Важнейшим параметром электросети является сила тока - количественная величина, которая равняется величине заряда, проходящего через сечения проводника в течение определенного времени.
Величина тока взаимосвязана с используемыми в электрических сетях кабелями и устройствами безопасности. Чем больше сечение проводов , тем больший ток через них может протекать. Стандартные медные кабели для системы освещения с сечением 1,5 кв. мм. рассчитаны на силу тока, равную 16 А. Измерение переменного и постоянного тока необходимо проводить во всех электросетях с определенной периодичностью, так как от величины данной характеристики во многом зависит работоспособность и безопасность электроснабжения.
Какие устройства используются для измерения тока?
Сегодня существуют различные измерительные средства, позволяющие точно определить силу тока в бытовой электросети. Самыми распространенными измерителями являются:
- Амперметр - специализированное средство измерения силы тока. Используется только на уроках физики, в быту не применяется.
- Мультиметр - многофункциональное измерительное средство, позволяющее помимо тока проверять величину напряжения и другие характеристики электросистемы. Такие устройства широко распространены, используются профессиональными электриками и в бытовых условиях.
- Тестеры - это упрощенные и устаревшие мультиметры. Сегодня используются редко, но раньше были широко распространены.
- Современные измерительные клещи - устройство, не требующие предварительного разрыва цепи и отключения нагрузки. Позволяет легко и безопасно определить параметры любой электросистемы.
Самым удобным и распространенным средством для измерения силы тока является мультиметр . Данное устройство дает возможность определять различные параметры работы электросети, но работать с ним нужно осторожно, в частности, необходимо контролировать правильность выбранного режима. В стандартном устройстве на шкале представлено 7 положений:
- OOF – отключенное устройство.
- ACV – режим измерения переменного напряжения.
- DCV – измерение постоянного напряжения.
- ACA – режим измерения переменного тока.
- DCA – измерение постоянного тока.
- Ω — измерение сопротивления.
- hFE – измерение характеристик транзисторов.
При проверке величины тока щупы мультиметра должны подключаться последовательно с нагрузкой, все другие типы измерений требуют параллельного подключения.
На рисунке представлен пример правильного подключения устройства.
Для измерения переменного тока следует правильно выбрать режим, подключить устройство к разорванной цепи фазного проводника и провести необходимые испытания.
Для проверки постоянного тока один зажим мультиметра присоединяется к плюсовой клемме измеряемого аккумулятора или батареи, а второй - к проводу, через который осуществляется подключение потребителя электротока. Далее необходимо установить подходящий режим и провести измерительные работы.
Важно учитывать, что работа с мультиметром отличается определенной сложностью и может представлять серьезную опасность для человека. Все исследования должны проводиться после обесточивания сети и после проверки отсутствия напряжения на измеряемых участках системы. Любое соприкосновение с оголенными контактами проводов может привести к травматизму и даже смерти, потому новичкам не рекомендуется проводить такие работы самостоятельно.
Гораздо более простым и безопасным методом измерения силы тока в электрической цепи является методика с использованием клещей. На рисунке ниже представлен пример подключенного и готового к испытаниям устройства.
С помощью клещей даже новичок может провести измерения, не подвергая себя опасности. Пользователю нужно лишь включить соответствующий режим работы (для проверки бытовых сетей - режим измерения переменного тока), завести измеряемый проводник в специальное отверстие между усов устройства и провести испытания.
Назначение большинства электроприборов известно многим людям: практически все знают, что измеряют вольтметром, а что амперметром. Мало у кого возникнет вопрос: «Для чего нужен паяльник?» Однако, даже не у каждого электрика в инструментарии есть токовые клещи. Этот инструмент является очень полезным и способен сильно сократить время электротехнических работ. Дополнительно этот прибор можно использовать для измерения напряжения и частоты тока в цепи. С его помощью также можно измерить мощность в цепи, фактическую нагрузку в сети и даже осуществить проверку электросчетчиков, например, сверку показаний с фактическим потреблением. В этой статье описывается принцип работы инструмента и рассказывается как пользоваться токоизмерительными клещами (ТК) на примере моделей DT 266 FT и Fluke. Эта инструкция будет применима практически ко всем подобным устройствам.
Принцип работы
Как следует из названия ТК или клещи Дитце предназначены для измерения силы переменного тока в цепи без ее разрыва. В основе работы токоизмерительного инструмента лежит принцип простейшего трансформатора тока. В этом случае первичной обмоткой является шина или кабель с измеряемым током, а роль вторичной играет захват клещей, внутри которого расположена вторая многовитковая обмотка, намотанная на магнитопровод из ферромагнитного материала. Переменный ток в проводе (первичной катушке) создает переменное магнитное моле, силовые линии которого проходят через вторичную обмотку, возбуждая в ней ЭДС, пропорционально величине тока в первой катушке. Таким образом, измеряя возникающую ЭДС, можно найти силу тока в первой катушке (проводе).
Конструкция
Современные токоизмерительные клещи вне зависимости от производителя и модификации содержат следующие элементы: магнитопроводы с подвижной скобой-рычагом, переключатель диапазонов измерений, экран, выходные разъемы для щупов (в этом случае клещи могут быть использованы как обычный мультиметр) и кнопку фиксации токовых измерений (фото ниже).
Рисунок 1 – ТК S-line DT 266 FT
Большинство современных токовых измерителей также включают в себя внутренний трансформатор с диодным мостом. В этом случае выводы вторичной обмотки подключаются через шунт. В зависимости от диапазона измеряемых сил токов, токовые клещи могут быть одноручными (для напряжений до 1000 В) и двуручными с дополнительными изолированными ручками (для напряжений от 2 до 10 кВ включительно). Токоизмерительные устройства, предназначенные для измерений более 1 кВ, имеют длину изолятора на менее 38 см, а рукояток – не менее 13 см.
Как правило, на корпусе прибора указывается категория безопасности и максимальный измеряемый ток. Например:
- CAT III 600 V – это означает, что прибор защищен от кратковременных бросков напряжения внутри оборудования при эксплуатации в стационарных сетях с напряжением до 600 В.
