Измеритель напряжения переменного тока. Правила измерения переменного и постоянного тока мультиметром

Рисунок 8.1-Измерение постоянного тока магнитоэлектрическим прибором

Применение совместно с магнитоэлектрическим прибором шунта (рис. 8.1,б) позволяет определять токи, превышающие 500 мкА, т. е. расширить предел измерений. Шунт имеет сравнительно малое, точно подобранное сопротивление R ш, подключается параллельно прибору и последовательно в цепь измеряемого тока. При этом измеряемый ток I изм разветвляется на две неравные части: большая часть проходит через шунт, а меньшая ‒ через прибор, вызывая отклонение указателя. При полном отклонении указателя измеряемый ток достигает предельного значения

Iизм = I пред = I ш + I и ,

Iш = I пред ‒ I и ,

Падения напряжений на выводах шунта и измерительного прибора равны и составляют

Uи = I и ∙R к = I ш ∙ Rш Таким образом, сопротивление шунта

Rш = I и∙ R к/(I пред ‒ I и) . (8.1)

Следовательно, для расчета сопротивления шунта необходимо знать ток полного отклонения I и и сопротивление R к измерительного прибора и выбрать предел измеряемого тока

I пред.

Измерение постоянного напряжения магнитоэлектрическим прибором Магнитоэлектрический прибор включают параллельно участку цепи, на котором действует измеряемое напряжение U изм (рис. 8.2, а). Увеличение этого напряжения до U и вызы­вает возрастание показаний до полного отклонения указателя, следовательно, прибор является милливольтметром с пределом измерений U и. Включение прибора вызывает некоторое умень­шение напряжения, поскольку уменьшается сопротивление участка цепи R уч из-за его шунтирования сопротивлением R и прибора. Этим уменьшением напряжения можно пренебречь и считать, что при включении прибора напряжение не изменилось, если R к » R уч . Дополнитель­ная погрешность, вызванная влиянием включения прибора, равна

У = R уч/(R уч + Rи) (8.1)

Так, при R к = 2000 Ом дополнительная погрешность меньше 5% для участков цепи сопротивлением R уч = 100 Ом и ниже. В зависимости от чувствительности приборов их пределы измерений различны и обычно составляют 25‒200 мВ. Для прибора с параметрами: R к = 2000 Ом и I и = 50 мкА величина U и составит 100 мВ.

Рисунок 8.2-Измерение постоянного напряжения магнитоэлектрическим прибором

Применение совместно с магнитоэлектрическим прибором добавочного резистора R доб (рис. 8.2,6) позволяет измерять более высокие напряжения, т.е. расширить пределы измерений напряжений.

Добавочный резистор имеет сравнительно большое, точно подобранное сопротивление и включается последовательно магнитоэлектрическому прибору, который подключается па­раллельно исследуемому участку R уч . Измеряемое напряжение разделяется на две неравные части: большая часть падает на R доб, а меньшая вызывает отклонение указателя прибора. При полном отклонении указателя измеряемое напряжение достигает своего предельного значения

Uизм =U пред = U R+ U и

Поскольку через R доб и прибор проходит общий ток I и и падение напряжения на добавочном резисторе U R = I и ∙ R доб, соотношение напряжений U R И Uи равно соотношению сопротивлений R доб и R н, т. е.

U R /U и = I и ∙ R do6 / (I и ∙ R к) = R do6 / R к , откуда

R do6 = R к ∙(UR/Uи) Учитывая, что

U R = U пред ‒ U и и U и = I и ∙ R к

R do6 = (U пред / I и) ‒ R к (8.3)

В нашем случае для U пред = 1 В R доб =18 кОм.

Следовательно, для расчета добавочного резистора следует знать параметры I и и R к измерительного механизма и выбрать предел измеряемого напряжения U пред.

Важным параметром вольтметра является входное сопротивление R v = R к + R доб , которое определяют как отношение предела измеряемого напряжения к току полного отклонения, т.е. Rv = U п р ед/I и, поэтому в нашем случае R v = 20 кОм на пределе измерения 1 В. Следовательно, чем больше предел измерений, тем больше сопротивление R доб и входное сопротивление. Для получения больших входных сопротивлений желательно применять измерительные механизмы большой чувствительности, т. е. имеющие малый ток полного отклонения I и. В практике изме­рений для оценки вольтметра и расчета R доб удобно пользоваться удельным входным сопротивлением R/U = 1/I и. При этом входное сопротивление вольтметра определяют как про­изведение предела измерений на удельное входное сопротивление.

