Какие приборы способны измерить напряжение в электрической цепи


Прибор для измерения напряжения. Как измерить напряжение мультиметром

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Основной единицей измерения электрического напряжения является вольт. В зависимости от величины напряжение может измеряться в вольтах (В), киловольтах (1 кВ = 1000 В), милливольтах (1 мВ = 0,001 В), микровольтах (1 мкВ = 0,001мВ = 0,000001 В). На практике, чаще всего, приходится сталкиваться с вольтами и милливольтами.

Существует два основных вида напряжений – постоянное и переменное. Источником постоянного напряжения служат батареи, аккумуляторы. Источником переменного напряжения может служить, например, напряжение в электрической сети квартиры или дома.

Для измерения напряжения используют вольтметр. Вольтметры бывают стрелочные (аналоговые) и цифровые.

На сегодняшний день стрелочные вольтметры уступают пальму первенства цифровым, так как вторые более удобны в эксплуатации. Если при измерении стрелочным вольтметром показания напряжения приходится вычислять по шкале, то у цифрового результат измерения сразу высвечивается на индикаторе. Да и по габаритам стрелочный прибор проигрывает цифровому.

Но это не значит, что стрелочные приборы совсем не применяются. Есть некоторые процессы, которые цифровым прибором увидеть нельзя, поэтому стрелочные больше применяются на промышленных предприятиях, лабораториях, ремонтных мастерских и т.п.

На электрических принципиальных схемах вольтметр обозначается кружком с заглавной латинской буквой «V» внутри. Рядом с условным обозначением вольтметра указывается его буквенное обозначение «PU» и порядковый номер в схеме. Например. Если вольтметров в схеме будет два, то около первого пишут «PU 1», а около второго «PU 2».

При измерении постоянного напряжения на схеме указывается полярность подключения вольтметра, если же измеряется переменное напряжение, то полярность подключения не указывается.

Напряжение измеряют между двумя точками схемы: в электронных схемах между плюсовым и минусовым полюсами, в электрических схемах между фазой и нулем. Вольтметр подключают параллельно источнику напряжения или параллельно участку цепи — резистору, лампе или другой нагрузке, на которой необходимо измерить напряжение:

Рассмотрим подключение вольтметра: на верхней схеме напряжение измеряется на лампе HL1 и одновременно на источнике питания GB1. На нижней схеме напряжение измеряется на лампе HL1 и резисторе R1.

Перед тем, как измерить напряжение, определяют его вид и приблизительную величину. Дело в том, что у вольтметров измерительная часть рассчитана только для одного вида напряжения, и от этого результаты измерений получаются разными. Вольтметр для измерения постоянного напряжения не видит переменное, а вольтметр для переменного напряжения наоборот, постоянное напряжение измерить сможет, но его показания будут не точными.

Знать приблизительную величину измеряемого напряжения также необходимо, так как вольтметры работают в строго определенном диапазоне напряжений, и если ошибиться с выбором диапазона или величиной, прибор можно повредить. Например. Диапазон измерения вольтметра составляет 0…100 Вольт, значит, напряжение можно измерять только в этих пределах, так как при измерении напряжения выше 100 Вольт прибор выйдет из строя.

Помимо приборов, измеряющих только один параметр (напряжение, ток, сопротивление, емкость, частота), существуют многофункциональные, в которых заложено измерение всех этих параметров в одном приборе. Такой прибор называется тестер (в основном это стрелочные измерительные приборы) или цифровой мультиметр.

На тестере останавливаться не будем, это тема другой статьи, а сразу перейдем к цифровому мультиметру. В основной своей массе мультиметры могут измерять два вида напряжения в пределах 0…1000 Вольт. Для удобства измерения оба напряжения разделены на два сектора, а в секторах на поддиапазоны: у постоянного напряжения поддиапазонов пять, у переменного — два.

У каждого поддиапазона есть свой максимальный предел измерения, который обозначен цифровым значением: 200m, 2V, 20V, 200V, 600V. Например. На пределе «200V» измеряется напряжение, находящееся в диапазоне 0…200 Вольт.

Теперь сам процесс измерения.

1. Измерение постоянного напряжения.

