/А — это означает что 1 мА в показаниях устройства идиетичен 1А в исследуемом проводнике. Либо 1А на приборе — 1000 А в проводнике.
Соотношение может быть в принципе и другим: 3000:5 либо 2000:2, зависимо от предназначения устройства. Но почти всегда клещи работают в паре с обыденным мультиметром и соотношение, обычно, 1000:1.
При соотношении 1000:1 либо 1мА/А показания устройства будут такими. При входном токе в 700А выходные показания окажутся 700мА, при 300А — 300мА и т. д. Так происходит так как выход датчика присоединяется к цифровому мультиметру в режиме измерения переменного тока с избранным спектром значений.
Для определения действующей величины тока в проводнике, показания мультиметра множатся на коэффициент датчика. Главное — дабы измерительный устройство имел требуемое входное сопротивление.
Если измерительный устройство имеет вход только по напряжению (вольтметр либо осциллограф), то он также может употребляться с токовым датчиком — клещами. Для этого токовый выход датчика нужно согласовать с входом устройства, применив принцип измерительного трансформатора тока. Тогда показания переменного напряжения будут пропорциональны измеряемому переменному току.
Есть токовые клещи, способные определять не только лишь переменный, но и неизменный ток. В таких клещах принцип их работы основан на эффекте Холла, когда характеристики тока выводятся из характеристик порождаемого им магнитного поля, воздействующего на полупроводник и инициирующего в нем эффект Холла.
Узкая пластинка полупроводника устанавливается перпендикулярно магнитному полю тока, который нужна измерить. На пластинку в определенном направлении (допустим вдоль нее) подается ток возбуждения, который отклоняется во наружном магнитном поле под действием силы Лоренца в поперечном направлении, тогда и в этом направлении на краях пластинки можно измерить ЭДС (напряжение Холла).
При неизменном токе возбуждения через пластинку, ЭДС Холла, как и индукция магнитного поля измеряемого тока, будут пропорциональны измеряемому току. Другими словами напряжение Холла соответствует току в проводнике, который проходит снутри магнитопровода датчика. Такая схема имеет огромные достоинства перед устройствами на базе трансформатора тока.
Так как генерация ЭДС Холла не находится в зависимости от направления вектора магнитной индукции, а зависит только от его величины, датчик на базе эффекта Холла определяет как переменный, так и неизменный ток. К тому же датчик полностью точно фиксирует фазу конфигурации (направления) магнитного поля, а означает подходящ для наблюдения формы тока.
Клещи с датчиком Холла бывают с одним или с 2-мя встроенными датчиками. Разные модели клещей владеют широким динамическим спектром и частотной чертой, линейностью сигнала и высочайшей точностью.
Область использования таких клещей обхватывает всё оборудование с неизменным током до 1500 А без необходимости встраивания дорогих шунтов. Переменный ток частотой в 10-ки килогерц также измерим с помощью клещей на базе эффекта Холла, при этом форма тока может быть самой разной, среднеквадратичное значение будет найдено.
Выходной сигнал в милливольтах, пропорциональный измеренному току, может быть просто воспринят большинством мультиметров, осциллографов и самописцев.
Как измерить напряжение переменного и неизменного тока
Измерение напряжения – для непрофессионального электрика задачка, на 1-ый взор не обычная, но если разобраться, то окажется, что нет ничего проще (при условии наличия особых измерительных инструментов). Данный навык может пригодиться как при домашнем ремонте бытовых электроприборов либо проверке в однофазовой либо в трехфазной сети переменного тока, так и при работе с цепями неизменного тока: при проверке на аккуме мультиметром либо на генераторе автомобиля, также на блоке питания компьютера. Дабы посодействовать для вас разобраться с тем, как это делается, мы приняли решение написать статью о том, как измерить напряжение переменного и неизменного тока.
Чем определять
Главным инвентарем тут является вольтметр. Он может быть выполнен, как в виде отдельного устройства, так и включен в функциональный измерительный инструмент, именуемый цифровым мультиметром.