- CATIV 300 V – это означает, что прибор защищен от бросков напряжения внутри оборудования первичного уровня электроснабжения напряжением до 300 В. Примером такого оборудования может служить обычный электрический счетчик.
Правила безопасности при работе
Токоизмерительные клещи разрешается использовать только в закрытых помещениях или на открытых пространствах в сухую погоду. Измерять силу тока можно как на кабелях, покрытых изоляцией, так и на оголенных. Перед использованием человеку необходимо надеть защитные перчатки, а под ноги подложить диэлектрическое основание и надеть специальные ботинки.
Порядок измерений
Как правило, использование токоизмерительных клещей не вызывает особых трудностей. Перед тем, как пользоваться инструментом, стоит уделить большое внимание технике безопасности, о чем было сказано ранее.
Как правильно пользоваться токоизмерительными клещами:
- Установить требуемый диапазон на переключателе.
- Нажать на кнопку раскрытия магнитопровода.
- Обхватить одиночный проводник в сети переменного или постоянного тока (если такая возможность поддерживается прибором).
- Расположить токовые клещи перпендикулярно направлению провода.
- Снять показания с дисплея.
Часто трудность использования токоизмерительных клещей заключается в выделении одиночного проводника: при попытке снять показания с обычного кабеля, идущего из розетки, на экране должен высветиться ноль. Это происходит потому, что токи фазного провода и нулевого проводника равны по величине и противоположны по направлению. Следовательно, магнитные потоки, создаваемые ими взаимно компенсируются. Если же токовые показания отличны от нуля, то это свидетельствует о наличии , величина которой равна полученному значению. Поэтому для измерений нужно найти место, где провода разделяются и выделить одиночную жилу. В качестве такого места можно использовать распределительный щит или место подключения фазового провода к автоматическому выключателю. Тем не менее это не всегда можно сделать, что ограничивает область применения токоизмерительных клещей.
Если в процессе измерений на экране высвечивается единица, то это говорит о том, что значение силы тока в проводе находится за пределами диапазона измерений. В этом случае необходимо увеличить диапазон токовых измерений с помощью переключателя. При проведении измерений в труднодоступных местах можно использовать кнопку Hold. С ее помощью можно зафиксировать результат последнего измерения и посмотреть его, убрав клещи. Нажав на Hold второй раз, можно сбросить значение.
Наглядно увидеть, как работать токоизмерительными клещами, Вы можете на видео инструкции ниже:
Правильное использование инструмента
Полезная «хитрость»
Если требуется измерить малое значение силы тока, то необходимо сделать несколько витков провода на разомкнутом магнитопроводе, а переключатель диапазонов установить на минимум. После этого необходимо снять показания, а для определения фактического значения разделить полученное число на количество намотанных витков.
Пример использования
Приведем пример того, как пользоваться токоизмерительными клещами при измерении нагрузки в сети 220 В, например в квартире. В этом случае переключатель необходимо установить в положение AC 200. Далее необходимо токовыми клещами обхватить изолированный проводник и снять показания. После этого полученную величину силы тока нужно умножить на напряжение в сети 220 В. Например, если прибор показывает 5 А, то потребляемая мощность в сети составит P = U * I = 5 * 220 = 1100 Вт или 1.1 кВт. Полученное значение можно использовать для проверки работы приборов учета электроэнергии.
Почти каждому из нас рано или поздно доводилось (или еще придется) столкнуться с задачей измерить электрическое напряжение.
Это может понадобиться вам в одной из бесконечного множества бытовых ситуаций, и хорошо бы заранее знать, как и при помощи чего это можно сделать.
Для измерения напряжения вам понадобится всего лишь один прибор под названием "мультиметр" и источник электроэнергии. Измерить напряжение завалявшейся батарейки, блока питания для ноутбука, оголенных проводов в квартире - это одни из наиболее частых применений.
В этой статье мы на примере рассмотрим как измерять напряжение электрической энергии при помощи бытового мультиметра.
В качестве примера, для чего это нужно знать каждому, можно привести несколько бытовых ситуаций: замерив напряжение на батарейке можно понять, насколько она "здорова", или может быть её уже можно выбрасывать; лампа в люстре не горит, хотя лампочка новая - стоит проверить, возможно проблема в проводке; при отключении электричества на щитке в подъезде не лишним будет убедиться, действительно ли вы обесточили всю квартиру. В общем, применений масса.
С задачами разобрались, теперь стоит рассказать о том, что вам для понадобится для измерений. В 99% бытовых ситуаций вам будет нужен лишь источник переменного или постоянного тока и "мультиметр" - прибор измеряющий напряжение, также называемый "тестером", и другие электрические показатели, а конкретно одна из его функций - вольтметр . Для домашних замеров подойдет самая простая модель, которую можно найти в магазине по цене от 200 рублей.
И совсем немного о токе. Напряжение электрического тока измеряется в вольтах (V) . Сам ток может быть постоянным (DCV) или переменным (ACV) . В розетке и домашней проводке ток всегда переменный, а у всего, где есть "+" и "-" (батареек, аккумуляторов и т.д.) постоянный. Первым делом определите, какой ток вы собрались измерять и выберите на мультиметре соответствующее положение переключателя: DCV - постоянный ток, ACV - переменный ток.
Цифровые значения на мультиметре - это максимальные измеряемые показатели. Если вы даже приблизительно не знаете какое напряжение вам предстоит измерить, начните с установки на самое высокое значение.
Стоит учесть, что многие современные мультиметры умеют сами определять какой ток на них подается - постоянный или переменный. Если ваш мультиметр из таких, то вместо положений переключателя DCV и ACV у вас будет одно положение - V. В таком случае просто выставьте его.
Как подключить провода мультиметра
У многих новичков после покупки часто возникает вопрос - куда вставлять провода (а если быть точным, то они называются щупы ) мультиметра и как это правильно сделать.