Вначале определяемся с видом измеряемого напряжения (постоянное или переменное) и переводим переключатель в нужный сектор. Для примера возьмем пальчиковую батарейку, постоянное напряжение которой составляет 1,5 Вольта. Выбираем сектор постоянного напряжения, а в нем предел измерения «2V», диапазон измерения которого составляет 0…2 Вольта.

Измерительные щупы должны быть вставлены в гнезда, как показано на нижнем рисунке:

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

Плюсовым щупом касаемся положительного полюса батарейки, а минусовым — отрицательного. Результат измерения 1,59 Вольта сразу виден на индикаторе мультиметра. Как видите, все очень просто.

Теперь еще нюанс. Если на батарейке щупы поменять местами, то перед единицей появится знак минуса, сигнализирующий, что перепутана полярность подключения мультиметра. Знак минуса бывает очень удобен в процессе наладке электронных схем, когда на плате нужно определить плюсовую или минусовую шины.

Ну а теперь рассмотрим вариант, когда величина напряжения неизвестна. В качестве источника напряжения оставим пальчиковую батарейку.

Допустим, мы не знаем напряжение батарейки, и чтобы не сжечь прибор измерение начинаем с самого максимального предела «600V», что соответствует диапазону измерения 0…600 Вольт. Щупами мультиметра касаемся полюсов батарейки и на индикаторе видим результат измерения, равный «001». Эти цифры говорят о том, что напряжения нет или его величина слишком мала, или выбран слишком большой диапазон измерения.

Опускаемся ниже. Переключатель переводим в положение «200V», что соответствует диапазону 0…200 Вольт, и щупами касаемся полюсов батарейки. На индикаторе появились показания равные «01,5». В принципе этих показаний уже достаточно, чтобы сказать, что напряжение пальчиковой батарейки составляет 1,5 Вольта.

Однако нолик, стоящий впереди, предлагает снизиться еще на предел ниже и точнее измерить напряжение. Снижаемся на предел «20V», что соответствует диапазону 0…20 Вольт, и снова производим измерение. На индикаторе высветились показания «1,58». Теперь можно с точностью сказать, что напряжение пальчиковой батарейки составляет 1,58 Вольта.

Вот таким образом, не зная величину напряжения, находят ее, постепенно снижаясь от высокого предела измерения к низкому.

Также бывают ситуации, когда при измерении в левом углу индикатора высвечивается единица «1». Единица сигнализирует о том, что измеряемое напряжение или ток выше выбранного предела измерения. Например. Если на пределе «2V» измерить напряжение равное 3 Вольта, то на индикаторе появится единица, так как диапазон измерения этого предела всего 0…2 Вольта.

Остался еще один предел «200m» с диапазоном измерения 0…200 mV. Этот предел предназначен для измерения совсем маленьких напряжений (милливольт), с которыми иногда приходится сталкиваться при наладке какой-нибудь радиолюбительской конструкции.

2. Измерение переменного напряжения.

Процесс измерения переменного напряжения ни чем не отличается от измерения постоянного. Отличие состоит лишь в том, что для переменного напряжения соблюдать полярность щупов не требуется.

Сектор переменного напряжения разбит на два поддиапазона 200V и 600V. На пределе «200V» можно измерять, например, выходное напряжение вторичных обмоток понижающих трансформаторов, либо любое другое находящееся в диапазоне 0…200 Вольт. На пределе «600V» можно измерять напряжения 220 В, 380 В, 440 В или любое другое находящееся в диапазоне 0…600 Вольт.

В качестве примера измерим напряжение домашней сети 220 Вольт. Переводим переключатель в положение «600V» и щупы мультиметра вставляем в розетку. На индикаторе сразу появился результат измерения 229 Вольт. Как видите, все очень просто.

И еще один момент.Перед измерением высоких напряжений ВСЕГДА лишний раз убеждайтесь в исправности изоляции щупов и проводов вольтметра или мультиметра, а также дополнительно проверяйте выбранный предел измерения. И только после всех этих операций производите измерения. Этим Вы убережете себя и прибор от неожиданных сюрпризов.