Цифровым, так как данный устройство имеет экран для отображения значений измеряемой величины и употребляет цифровые схемы для измерений (к примеру, микроконтроллер), а не универсальную измерительную головку как старенькые стрелочные приборы. Также некоторые мультиметры оборудованы токоизмерительными клещами, но применяются и для измерения напряжения и сопротивления на участке цепи.
Зависимо от определенной ситуации нужна разная точность измерения. Для домашних целей нет необходимости брать дорогой и четкий аппарат, потому домашние мастера часто пользуются дешевеньким китайским мультиметром (к примеру, более популярны модели DT838 либо DT830).
Универсальные измерительные приборы нередко именуют «тестер»
Для проф целей в лабораториях и ремонтных мастерских пользуются более четким и сложным устройством – осциллографом. Более пользующимися популярностью моделями этих устройств являются русские с1-94 и с1-65, также русский аппарат ads 2061m и забугорные типа hantek и иных.
Русские мастера обычно воспользовались стрелочным тестером либо «цешкой».
Цешка – устройство Ц20, русский мультиметр, созданный для измерения под нагрузкой напряжения в сети неизменного и переменного тока до 600В, силы неизменного тока до 750 мА и сопротивления до 500кОм. Также используют приборы ц4313, ц4353. Измерения, которые создают данные приборы – тоже являются довольно точными, потому некоторые электрики и радиолюбители пользуются им и до настоящего времени.
Как измерить напряжение мультиметром
Начнем с основ. Хоть каким устройством и в любом случае вольтметр подключается параллельно элементу, на котором определяют напряжение. Хоть какой мультиметр в режиме измерения напряжения – это вольтметр. Последовательно подключают только амперметр при измерении силы тока.
В дешевеньких мультиметрах (и в почти всех дорогих) есть 3 либо 4 разъёма для подключения щупов, как правило это:
- COM – общий, обычно темного цвета и в него всегда вставляют щуп (соответственно тоже черный);
- VΩmA – для измерения напряжения, сопротивления, проверки диодов и либо тока малой величины (до 200 мА), обычно красного цвета;
- 10А (20А) – для измерения тока большой величины.
На рисунке ниже вы видите самую распространенную модель китайского мультиметра (DT-830 либо просто «830-й»). Стрелками показаны разъёмы для подключения щупов, а зеленоватым цветом выделен разъём, в который необходимо воткнуть красный щуп если вы желаете измерить напряжение.
Для того, дабы измерить напряжение в цепи, нужно произвести несколько манипуляций с устройством. Для начала необходимо обусловится с видом напряжения: неизменное (DC либо символ =) либо переменное (AC либо символ ~), и установить переключатель в необходимое положение.
Дальше выставить этим же переключателем предел измерения. Если на приборе он меньше, чем измеряемая величина то провести измерение не получится.
Потому 1-ое измерение создают с наибольшего предела, равномерно снижая его до получения значения подходящей размерности. К примеру, если вы не понимаете какое напряжение в цепи, ставьте наибольший предел, на приведенном фото — 1000 Вольт, проведите измерение, если на дисплее показало «12 Вольт», то снизьте предел до 20В, дабы выяснить четкое значение до 10-х либо сотых толикой.
Некоторые устройства автоматом определяют предел и вид напряжения, потому переключение не нужна.
Подключение устройства в цепь делается при помощи щупов: один (красный) к плюсу (либо фазе), 2-ой (черный) к минусу (либо нулю). Если щупы подключены в оборотной последовательности — черный к плюсу, а красный к минусу, то значение на экране будет с минусом.
Примеры измерений
Измерение напряжения может пригодится при огромном количестве ситуаций, как в быту, так и в производстве. Разглядим более распространенные из них.
В бытовой сети
Мультиметром в розетке 220В проводят измерения, когда нужно осознать, есть ли скачки напряжения и как реальное значение, отличается от стандартного. Отличия значений нередко бывают в нестабильных сетях, в особенности в маленьких городках и посёлках. А всем понятно, что скачки напряжения плохо сказываются на электрических устройствах и оборудовании и могут привести к выходу их из строя.