Большинство мультиметров имеют три разъема для подключения проводов и два провода - черный и красный. Черный провод вставляется в гнездо с надписью COM , красный же в гнездо, где в числе символов есть обозначение V .
Третье гнездо служит для замера высоких токов и для измерения напряжения оно нам не понадобится, а вообще в него при необходимости перетыкается красный провод, а черный всегда остается в одном гнезде.
Как измерить напряжение в розетке
Одной из самых частых задач является измерение напряжение в розетке либо в квартирной проводке. При помощи мультиметра это сделать очень просто. Как мы уже писали выше, в розетках течет переменный ток, поэтому для его измерения нужно выставить переключатель на мультиметре в зону ACV .
Мы знаем, что напряжение должно быть примерно 220 вольт, поэтому если у вас мультиметр как на примере с фотографии выше - выставьте переключатель на отметку больше предполагаемого значения , в данном случае на 750 в диапазоне ACV.
Настроив прибор самое время засунуть пальцы щупы в розетку. Не имеет разницы какой провод в какое отверстие розетки вставлять. В целом здесь бояться нечего, главное держаться за изолированную часть щупов и не касаться металлической их части (хотя сделать это довольно сложно даже при большом желании), а также не допускать их касания друг друга, пока они вставлены в розетку, иначе можно устроить короткое замыкание.
Если вы все сделали правильно на экране вашего мультиметра будет показано текущее напряжение в розетке и вашей внутриквартирной проводке.
В нашем случае это 235.8 вольт - в пределах нормы. Ровно 220V на экране вы никогда не увидите, так что погрешность в +-20 - это нормально.
Как измерить напряжение аккумулятора или батареи
Всевозможные батарейки и различные аккумуляторы, в общем все, где вы видите "+" и "-" - все это источники постоянного электрического тока. Измерить постоянное напряжение ни чуть не сложнее, чем переменное.
Для этого возьмите, к примеру, самую обыкновенную пальчиковую батарейку. Соедините красный провод мультиметра с "+" - вым контактом батарейки, а черный с "-" - вым . Если вы соедините их наоборот - ничего страшного не произойдет, просто на экране мультиметра показания будут отображаться со знаком "минус", примерно вот так.
Обычно напряжение на аккумуляторах маленькое, так что можно не бояться и прижимать щупы пальцами. До 20 вольт вы скорее всего ничего не почувствуете. В случае батарейки типа AAA - её максимальное напряжение 1.5 вольта, что совсем не страшно для человека.
Как мы видим из показаний мультиметра, напряжение в нашей батарейке 1.351 вольта, а значит батарейка еще вполне себе заряженная и может использоваться.
Аналогичным образом можно проверять любые другие элементы питания и измерять их вольтаж, и как вы теперь знаете, ничего сложного в этом нет.
Очень хорошо, когда в инструментальном «арсенале» владельца дома или квартиры имеются контрольно-измерительные приборы. В частности если речь идет об электрохозяйстве, нередко приходится прибегать к помощи мультиметра. Этот компактный и относительно недорогой по нынешним временам прибор позволяет тестировать бытовую технику и освещение, выявлять неполадки в домашней электрической сети, контролировать уровень заряда батареек и аккумуляторов, становится незаменимым при различных электромонтажных работах.
Но кроме наличия самого мультиметра, необходимо еще и умение работать с ним. Вот здесь бывает сложнее. Если, скажем, с прозвоном провода, определением наличия и величины напряжения обычно проблем не возникает, то с замером силы тока у многих возникают неясности. И, кстати, эта операция, по сравнению с другими упомянутыми, наиболее сложна и в определенных условиях бывает наиболее опасна.
Поэтому темой предлагаемой публикации станет вопрос, как измерить силу тока мультиметром.
Для начала вспомним, что же это такое – сила электрического тока.
Этот показатель (I) измеряется в амперах и входит в число основных физических величин, определяющих параметры той или иной электрической цепи. К двум другим относят напряжение (U, измеряется в вольтах) и сопротивление нагрузки (R, измеряется в омах).
Как преподносилось в школьном курсе физики, электрический ток является направленным движением заряженных частиц по проводнику. Если рассматривать с большим упрощением, вызывается он электродвижущей силой, возникающей из-за разности потенциалов (напряжения) на полюсах (клеммах, контактах) подключенного источника питания. По своей сути сила тока показывает количество этих самых заряженных частиц, проходящих через конкретную точку (элемент схемы) в единицу времени (секунду).
На величину силу тока в цепи влияют два других параметра. Напряжение связано прямой пропорциональностью – так, например, его увеличение вызывает и повышение силы тока. Сопротивление – наоборот, то есть с его ростом при том же напряжении сила тока снижается.
А слева на иллюстрации показано графическое, удобное для восприятия, изображение закона Ома, показывающего эти взаимосвязи. Из этой «пирамиды» легко составляются формулы в их привычном написании:
U = I × R
I = U / R
R = U / I
Итак, сила тока измеряется в амперах. С некоторым упрощением можно объяснить так, что 1 ампер – это ток, который возникнет в проводнике сопротивлением 1 ом, если к нему приложить напряжение, равное одному вольту.
Кроме основной единицы, используют и производные. Так, довольно часто приходится иметь дело с миллиамперами. Из самого термина понятно, что 1 мА = 0.001 А.
Кстати, сразу упомянем, и про мощность. Ток в 1 ампер, вызванный напряжением 1 вольт, выполнит работу в 1 джоуль. А если это привести к единице времени (секунде), то получится значение мощности, равное 1 ватту.
Это определяется формулой закона Джоуля-Ленца:
P = U × I
где Р – мощность, выраженная в ваттах.
Для чего все это рассказывалось? Да просто потому, что большинство случаев замера силы тока, так сказать, на бытовом уровне, так или иначе связано с определением других параметров. Согласитесь, мало кому придет в голову мысль: «а дай-ка я проверю силу тока просто так», то есть без дальнейшего практического приложения. Тем более что, как уже упоминалось выше, работа с амперметром – наиболее сложная и зачастую небезопасная.