А если что осталось не понятно, то посмотрите видеоролик, где показано измерение напряжения и силы тока с помощью мультиметра.

Как Вы убедились, измерить напряжение мультиметром не так уж и сложно. Главное понимать что, где и как. И в заключении хочу предложить Вам прочитать статью прибор для измерения силы тока, как измерить силу тока мультиметром. Удачи!

sesaga.ru

Измерение тока. Виды и приборы. Принцип измерений и особенности

Нагрузка в электрической цепи характеризуется силой тока, измерение тока в амперах. Силу тока иногда приходится измерять для проверки допустимой величины нагрузки на кабель. Для прокладки электрической линии применяются кабели разного сечения. Если кабель работает с нагрузкой выше допустимой величины, то он нагревается, а изоляция постепенно разрушается. В результате это приводит к короткому замыканию и замене кабеля.

Измерение тока рекомендуется делать в следующих случаях:

  • После прокладки нового кабеля необходимо измерить проходящий через него ток при всех работающих электрических устройствах.
  • Если к старой электропроводке подключена дополнительная нагрузка, то также следует проверить величину тока, которая не должна превышать допустимые пределы.
  • При нагрузке, равной верхнему допустимому пределу, проверяется соответствие тока, протекающего через электрические автоматы. Его величина не должна превышать номинальное значение рабочего тока автоматов. В противном случае автоматический выключатель обесточит сеть из-за перегрузки.
  • Измерение тока также необходимо для определения режимов эксплуатации электрических устройств. Измерение токовой нагрузки электродвигателей выполняется не только для проверки их работоспособности, но и для выявления превышения нагрузки выше допустимой, которая может возникнуть из-за большого механического усилия при работе устройства.
  • Если измерить ток в цепи работающего обогревателя, то он покажет исправность нагревательных элементов.
  • Работоспособность теплого пола в квартире также проверяется измерением тока.
Мощность тока

Кроме силы тока, существует понятие мощности тока. Этот параметр определяет работу тока, выполненную в единицу времени. Мощность тока равна отношению выполненной работы к промежутку времени, за которое эта работа была выполнена. Обозначают буквой «Р» и измеряют в ваттах.

Мощность рассчитывается путем перемножения напряжения сети на силу тока, потребляемого подключенными электрическими устройствами: Р = U х I. Обычно на электроприборах указывают потребляемую мощность, с помощью которой можно определить ток. Если ваш телевизор имеет мощность 140 Вт, то для определения тока делим эту величину на 220 В, в результате получаем 0,64 ампера. Это значение максимального тока, на практике ток может быть меньше при снижении яркости экрана или других изменениях настроек.

Измерение тока приборами

Для определения потребления электрической энергии с учетом эксплуатации потребителей в разных режимах, необходимы электрические измерительные приборы, способные выполнить измерение параметров тока.

  • Амперметр. Для измерения величины тока в цепи используют специальные приборы, называемые амперметрами. Они включаются в измеряемую цепь по последовательной схеме. Внутреннее сопротивление амперметра очень мало, поэтому он не влияет на параметры работы цепи.Шкала амперметра может быть размечена в амперах или других долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Существует несколько видов амперметров: электронные, механические и т.д.

  • Мультиметр является электронным измерительным прибором, способным измерить различные параметры электрической цепи (сопротивление, напряжение, обрыв проводника, пригодность батарейки и т.д.), в том числе и силу тока. Существуют два вида мультиметров: цифровой и аналоговый. В мультиметре имеются различные настройки измерений.

Порядок измерения силы тока мультиметром
  • Выяснить, какой интервал измерения вашего мультиметра. Каждый прибор рассчитан на измерение тока в некотором интервале, который должен соответствовать измеряемой электрической цепи. Наибольший допустимый ток измерения должен быть указан в инструкции.
  • Выбрать соответствующий режим измерений. Многие мультиметры способны работать в разных режимах, и измерять разные величины. Для замеров силы тока нужно переключиться на соответствующий режим, учитывая вид тока (постоянный или переменный).
  • Установить на приборе необходимый интервал измерений. Лучше установить верхний предел силы тока несколько выше предполагаемой величины. Снизить этот предел можно в любое время. Зато будет гарантия, что вы не выведете прибор из строя.
  • Вставить измерительные штекеры проводов в гнезда. В комплекте прибора имеются два провода со щупами и разъемами. Гнезда должны быть отмечены на приборе или изображены в паспорте.