Точность показаний вольтметра зависит от точности подбора сопротивлений добавочных резисторов и их стабильности. В массовой измерительной аппаратуре широко используют непроволочные резисторы MЛT, OMЛT и др., общим недостатком которых является зависимость стабильности сопротивления от температуры, влажности и времени. Для уменьшения нестабильности сопротивления резисторы подвергают искусственному старению и тренировке, пропуская номинальный ток в течение нескольких часов. В вольтметрах повышенной точности используют прецизионные резисторы С2-14, С2-29 и более современные в керамическом герметизированном покрытом эмалью корпусе, имеющие номинальные сопротивления до 1 МОм с допустимыми отклонениями 0,1; 0,2... 2%, а также проволочные резисторы с допустимыми отклонениями 0,05; 0,1... 1%.

Для подбора сопротивления добавочного резистора к вольтметру прикладывают предельное напряжение и выбирают из нескольких резисторов тот, при котором указатель устанавливается на конечную отметку шкалы.

Для переменных токов и напряжений характерно изменение их значения с определенной периодичностью соответственно направления и полярности. Количество периодов в секунду, т.е. частота электрических колебаний, может быть различно: от долей герца до десятков гигагерц. К диапазону низких частот относят частоты от долей герца до 100 кГц, высоких - от 100 кГц до 30 МГц и сверхвысоких - от 30 МГц до 30 ГГц. Сверхвысокочастотный диапазон, в свою очередь подразделяют на поддиапазоны метровых (MB), дециметровых (ДМВ) и сантиметровых (СМВ) волн, граничные частоты которых соответственно составляют от 30 до 300 МГц, от 300 до 3000 МГц и от 3 ГГц до 30 ГГц.

Токи и напряжения промышленной частоты 50 Гц измеряют электромагнитными, электро- и ферродинамическими приборами, а также магнитоэлектрическими совместно с пре­образователями переменного тока в постоянный.

Токи и напряжения с частотой более 1 кГц в основном измеряют приборами выпрямительной системы ‒ магнитоэлектрическими с диодами. Приборы электромагнитной и электродинамической систем находят ограниченное применение, поскольку их частотная погрешность с увеличением частоты возрастает.

Токи высокой частоты измеряют термоэлектрическими приборами ‒ магнитоэлектри­ческими с термопреобразователями.

Напряжения высоких и низких частот измеряют электронными вольтметрами.

Оценить переменный ток и напряжение можно по их амплитудному I m и U m , среднеквадратичному, или действующему I д и U д, и средневыпрямленному I ср и U cp значениям. В электротехнике наиболее часто производят оценку по действующему значению.

При синусоидальной форме напряжения его действующее значение (рис. 8.3, а)

U д = U m /b = 0,707 U m ,

а средневыпрямленное при одно- и двухполупериодном выпрямлении (рис. 8.3, б)

U cp = U m /n = 0,318 U m и U c p = 2U m /n = 0,637 U m

(коэффициенты определены математически, исходя из условий равенства приведенных на рис. 8.3, а, б заштрихованных фигур и соответствующих им прямоугольников). Коэффициент формы К ф напряжения определяют как отношение действующего напряжения к средневыпрямленному и при синусоидальном напряжении

К ф = U д / U cp = 0,707 U m /0,637 U m = 1,11. При других формах напряжения он может иметь другие значения.

Рисунок 8.3-Действующее (а) и средневыпрямленное (б) переменные напряжения

синусоидальной формы

Действующие переменные токи и напряжения до 1 кГц измеряют электромагнитными
приборами, которые могут быть щитовыми или переносными. Щитовые амперметры и
вольтметры имеют один предел измерений, а переносные могут быть многопредельные, для
чего переключаются секции катушки измерительного механизма. Так, два предела измерений
можно получить, переключая две секции катушки с последовательного соединения на
параллельное. Для расширения пределов измерений однопредельных амперметров используют
измерительный трансформатор тока. Применение шунтов возможно только в

высокочувствительных приборах. Для расширения пределов измерений однопредельных вольтметров используют без‒реактивные добавочные резисторы или измерительный транс-форматор напряжения.

Кроме того, действующие переменные токи и напряжения измеряют электро-динамическими переносными амперметрами н вольтметрами с одним или несколькими пределами измерений. Неподвижную и подвижную катушки вольтметров и высо-кочувствительных амперметров соединяют последовательно, а низкочувствительных амперметров-параллельно. Расширяют пределы измерений однопредельных вольтметров и амперметров так же, как электромагнитных приборов. Широко используются амперметры на два предела измерений, которые получают последовательным или параллельным соединением неподвижной и подвижной катушек. Многопредельные вольтметры имеют несколько добавочных резистров, выполненных в виде намотки манганиновой проволоки на каркас из изоляционного материала.