Например, в каких случаях чаще всего замеряют силу тока:
- Для уточнения реальной потребляемой мощности того или иного бытового электроприбора. Промерив значения силы тока и напряжения несложно по формуле вычислить и мощность.
- Этот же промер и последующий расчет позволяют оценить, советует ли подводимая линия питания таким нагрузкам.
- Случается, что подобные «ревизии» позволяют выявить пока еще скрытые, незамеченные дефекты прибора – когда значение силы тока (и мощности, соответственно) намного отличаются от заявленного в паспорте номинала в ту или иную сторону.
- Измерения силы тока позволяют оценить степень заряженности автономных источников питания – аккумуляторов и батареек. Проверка их по напряжению никогда не дает объективной картины. Вольтметр может показать, скажем, положенные 1.5 вольта, но уже спустя несколько минут элемент питания безнадежно «сядет». То есть проверку следует проводить именно измерением силы тока.
- Таким измерением можно выявить утечку тока, там, где ее по идее быть не должно. Это часто практикуется автомобилистами, если у них есть подозрения, что аккумулятор слишком активно разряжается, когда машина «отдыхает» в гараже или на стоянке. Проведенная проверка позволяет локализовать участок утечки и избежать, кстати, немалых проблем, к которым она может привести.
- Иногда требует проверки зарядное устройство аккумулятора – выдает ли оно необходимое значение тока зарядки.
Возможны и иные случаи, когда требуется иметь объективные данные о реальной силе тока. Но основные случаи все же перечислены.
Разбираемся с устройством мультиметра
Для измерения силы тока используются специальные приборы, название которых говорит само за себя – амперметры. В продаже чаще всего встречаются амперметры стационарной установки, в виде панелек или для DIN-рейки. Они обычно монтируются в распределительном щите и позволяют отслеживать текущие показатели силы тока, например, за всю локальную систему электроснабжения или на какой-то выделенной её линии.
Устанавливают такие приборы, если в этом есть необходимость, только специалисты электрики. Измерить силу протекающего тока с помощью них – проще простого. Необходимо просто взглянуть на текущие показания при включенной на линии нагрузке.
Этим, по сути, их функциональность и ограничивается. Естественно, у хозяина квартиры (дома) не будет возможности снять подобный прибор с места его стационарной установки для проведения замеров в другом месте.
Другой вариант, который уже позволяет работать в нужном месте – это так называемый лабораторный амперметр. Настольный прибор, в котором имеются клеммы, то есть предусмотрена возможность подключения измерительных проводов со щупами для проверки силы тока на том или ином участке цепи.
Но приобретать такой «девайс» для домашнего инструментального «арсенала» - вряд ли имеет смысл. Просто по той причине, что замером силы тока все и ограничивается. А это измерение, кстати, как уже говорилось, проводится на «бытовом» уровне, пожалуй, реже всего.
Поэтому такие приборы популярности себе не снискали. И оптимальным вариантом является мультитестер (мультиметр).
Эти измерительные многофункциональные приборы представлены в продаже в очень большом разнообразии. Первое, сразу бросающееся в глаза различие – приборы могут быть стрелочными, со снятием показаний со шкал. Несмотря на то что считаются уже «вчерашним днем», некоторые мастера отдают предпочтение именно им. Но для новичка может быть затруднительно на первых порах считывать показания – со шкалами и шагом из градуировки по неопытности несложно запутаться.
Поэтому максимальной популярностью пользуются все же цифровые мультиметры, демонстрирующие на дисплее показания в абсолютном выражении. Умение пользоваться такими приборами приобретается гораздо быстрее. Стоимость многих моделей – весьма доступная, и подобные мультитестеры прочно вошли в домашний инструментальный набор.
Но и среди них бывают существенные различия, которые необходимо знать и учитывать при проведении измерения электрических параметров.
Наиболее удобны, наверное, мультиметры, в которых достаточно выставить лишь режим измерений. Допустимый диапазон при этом не указывается – прибор автоматически подстроится под параметры цепи, проведет замер и выдаст искомый результат.
Пример показан на иллюстрации:
Рукоятка переключателя режимов (поз.1) имеет всего несколько положений. Это напряжение – объединено переменное V AC (значок ~) и постоянное DC (-), в вольтовом и милливольтом диапазоне. Аналогично и с силой тока – А, тоже без разделения на тип тока, но с градацией на амперы и миллиамперы. Кроме того, обязательно имеется опция замера сопротивления и прозвона цепи. Могут быть и другие заложенные функции.
В нижней части расположены гнезда для подключения измерительных проводов со щупами. Их бывает три или четыре. Обязательно имеется гнездо СОМ – для « общего» провода (поз. 2), как правило – черного цвета. Гнездо поз. 3 – для красного провода при проведении подавляющего большинства измерений. Под гнездом имеется надпись с указанием допустимых пределов измерений по напряжению и току. И, наконец, гнездо поз. 4 – выделено для замеров силы тока, исчисляемой в амперах. Также указан допустимый предел - не более 10 А.
Показания высвечиваются на цифровом дисплее (поз. 5).
Такие приборы удобны, однако их стоимость в несколько раз превышает цену на широкодоступные мультиметры. Поэтому их чаще можно увидеть у профессионалов.
Более распространенный вариант – мультиметры, при пользовании которыми необходимо не только переключать режим и переставлять измерительные провода, но еще и указывать предполагаемый диапазон измерений.
При пользовании таким мультиметром требуется не только указать режим работы, но и выставит переменный или постоянный ток. И уже в этом секторе установить переключатель в предполагаемый диапазон измерений, выраженный в миллиамперах мА (бывает еще и в микроамперах, µА ) или в амперах А .
Аналогично дело обстоит и с режимами замера напряжения.
Еще нюанс – показан пример с четырьмя гнездами подключения проводов. Здесь для измерения силы тока для красного провода выделено два гнезда. Одно – с токами до 200 мА, второе – до 10 А. Все остальные замеры (напряжения, сопротивления, емкости и другие) проводятся через отдельное гнездо.