  • Для начала измерения необходимо подключить мультиметр в цепь. При этом следует соблюдать правила безопасности и не касаться токоведущих частей незащищенными частями тела. Нельзя проводить измерения во влажной среде, так как влага проводит электрический ток. На руки следует надеть резиновые перчатки. Чтобы разорвать цепь для проведения измерений, следует разрезать проводник и зачистить изоляцию на обоих концах. Затем подсоединить щупы мультиметра к зачищенным концам провода и убедиться в хорошем контакте.
  • Включить питание цепи и зафиксировать показания прибора. В случае необходимости откорректировать верхний предел измерений.
  • Отключить питание цепи и отсоединить мультиметр.
  • Измерительные клещи. Если необходимо произвести измерение тока без разрыва электрической цепи, то измерительные клещи будут отличным вариантом для выполнения этой задачи. Этот прибор выпускают нескольких видов, и разной конструкции. Некоторые модели могут измерять и другие параметры цепи. Пользоваться измерительными токовыми клещами очень удобно.

Способы измерения тока

Для измерения силы тока в электрической цепи, необходимо один вывод амперметра или другого прибора, способного измерять силу тока, подключить к положительной клемме источника тока или блока питания, а другой вывод к проводу потребителя. После этого можно измерять силу тока.

При измерениях необходимо соблюдать аккуратность, так как при размыкании действующей электрической цепи может возникнуть электрическая дуга.

Для измерения силы тока электрических устройств, подключаемых непосредственно к розетке или кабелю бытовой сети, измерительный прибор настраивается на режим переменного тока с завышенной верхней границей. Затем измерительный прибор подключают в разрыв провода фазы.

Все работы по подключению и отключению допускается производить только в обесточенной цепи. После всех подключений можно подавать питание и измерять силу тока. При этом нельзя касаться оголенных токоведущих частей, во избежание поражения электрическим током. Такие методы измерения неудобны и создают определенную опасность.

Значительно удобнее проводить измерения токоизмерительными клещами, которые могут выполнять все функции мультиметра, в зависимости от исполнения прибора. Работать такими клещами очень просто. Необходимо настроить режим измерения постоянного или переменного тока, развести усы и охватить ими фазный провод. Затем нужно проконтролировать плотность прилегания усов между собой и измерить ток. Для правильных показаний необходимо охватывать усами только фазный провод. Если охватить сразу два провода, то измерения не получится.

Токоизмерительные клещи служат только для замеров параметров переменного тока. Если их использовать для измерения постоянного тока, то усы сожмутся с большой силой, и раздвинуть их можно будет только, отключив питание.

Похожие темы:

electrosam.ru

Измерение напряжения на различных участках электрической цепи

Напряжение — один из ключевых параметров электрической цепи. Измерение напряжения на различных участках электрической цепи даёт представление о происходящих процессах и режимах работы схемы. Кроме того, зная величину напряжения, можно вычислить другие характеристики, такие как ток, сопротивление, мощность.

Приборы

Измерения производят с помощью вольтметра или комбинированного прибора — мультиметра в соответствующем режиме. В настоящее время электромеханические стрелочные приборы повсеместно вытеснены электронными и практически вышли из употребления. Ещё один вариант — электронный измерительный блок, подключаемый к компьютеру. Далее, для наглядности будем использовать пример простейших, широко распространённых моделей электронных мультиметров.

Измерение напряжения

  1. Вставляем щупы в гнёзда, обозначенные символами: «СОМ» сommon (общий провод) — черный щуп; «VΩ» — красный щуп.
  2. Поворотным переключателем устанавливаем режим работы и предел измерения: «V-» или «V DC» — режим работы с постоянным U; «V~» или «V AC» — режим работы с переменным U.