При повышении частоты переменного тока реактивные сопротивления измерительных приборов изменяются и возникают резонансные явления. Например, амперметр, эквивалентная схема которого показана на рис. 8.4, имеет собственные индуктивность L A И емкость С A , а также емкости С между зажимами и корпусом, которые хотя и невелики, но оказывают влияние на высоких частотах. При этом емкостные сопротивления уменьшаются, а индуктивное ‒ возрастает, все большая часть измеряемого тока минует прибор и растет частотная по-грешность. Собственные индуктивность и емкость амперметра являются колебательным контуром, поэтому резонансные явления на частотах, близких к резонансной, значительно искажают показания. Таким образом, на высоких частотах следует использовать приборы, имеющие малые собственные емкости и индуктивности.

Для каждого конкретного прибора обычно указывается частотный диапазон, в котором его можно применять с наибольшей допустимой частотной погрешностью. При измерениях на ностоянном токе и переменном промышленной частоты 50 Гц место включения амперметра в цепь значения не имеет. При измерениях на высокой частоте следует включать амперметр в участки цепи, имеющие соединение на корпус (рис. 8.5), тогда действие емкости между одним зажимом и корпусом исключается, а вторая оказывается соединенной параллельно емкости прибора С А. При этом ток утечки незначителен, поскольку он возникает под действием весьма малой разности потенциалов между зажимами прибора.

Рисунок 8.5-Включение амперметра при измерениях на высокой частоте

При измерениях напряжений высоких частот основное влияние оказывает входная емкость С вх электронного вольтметра (рис. 8.6), шунтирующая его входное сопротивление R вх, а также собственная индуктивность подводящих проводов L пров. При возрастании частоты переменного тока уменьшается реактивное сопротивление входной емкости, возрастает ток утечки через нее, что вызывает снижение показаний вольтметра. Поскольку входные сопротивления вольтметров очень велики (порядка единиц и десятков мегаом), то даже небольшие входные емкости вызывают значительные частотные погрешности. Действительно, индуктивность подводящих проводов L пров и входная емкость С вх представляют собой последовательный колебательный контур, поэтому на высоких частотах, близких к резонансной, входное сопротивление вольтметра будет резко изменяться, вызывая частотную погрешность.

Рисунок 8.6-Эквивалентная схема входной части элегтронного вольтметра переменного тока

Для уменьшения частотной погрешности и расширения диапазона частот входную часть вольтметра конструируют так, чтобы снизить входную емкость и уменьшить длину подводя-щих проводов. В некоторых конструкциях вольтметров входной частью служит буферный по-вторитель напряжения, имеющий большое входное и малое выходное сопротивление, который монтируют в выносной головке, соединенной с прибором кабелем 0,5-1 м. Выносную головку приближают вплотную к объекту измерений, что резко снижает длину подводящих проводов. Такая конструкция позволяет расширить частотный диапазон до нескольких мегагерц. На более высоких частотах применяют вольтметры, в выносной головке которых смонтирован измерительный выпрямитель, который преобразует измеряемое переменное напряжение в постоянное, подаваемое по кабелю непосредственно в прибор на усилитель постоянного тока. Частотный диапазон таких вольтметров достигает сотен мегагерц.

Приборы выпрямительной системы

Основной частью приборов выпрямительной системы являются измерительные
выпрямители средневыпрямленного, действующего или амплитудного переменного

напряжения, которые состоят из одного или нескольких диодов и магнитоэлектрического
измерительного механизма. Измеряемое переменное напряжение выпрямляется

полупроводниковым или ламповым диодом, при этом в цепи измерительного механизма проходит постоянный ток, вызывающий отклонение его подвижной системы и указателя.

В настоящее время в электронных вольтметрах для этой цели используются кремниевые полупроводниковые диоды, выдерживающие прямые токи от единиц миллиампер до нескольких десятков ампер и обратные напряжения до тысячи вольт.. Характер проводимости полупроводникового диода можно определить с помощью вольтамперной характеристики (рис. 8.7), из которой видно, что при малых прямых напряжениях (примерно до 0,6 В) зависимость тока от напряжения имеет квадратичный характер, т.е. I пр ≈ m ∙U п p 2 (где m ‒ постоянный коэффициент), а при больших прямых напряжениях (выше 0,7 В) ‒ линейный характер, т.е. I п p ≈ m∙U п p . Очень малые прямые напряжения (примерно до 0,4 В) не открывают диод и прямого тока нет. Обратные напряжения (порядка десятков и даже сотен вольт) вызывают в цепи диода очень малые обратные токи, которые можно не учитывать.