Но обычно под этими гнездами-клеммами располагается понятная схема, позволяющая избежать ошибок. Просто надо быть внимательным.
А теперь – еще один очень важный нюанс. Показанные выше приборы позволяют проводить замер силы тока как постоянного, так и переменного. Но очень часто обычными пользователями приобретаются мультиметры с «усеченными» возможностями. Такие приборы широко популярны из-за своей супердоступной цены. И некоторые потенциальные владельцы не обращают внимание на этот их недостаток.
Так, наиболее распространенными на бытовом уровне являются мультитестеры типа DT830 или DT832. Они позволяют выполнить бо́льшую часть возможных измерений. Но, обратите внимание, функции амперметра для переменного тока у них НЕ ПРЕДУСМОТРЕНА .
Таким образом, если есть необходимость проверить силу тока в цепи работающего от сети 220 В/50 Гц бытового прибора, то просто так это не получится. Потребуется искать другой, более совершенный мультиметр. Или придумывать дополнительные «усовершенствования», которые позволят обойтись и таким тестером. Об этом будет сказано ниже.
Основные принципы замера силы тока
Главной особенностью работы с мультитестером в режиме амперметра является то, что он обязательно должен быть включен в разрыв цепи. Такое подключение называется последовательным. По сути, прибор становится частью этой цепи, то есть весь ток должен пройти именно через него. А как известно, сила тока на любом участке неразветвленной электрической цепи постоянна. Проще говоря, сколько «вошло» столько должной и «выйти». То есть место последовательного подключения амперметра особого значения не имеет.
Чтобы стало понятнее, ниже размещена схема, в которой показывается разница в подключении мультиметра в разных режимах работы.
- Итак, при замере силы тока мультиметр включается в разрыв цепи, сам становясь одним из ее звеньев. То есть будет проблема, как этот разрыв цепи организовать практически. Решают по-разному – это будет показано ниже.
- При замере напряжения (в режиме вольтметра) цепь, наоборот, не разрывается, а прибор подключается параллельно нагрузке (участку цепи, где требуется узнать напряжение). При замере напряжения источника питания щупы подключаются напрямую к клеммам (контактам розетки), то есть мультиметр сам становится нагрузкой.
- Наконец, если меряется сопротивление, то внешний источник питания вообще не фигурирует. Контакты прибора подключаются непосредственно к той или иной нагрузке (прозваниваемому участку цепи). Необходимый ток для проведения измерений поступает из автономного источника питания мультитестера.
Вернемся к теме статьи - к замерам силы тока.
Очень важно изначально правильно установить на мультиметре, помимо постоянного или переменного тока, диапазон измерений. Надо сказать, что у начинающих с этим часто возникают проблемы. Сила тока – величина крайне обманчивая. И «спалить» свой прибор, а то и наделать больших бед, неправильно установив верхний предел измерений – проще простого.
Поэтому настоятельная рекомендация – если вы не знаете, какая сила тока ожидается в цепи, начинайте измерения всегда с максимальных величин. То есть, например, на том же DT 830 красный щуп должен быть установлен в гнездо на 10 ампер (показано на иллюстрации красной стрелкой). И рукоятка переключатель режимов работы также должно показывать на 10 ампер (голубая стрелка). Если измерения покажут, что предел завышен (показания получаются менее 0,2 А), то можно, чтобы получить более точные значения, переставить сначала красный провод в среднее гнездо, а затем ручку переключателя – в положение 200 мА. Бывает, что и этого многовато, и приходится переключателем снижать еще на разряд и т.д. Не вполне удобно, не спорим, но зато безопасно и для пользователя, и для прибора.
Кстати, о безопасности. Никогда не следует пренебрегать мерами предосторожности. И особенно если речь идет об опасных напряжениях (а сетевое напряжение 220 В – чрезвычайно опасно) и высоких токах.
Мы здесь спокойно ведём разговор об амперах, а между тем, безопасным для человека считается ток не выше 0.001 ампера. А ток всего в 0.01 ампера, прошедший через тело человека, чаще всего приводит к необратимыми последствиям.
Что важно знать об опасности электрического тока
Электричество – это величайший помощник человечества. Но при неграмотном, беспечном или откровенно наплевательском отношении к соблюдению безопасности – карает мгновенно и беспощадно. Что необходимо накрепко запомнить об , прежде чем приступать к любым электромонтажным работам – читайте в специальной публикации нашего портала.
Проведение замеров силы тока, особенно если работа ведется в самом высоком диапазоне, рекомендуется проводить максимально быстро. В противном случае мультитестер может просто перегореть.
Об этом, кстати, могут информировать и предупреждающие надписи около гнезда подключения измерительного провода.
Обратите внимание. Слово «unfused» в данном случае обозначает, что прибор в этом режиме не защищен плавким предохранителем. То есть при перегреве он просто выйдет полностью из строя. Указано и допустимое время замера – не более 10 секунд, да и то не чаще одного раза в 15 минут («each 15 m»). То есть после каждого такого замера придется еще и выдерживать немалую паузу.
Справедливости ради – далеко не все мультиметры настолько «привередливые». Но если такое предупреждение есть – пренебрегать им не стоит. И в любом случае замер силы тока проводить максимально быстро.
Как проводится измерение силы тока
В этом разделе статьи рассмотрим несколько наиболее характерных случаев.
И для начала ответим на один почему-то весьма часто задаваемый, и при этом – совершенно безграмотный вопрос.
Как измерить силу тока в розетке?
Никакого тока в розетке не ищите – там есть только напряжение на контактах, между фазой и нулем. А ток возникнет лишь тогда, когда к розетке будет подключена нагрузка – неважно что это, лампочка накаливания или бытовой прибор. Естественно, рассчитанный на работу с сетевым напряжением 220 вольт.