Предел устанавливается уровнем выше, чем предполагаемое измеряемое напряжение. Например, если вы предполагаете, что напряжение выше 20, но ниже 200В, то следует установить переключатель напротив 200В. В ситуации, когда параметры цепи неизвестны, лучше начать с максимального предела. Неправильный выбор предела, при слишком большой разнице установленного и фактического U, может привести к выходу вольтметра из строя. Модели с автоматическим пределом, как у прибора, изображённого справа, выбор предела осуществляется самим прибором автоматически.

Установка щупов по цветам не имеет физического смысла, щупы одинаковые. Так делается потому, что традиционно черный цвет считается проводом отрицательной полярности (минус), красный — положительной (плюс). При соблюдении этой условности проще ориентироваться в показаниях. Если дисплей прибора перед показанием не содержит знак «-», значит полярность соответствует цветам проводов, как указано выше.

Вольтметр обладает высоким входным сопротивлением, поэтому подключается параллельно источнику питания или измеряемому участку схемы

Дисплей прибора покажет:

  • рисунок 1 — напряжение источника питания;
  • рисунок 2 — падение напряжения на участке цепи.

Напряжение в разных участках цепи

Если схема достаточно сложная, то в разных её участках напряжения и токи будут иметь различные значения. Измерить напряжение на разных участках электрической цепи можно подключая вольтметр параллельно измеряемому участку или относительно общего провода. Это может быть одна или несколько нагрузок, соединённых последовательно или параллельно в различных сочетаниях.

Напряжение будет измерено между теми двумя точками, куда подключены щупы прибора.

C помощью вольтметра, можно косвенно измерить и вычислить другие электрические величины, ток, сопротивление, мощность.

Состояние контакта

Бывает так, что нужно понять, замкнут или разомкнут контакт реле или выключателя, при том что сам контакт увидеть нельзя и нет возможности отключить питание. Сделать это поможет вольтметр. По схеме на рисунке слева вольтметр подключен параллельно контакту, состояние которого нам нужно понять.

  • Если контакт разомкнут, его сопротивление очень большое, оно значительно превышает сопротивление нагрузки. Падение напряжения на этом участке велико, вольтметр покажет наличие напряжения.
  • Если контакт замкнут, сопротивление этого участка равно нулю, оно гораздо ниже сопротивления нагрузки. Падение напряжения отсутствует, показания прибора нулевые.

Второй вариант на рисунке справа: вольтметр подключен параллельно нагрузке и показывает:

  • нулевые значения, когда контакт разомкнут;
  • ненулевые значения когда замкнут.

Данный метод одинаково применим для схем с источником питания постоянного, или переменного напряжения.

Все приведённые схемы содержат гальванический элемент постоянного тока в качестве источника питания. Это сделано для упрощения. Вместо гальванического элемента может быть использован источник переменного тока, отличие будет только в положении переключателя режимов мультиметра для измерения переменного напряжения «V ~» или «V AC».

Зная как измерить напряжение на разных участках цепи, можно получить представление о работе схемы, найти неисправности, увидеть недостатки, правильно подобрать компоненты. Так же как краски на картине, напряжение, ток и сопротивление отражают суть и смысл электрической схемы, формируют картину процессов, происходящих в этой схеме или в отдельном её участке.

Читайте также:

electroadvice.ru

Напряжение в цепи электрического тока: определение и суть физической величины, расчёт и измерение

Электричеством пользуются везде, и оно «было всегда» для подавляющего большинства людей. Но вряд ли многие задумывались о природе этого явления. Среди основных электрических терминов наиболее сложными для понимания, несмотря на кажущуюся их простоту, являются «разность потенциалов» и «напряжение в цепи».

  • Понятие потенциала
  • Гидравлическая модель
  • Измерения в цепи

Для того чтобы электроны прошли по цепи, необходима энергия, способная привести их в движение по электрическому контуру. Например, в случае со статическим электричеством — это сила, производимая дисбалансом электрического заряда в предметах.

Школьный опыт с натиранием эбонитовой палочки об шерсть иллюстрирует создание избытка электронов в эбоните (отрицательный заряд) и дефицит электронов в шерсти (положительный заряд) при затратах механической энергии на натирание.