Еще это делают выявления обрыва и разомкнутой цепи при устранении различных дефектов сети (если цепь разорвана – напряжение будет равно 0 либо близко к нему) либо для определения фазы. Поиск фазы создают относительно земли либо нуля, другими словами замыкая один щуп на контакт заземления, а 2-ой попеременно на контакты в розетке.
Зная напряжение и силу тока в сети, можно вычислить потребляемую мощность. Для этого применяется формула:
P=U×I
В автомобиле
Для выявления дефектов аккумуляторной батареи, генератора автомобиля, якоря стартера либо катушки зажигания, также участка электрической цепи необходимо знать значение напряжения, потому здесь также важны поиск значения вольтметром либо мультиметром. Такая необходимость появляется довольно нередко в российских автомобилях (к примеру ваз 2114, ваз 2107), но часто это необходимо выполнить и в привезенных из других стран моделях.
Время от времени появляется необходимость проверки напряжения линейного выхода магнитолы либо усилителя автомобиля, для диагностики корректности работы. Этим обычно занимаются проф авто электрики. Они знают, что зависимо от модели магнитолы значение на выходе может достигать от 200 до 5000 миллиВольт, четкие данные обычно указаны в паспорте устройства.
Прозвонка датчиков (к примеру, дмрв — датчик массового расхода воздуха) и диагностика корректности их работы тоже делается при помощи мультиметра. Для этого при запущенном движке подключают мультиметр к датчику и ассоциируют показания устройства с номинальными значениями из технических черт соответственного датчика.
В производственных целях
В производственных целях измерения создают проф устройствами: цифровым осциллографом. Значения с этого устройства получают методом исследования формы сигнала на его мониторе. Это делают на промышленных предприятиях при диагностики правильной работы оборудования либо выпускаемой продукции, в радиолюбительской практике при наладке и настройке схем и в мастерских по ремонту электроники.
Оценка измеряемой величины происходит или при помощи курсорных измерений — курсор устанавливается на определенную точку в осциллограмме и на экране выводятся нужные величины.
Но это доступно исключительно в цифровых осциллографах, в аналоговых моделях с электронно-лучевой трубкой на дисплее есть только координатная сетка, зависимо от установленного усиления «вольт/деление», количество вольт считают по клеткам этой сетки.
В других сферах производства, к примеру, в строительстве, может появиться необходимость в ремонте разных устройств. К примеру, исследование холостого хода сварочного инвертора может посодействовать в его ремонте, оценка значения напряжения батарейки шуруповерта может сказать о её емкости и износе.
В компьютерах
Оценка правильной работы ЮСБ портов компьютера либо зарядного устройства нужна для того, дабы знать действительное значение напряжения на выходе. Это принципиально для дорогих и чувствительных девайсов, зарядки телефона либо зарядки ноутбука (для их правильной зарядки и долговечности).
Также вольтметром можно измерить напряжение в блоке питания, а устройством, измеряющим силу тока (амперметром) измерить значение тока. Мультиметром можно выявить и отсутствие напряжении в компьютерных цепях, к примеру, если нет минуса, то не будет и напряжения.
В личных случаях при ремонте компьютерного оборудования инспектируют напряжение на оперативки (ддр2, ддр3), жёсткого диска, шлейфа монитора либо питания.
Также при ремонте микросхем компьютера (и не только лишь, к примеру, на ардуино) устройством тестируют напряжение конденсатора, резистора, на полюсах источника тока, напряжение стабилизации стабилитрона и прочее. Все эти измерения требуют определенных познаний и способностей, потому выполняются проф ремонтниками устройств.
Вот мы и разобрались в том, как делается измерение напряжения неизменного и переменного тока. Выполнить это максимально просто. Вольтметр либо мультиметр всегда подключают в цепь параллельно. При последовательном подключении этого выполнить не получится, так как у вольтметров огромное внутреннее сопротивление и через него просто не будет протекать ток.