А что будет, если в режиме амперметра все же вставить щупы мультитестера в розетку? Да все произойдет очень просто и быстро. Собственное сопротивление прибора – невелико, то есть практически гарантированно получается короткое замыкание. Вспомните закон Ома – при стремящемся к нулю сопротивлении сила тока возрастает до огромных значений. Хорошо, если все ограничится срабатыванием защиты и перегоранием плавкого предохранителя в мультитестере. Если он «unfused», о чем говорилось выше – гарантированное перегорание, и прибор нередко остается только выбрасывать. И это еще в лучшем случае – иногда бывают и «фейерверки».
Запомните «золотую истину» – пока к розетке ничего не подключено, ток в ней однозначно равен нулю. И проверять это экспериментально – себе дороже!
А вот замер силы тока в цепи подключённого к розетке бытового прибора – это уже совсем другой случай.
Как измерить силу тока в цепи подключенного бытового прибора
Нельзя сказать, что подобная проверка проводится часто, но иногда она помогает разобраться с правильностью организации домашней электросети. То есть сопоставить соответствие реальной силы тока подведенным к розетке проводам и возможностям другого электротехнического оборудования. Или же дает возможность проверить реальную потребляемую мощность бытового прибора. Если она сильно отличается от паспортной в ту или иную сторону, это может говорить о пока еще не выявленной неисправности.
Схема в общих чертах выглядит следующим образом
1 – розетка 220 вольт.
2 – условно – бытовой прибор.
3 – кабель питания прибора.
4 – точки разрыва цепи (подсоединения щупов тестера). В данном случае они показаны на фазном проводе, хотя для проверки силы переменного тока это не имеет никакого значения — могут быть и на нулевом.
5 – мультиметр, установленный в режим измерения переменного тока 10 А
6 – измерительные провода мультитестера.
Все просто – после сборки такой схемы необходимо подсоединить кабель питания к розетке, а затем запустить бытовой прибор в нужном режиме выключателем. И спустя 3÷5 секунд (некоторым приборам требуется время для выхода на номинальный режим) снять показания силы тока в амперах.
Но как это осуществить, так сказать, технологически? Резать изоляцию и затем – один из проводов кабеля питания, чтобы подключить в разрыв амперметр? Иногда поступают и так. Пример показан на иллюстрации.
Согласитесь, не слишком привлекательный вариант. Нарушается целостность внешней оплетки провода. Концы придется после замеров сращивать и изолировать. Для разовой срочной проверки – может, и сгодится, но не более того.
Городить дополнительные провода между розеткой и вилкой, чтобы «вклинить» между ними амперметр? Тоже довольно неудобно.
Чтобы замеры были безопасными, а их проведение занимало минимум времени и усилий, можно изготовить специальное приспособление. Для этого потребуется небольшая фанерная площадка, две накладные (внешние) розетки (самые дешевые) и отрезок сетевого шнура с вилкой.
Схематично этот «испытательный стенд» будет выглядеть так:
На небольшом жестком фрагменте (поз. 1) например, фанерном, текстолитовом и т.п., крепятся две розетки, так, как показано на схеме. Розетки совершенно условно пронумеруем №1 и №2, а их контакты назовем соответственно 1а и 1б, 2а и 2б.
К розеткам поводится сетевой шнур (поз.4) с вилкой (поз.3). Эта вилка будет подключаться в обычную сетевую розетку.
Шнур разделан, и два его провода подключены к клеммам одноимённых контактов обеих розеток. То есть на схеме это 1а и 2а. А вторая пара, 1б и 2б контактов соединена перемычкой из одножильного провода.
Как проводить замеры с таким приспособлением?
- Для начала – витка сетевого шнура подключается к розетке (к любой или к тестируемой, то есть к той, к которой подключается на постоянной основе испытываемый бытовой прибор). Вся конструкция у нас после сборки полностью закрыта, изолирована, никаких открытых токопроводящих деталей нет.
- Имеет смысл для начала проверить напряжение в розетке. Если конечной целью ставится определение реальной мощности прибора, то этот параметр желательно уточнить. Иногда, если домашняя сеть не имеет стабилизатора, он значительно отличается от заявляемых 220 вольт. То есть это может повлиять на конечный результат.
Проверить напряжение несложно. Мультиметр переключается в режим ~V (ACV) с диапазоном больше 220 вольт (обычно это 750 вольт). Штекера проводов устанавливаются в соответствующие гнезда прибора (СОМ и ~V). Затем щупы прибора вставляются в контакты розеток 1а и 2а, как показано на схеме ниже.
- После этого в одну розетку (любую) вставляется вилка сетевого шнура испытываемого прибора. Цепь не замкнута – разрыв ее получается на второй розетке.
- Мультитестер переводится в режим амперметра переменного тока (~A или ACA) в максимальный диапазон. Штекер красного измерительного провода переставляется в соответствующий разъем.
- После этого щупы мультитестера вставляются в гнезда оставшейся свободной розетки. И теперь осталось только включить испытываемый бытовой прибор и снять с мультитестера показания силы тока.
Калькулятор расчета мощности электроприбора
Мультиметр DT83X имеет всего два предела измерения переменных напряжений 750 и 200, естественно, это в вольтах, хотя на приборах пишут только цифры. Таким образом, если возникла потребность померить напряжение в розетке, то надо выбрать предел 750, в остальных случаях 200. Тут следует обратить внимание на такую тонкость: переменное напряжение должно быть синусоидальной формы с частотой 50…60 Гц, только в этом случае точность измерения будет приемлемой.
Если измеряемое напряжение имеет прямоугольную или треугольную форму, а его частота намного выше, чем 50Гц, хотя бы 1000…10000 Гц, то показания на дисплее, конечно, появятся, но что они символизируют неизвестно. Здесь можно лишь с уверенностью сказать, что переменное напряжение есть, схема, вроде бы, работает.
Условные обозначения на лицевой панели мультмиетра
Но, давайте, пока отвлечемся от процесса измерений и внимательно посмотрим на лицевую панель мультиметра. Здесь, кроме цифр, можно увидеть много различных символов, напоминающих друдлы (картинки - каракули, к которым надо придумать объяснение, подпись). На рисунке 1 показаны все друдлы, которые можно увидеть на мультиметрах, и их разгадки - объяснения.