Между изолированными электродами этот дисбаланс проявляется лишь в притяжении наэлектризованных предметов друг к другу. Если же их соединить проводником, то электроны пойдут через него от эбонита к шерсти, компенсируя дефицит.

Это и есть электрический ток в цепи, а степень электризации тел есть величина, называемая потенциалом. Упрощённо для понимания того, что называется напряжением, можно рассматривать эту величину как разницу потенциалов между предметами.

Гидравлическая модель

Процесс получения зарядов в натираемых друг об друга материалах аналогичен наполнению бака воды на высоте из свободного резервуара. В сравнении с зеркалом открытого бассейна ёмкость с водой, расположенную выше, можно рассматривать как аккумулятор энергии. Гравитационные силы наделяют воду на возвышении потенциальной способностью опустошить бак при разгерметизации. Если соединить трубой описываемые ёмкости, вода под действием тяжести создаст поток в ней, освобождая энергию, накопленную от предварительной закачки, вверх.

Подобно неподвижной жидкости в высоком резервуаре, энергия, накопленная в натёртых предметах, называется потенциальной — она имеет возможность (потенциал) быть реализованной движением электронов по проводнику.

В случае со статическим электричеством то, что называется напряжением, можно выразить так: это единица работы, необходимая для перемещения единицы заряда из одного места в другое с преодолением силы, которая пытается сохранить потенциалы уравновешенными.

Мера потенциальной энергии (необходимой работы) на единицу заряда для перемещения его по проводнику — так будет выглядеть описание того, что такое напряжение как определение, применимое к электрическим цепям.

Перечень физических величин, которыми описывают явление напряжения:

  • разность потенциалов — измеряется в вольтах (В);
  • электрический заряд — Кулон (Кл);
  • работа по перемещению заряда — Джоуль (Дж).

Для электрических цепей с гальваническими источниками питания, сетей переменного напряжения или электростатических явлений нет разницы, в чём измеряется электрическое напряжение. Во всех случаях показатель рассматривается как разность потенциалов и определяется в вольтах. Единицу измерения можно представить так: 1В=1Дж/1Кл. Прибор для измерения напряжения называют вольтметром.

Измерения в цепи

Питание во внешнем контуре создаётся источником, выполняющим функцию насоса (в аналогии с водяными резервуарами). Оно принудительно обеспечивается работой электрического поля во внутренней цепи в результате преобразования химических реакций в гальванических элементах или механической энергии в генераторах.

Во внешних электрических цепях движение заряда происходит естественным образом между потенциалами и сопровождается потерями энергии на обеспечение этого движения.

В этой связи источник постоянного питания должен непрерывно поставлять необходимую энергию на поддержание разности потенциалов на двух концах внешней цепи, создавая высокое электрическое давление (по аналогии с гидравлическим примером).

Когда заряд перемещается через внешний контур, он сталкивается с различными элементами схемы, каждый из которых является устройством по преобразованию энергии. Это могут быть лампочки, двигатели, нагревательные элементы. Например, в лампе накаливания энергия электрического потенциала превращается в световое и тепловое излучение. Таким образом, происходит потеря потенциала, то есть он будет различен до нагрузки (лампа) и после неё. Потери электрического потенциала при прохождении через элементы контура называют падением напряжения. Это один из важнейших показателей для контроля работы приборов в цепи.

Перечень основных законов и формул электрического напряжения, описывающих явление в цепях, выглядит так:

  • Формула расчёта напряжения: U=A/q, где q — заряд (Кл), A — работа по перенесению заряда (Дж).
  • Закон Ома: U=IR, где I — сила тока в цепи, R — сопротивление проводника, на концах которого замеряется напряжение.
  • Разность потенциалов на последовательных элементах цепи: U=U1+U2+U3+…+Un.

Важно понимать, что напряжение ни в коем случае не может быть мерой тока. Разность потенциалов и электрический ток — два почти не связанных явления. Теоретически, возможно создать ток без напряжения путём короткого замыкания в вакууме, а обратным примером может служить обычный заряженный конденсатор. Предположение о том, что ток имеет напряжение, — распространённое заблуждение. Это стоит помнить для понимания физики описываемых явлений.

220v.guru


Смотрите также