Рисунок 1. Обозначения на лицевой панели мультиметра
Эти обозначения следует выучить наизусть, как таблицу умножения, и никогда не забывать, поскольку они помогут не только правильно пользоваться мультиметром, получать правильные результаты измерений, но и уберегут прибор от выхода из строя при неправильном пользовании.
Несколько слов о подключении мультиметра к измеряемой цепи
Все мультиметры комплектуются измерительными щупами, причем, у всех моделей приборов они одни и те же: на одном конце однополюсная вилка для подключения к мультиметру, на другом измерительный щуп, не очень, правда, удобной конструкции. Щупы, как правило, красного и черного цвета, что позволяет соблюдать полярность подключения. Лучше всего это сделать, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2. Подключение измерительных щупов к мультиметру
Но, если разобраться, то соблюдение полярности не особо и нужно. При измерении переменного напряжения полярность подключения прибора роли вообще не играет, результат будет одним и тем же. При измерении постоянных напряжений, если полярность перепутана, на дисплее перед значением напряжения или тока просто появится знак «-», величина же напряжения будет правильной.
И все же, измерительные щупы лучше подключить так, как показано на рисунке 2: черный щуп в гнездо с надписью «COM» (общий), а красный в гнездо расположенное выше, что позволит проводить все измерения, кроме измерения токов на пределе 10A, что приходится делать не слишком часто.
Особенно следует соблюдать полярность подключения щупов в режиме «прозвонки» полупроводников: на красном щупе будет присутствовать плюсовое напряжение омметра, что позволит правильно подключить исследуемую деталь. Подробнее о проверке полупроводников будет рассказано чуть ниже. Подключение щупов для проверки диода показано на рисунке 3.
Рисунок 3. На красном щупе «плюс» омметра
Провода в измерительных щупах крепятся только пайкой, а на выходе из пластмассовых наконечников свободно болтаются и мотаются, а со временем отматываются совсем и вылетают. Чтобы этого не произошло, следует укрепить провода в щупах с помощью или изоленты.
Маленькое замечание
Нетрудно видеть, что в режиме омметра плюсовое напряжение присутствует на красном щупе, равно как и . Если придется пользоваться стрелочным тестером, то следует запомнить, что в этом случае плюс омметра будет на щупе, который является «минусом» в режиме измерения постоянных напряжений. Но вернемся к современному мультиметру.
Измерение токов
Для измерения «больших» токов придется переключить красный щуп в гнездо с надписью 10A. Около этого гнезда можно увидеть предупредительную надпись, гласящую о том, что этот предел не защищен предохранителем, и измерения можно производить всего 10 секунд, после чего делать перерыв на 15 минут. Почему?
Чтобы правильно ответить на этот вопрос не поленимся открыть прибор, что приходится делать, просто для замены батарейки. На рисунке 4 показан фрагмент платы мультиметра.
Рисунок 4. Входные гнезда мультиметра
На рисунке показан небольшой фрагмент печатной платы мультиметра, а именно три входных гнезда. Верхнее, как раз для измерения тока 10A, нижнее - общий, среднее гнездо для всех остальных измерений. Толстая проволочная скоба слева, это как раз и есть измерительный шунт предела 10A. Диаметр проволоки не менее 1,5 мм, что позволяет надеяться, что она выдержит ток 10 и более ампер достаточно долго, а не 10 секунд, о которых предупреждается на корпусе прибора. Тогда еще одно почему?
Дело в том, что штатные измерительные щупы внутри себя содержат очень даже тонкий провод, вот к нему-то и относится предупредительная надпись. Автору статьи довелось быть очевидцем, но не исполнителем, как мультиметр, включенный на десятиамперный диапазон, воткнули в розетку! Раздался средней силы взрыв, прибор уже был оплакан, и почти похоронен.
Но после детальной проверки оказалось, что бабахнули только щупы, а сам прибор остался цел и невредим: тонюсенький проводок внутри измерительных щупов сработал как предохранитель. Поэтому, если потребуется длительное наблюдение за токами в пределах 5…10A, достаточно просто штатные щупы заменить на более «крепкие».
Мультиметры бюджетных серий DT83X могут измерять только постоянные токи, режима измерения переменных токов в них просто нет. Да, как-то не всегда он нужен, хотя более дорогие модели переменный ток, конечно же, меряют. Наибольший предел измерения тока ни много ни мало 20A! А комплектуются эти приборы теми же измерительными щупами.
На рисунке 4 виден плавкий предохранитель, который защищает мультиметр на пределах измерения токов 2000µ, 20m, 200m. Так что не надо удивляться, если на этих пределах мультиметр не хочет мерить ток, а сразу снимать заднюю крышку и смотреть предохранитель.
В правом верхнем углу рисунка находится четверть какого-то светлого кружка. Это часть пьезоизлучателя, того самого, который пищит в режиме прозвонки. Именно от этого «звонка» и говорят, что надо «прозвонить» схему.
Что значит «прозвонить»
Те, кто пользовался стрелочными тестерами, знают, что прежде, чем приступить к измерению сопротивлений, надо установить стрелку на ноль шкалы. Для этого просто соединить между собой измерительные щупы и покрутить соответствующую ручку.
Хотя у цифровых мультиметров ноль выставлять не требуется, но соединять щупы все равно приходится: это еще одно хорошее правило пользования прибором. Тем самым проверяется в первую очередь целостность щупов (штатные щупы обрываются очень часто), а заодно и ноль шкалы. Если мультиметр находится в режиме «прозвонки» (как показано на рисунке 5), раздается звуковой сигнал.
Рисунок 5. Мультиметр в режиме «прозвонки»
Звуковой сигнал раздается лишь в том случае, если сопротивление между измерительными щупами не превышает 47…50Ω. Это свойство используется при проверке целостности проводников и дорожек на печатных платах. С режимом прозвонки проводов совмещен и режим проверки полупроводников.
Если входные щупы не замкнуты, или в исследуемой схеме обрыв, или проверяемый диод включен в обратной полярности, на дисплее мультиметра высвечивается 1, как показано на рисунке 6.
Рисунок 6. Мультиметр показывает обрыв
То же самое можно увидеть на дисплее, если попытаться сопротивление 200КОм измерить на пределе 200Ом. Другими словами измеряемое сопротивление выше, чем предел измерения, прибор «думает», что цепь разорвана.
Такая же картина будет, если напряжение 24В измерять на диапазоне 20, - прибор зашкалил. Только не надо на диапазон 20 подавать напряжение вольт 100…200, поскольку прибор может не выдержать такого издевательства и просто сгорит.
Измерение сопротивлений
Пока не ушли далеко от рисунка 5, рассмотрим, как измерить сопротивление резисторов или высокоомных проводников. Для переключения в режим измерения сопротивлений достаточно повернуть переключатель режимов работы по часовой стрелке, где имеется несколько пределов.
Первые два предела содержат символ Ω, что говорит о том, что цифры на дисплее покажут величину сопротивления в Омах. На пределе 200Ω можно измерить сопротивление резисторов величиной до 200Ω, предел 2000Ω предназначен для измерения сопротивлений до 2КОм.
Если на измеряемом резисторе маркировка 1К5, то прибор покажет 1350…1650 Ω, сказывается допуск резистора ±10%. Об этом надо помнить при измерении сопротивлений.
Остальные три предела содержат букву k (хотя должно быть K), и результат измерений получится в килоомах. Предел 2000k позволяет измерить сопротивления до 2MΩ, результат измерения показывается в килоомах.
При измерении резистора с номиналом 1MΩ на дисплее можно увидеть результат 995…1000, опять же сказывается допуск. Резистор с номиналом 560K покажет 560.
Если же на этом пределе измерять резистор 5K6, то на индикаторе будет только 5, - дробная часть числа просто отбрасывается. Более точных результатов в этом случае можно достичь, если проводить измерения на пределе 20K: на дисплее индицируется 5,61. Поэтому всегда надо выбирать предел, обеспечивающий более точный результат.
Если при измерении токов и напряжений измерения рекомендуется начинать с максимального предела из опасений сжечь прибор, то при измерении сопротивлений следует действовать как раз наоборот, начиная измерения с самого меньшего предела. Почему? Все достаточно просто.
Предположим, что установлен предел измерения сопротивлений 200Ω, а сопротивление измеряемого резистора (будем считать, что оно нам неизвестно) 51КОм. Совершенно очевидно, что пределы 200Ω, 2000Ω, 20k маловаты для измерения такого сопротивления, и на дисплее покажется единица (рис. 6). И только, когда произойдет переключение на предел 200k, получится достоверный результат. Дальнейшее переключение пределов уже не потребуется.
Проверка диодов и транзисторов
Проводится в режиме «прозвонки», как показано на рисунке 5. Для примера на рисунке 7 показано подключение низкочастотного 1N4007 (прямой ток 1А, обратное напряжение 1000В).
Рисунок 7. Проверка выпрямительного диода в прямом направлении
Широкое светлое кольцо на правом конце диода, как правило, символизирует вывод катода, таким образом, щупы подключены в проводящем направлении. При этом на дисплее высвечивается прямое падение напряжения на , что соответствует полупроводникам на основе кремния. Результат показан на рисунке 8.
Рисунок 8. Прозвонка диода в прямом направлении
Если таким же образом прозвонить диод с барьером Шоттки, то результат получится несколько иной.
Рисунок 9. Прямое падение напряжения на диоде с барьером Шоттки
Если щупы поменять местами, то диод окажется включенным в обратном направлении, на дисплее появится единица, как на рисунке 6. Такие результаты получаются, если диод исправен. Но возможны и еще два варианта.
Если при подключении щупов прибор запищит, раздастся звуковой сигнал, то диод просто замкнут накоротко, или пробит. При переключении щупов в обратную полярность, звуковой сигнал, скорее всего, не прекратится.
Другой вариант, - независимо от направления включения щупов на дисплее высвечивается единица. В этом случае говорят, что диод находится в обрыве, или попросту сгорел, что называется, до дыр. В точности также при прозвонке мультиметром ведут себя p-n переходы транзисторов. Проверить их ничуть не сложнее, чем отдельный диод.
Как проверить биполярный транзистор
При прозвонке транзистора мультиметром следует рассматривать не как усилительный прибор со всеми присущими ему свойствами, а как последовательно соединенные, к тому же встречно диоды, как показано на рисунке 10.
Рисунок 10. Транзистор, как последовательно соединенные диоды. Схема для прозвонки
Теперь к выводу базы надо подключить красный (плюсовой) вывод омметра, а черным коснуться по очереди выводов эмиттера и коллектора, показания будут такими же, как при прозвонке диода в прямом направлении. Процесс измерения и результат показаны на рисунках 11 и 12.
Рисунок 11. Зажимы «крокодил» всегда помогут
Рисунок 12. На дисплее показывается падение напряжения на p-n переходах транзистора при прямом включении омметра
Если вместо красного щупа к базе подключить черный, то переходы сместятся в обратном направлении, закроются, и на дисплее появится единица, как будто при обрыве. Именно так ведет себя при проверке исправный транзистор.
Но может случиться, что при прозвонке p-n перехода раздастся звуковой сигнал, или высветится единица при любом направлении включения измерительных щупов. Это говорит о том, что транзистор неисправен.
Даже при исправном поведении коллекторного и эмиттерного переходов судить об исправности транзистора еще рано. Следует не забыть прозвонить в обоих направлениях выводы К-Э. В любом направлении на дисплее должна показаться все та же единица. Но иногда случается, что даже при исправных переходах Б-Э, Б-К выводы К-Э замкнуты накоротко и слышится звуковой сигнал.