Рисунок 8.7-Вольтамперная характеристика полупроводникового диода

Основная погрешность выпрямительных приборов обычно составляет 1,5 ‒ 4%, выража-ется в процентах от конечного значения шкалы, определяется при нормальных значениях влияющих величин, т. е. при температуре (20 + 5)° С и синусоидальной форме напряжения частотой (50 ± 5) Гц и зависит от разброса параметров диодов, их нестабильности, а также точности подбора добавочных резисторов, шунтов и градуировки шкалы. Для выпрямительных приборов характерна температурная погрешность, вызванная изменением прямого и обратного сопротивления диодов при изменении температуры. Собственная емкость высокочастотных полупроводниковых диодов очень мала (меньше 1-2 пФ), потому их применяют в очень широком диапазоне частот: от низких до сверхвысоких. Частотный диапазон выпрямительных приборов достигает 10-20 кГц и ограничивается наличием собственных индуктивностей и емкостей других элементов приборов: шунтов, добавочных резисторов, переключателей, соединительных проводов и т.д. На высоких и сверхвысоких частотах выпрямительные приборы служат как индикаторы и позволяют определять точную настройку контуров в резонанс по максимуму показаний.

Шкалы выпрямительных приборов с выпрямителем средневыпрямленного напряжения градуируют в действующих значениях переменного напряжения синусоидальной формы. При других формах измеряемого напряжения в показаниях прибора появляется погрешность, зависящая от того, насколько коэффициент формы К ф отличается от 1,11.

Измерительные выпрямители средневыпрямленного напряжения могут быть одно- и двухполупериодные.

а ‒ одним, б ‒ двумя Рисунок 8.8-Однополупериодные выпрямители средневыпрямленного напряжения с диодами

Однополупериодные с одним диодом Д (рис. 8.8, а) используют на высоких и сверх-высоких частотах в качестве индикатора резонанса при контроле напряжений контура,

однополупериодные с двумя диодами (рис. 8.8, б) позволяют пропустить обратную волну переменного тока через диод Д 2 и резистор R, имеющий сопротивление, равное сопротивлению измерительного механизма и этим устранить недостатки предыдущей схемы, т.е. выравнять сопротивление схемы для токов обоих направлений и устранить перенапряжение на диоде Д 1 в тот полупериод, когда он закрыт.

Рисунок 8.9-Двухполупериодная мостовая выпрямительная схема с четырьмя диодами

Двухполупериодные мостовые схемы с четырьмя диодами (рис. 8.9) позволяют удвоить чувствительность прибора, поскольку ток через измерительный механизм проходит (как это показано на рис. 8.9 стрелками) в течение обоих полупериодов переменного напряжения.

В мостовых параллельных (рис. 8.10) и последовательных (рис. 8.11) выпрямительных схемах вместо двух диодов включены резисторы R 1 и R 2 , поэтому они не требуют тщательного подбора одинаковых по параметрам диодов и градуировка шкал при замене диодов более стабильна. По чувствительности эти выпрямители уступают выпрямителям с четырьмя диодами, так как часть выпрямленного тока минует измерительный механизм.

Рисунок 8.11-Мостовая последовательная выпрямительная схема с двумя диодами

Двухполупериодные мостовые выпрямители с удвоением напряжения (рис. 8.12) позволяют получить наибольшую чувствительность. В один полупериод происходит заряд конденсатора С 1 через открытый диод Д 1 , а в другой-заряд конденсатора С 2 через открытый диод Д 2 . Напряжения на конденсаторах постоянны и соответствуют амплитудному значению переменного напряжения. К измерительному механизму прикладывается суммарное напряжение конденсаторов, соединенных последовательно.

Рисунок 8.12-Двухполупериодная мостовая схема выпрямителя с удвоением на двух диодах

Анализируя характер шкал, показанных на рис. 8.13, а‒г, можно заметить, что наиболее равномерную шкалу, удобную для отсчета (рис. 8.13, г), можно получить, применив мостовую параллельную или последовательную схему. Однополупериодные схемы также позволяют получить достаточно равномерный характер большей части шкалы (рис. 8.13, б). Неравно-мерный начальный участок шкалы (рис. 8.13, в) наиболее велик при использовании мостовой схемы с четырьмя диодами.

Рисунок 8.14-Схема измерительного выпрямителя действующего напряжения

Измерительные выпрямители действующегопеременногонапряжения , или

квадратичные вольтметры , имеют довольно сложную схему (рис. 8.14), в которой
применены широкополосный трансформатор Тр со средней точкой во вторичной обмотке
и двухполупериодный выпрямитель измеряемого напряжения на диодах Д 1 и Д 2 . Для
получения квадратичной зависимости тока измерительного механизма И от приложенного
напряжения последовательно ему включают диодную цепочку, состоящую из нескольких
звеньев (на рис. 8.14-четырех). Резисторы R 3 , R 5 , R 7 и R 9 делителей напряжения источника
питания Е каждого звена подобраны так, чтобы создать на резисторах R 2 , R 4 , R 6 и R 8
увеличивающиеся постоянные напряжения, соответственно запирающие диоды Д З, Д 4 , Д 5 и
Д 6 . При увеличении измеряемого напряжения диоды Д З, Д 4 и Д 5 поочередно открываются и
их токи, определяемые линейным участком характеристики, суммируются с током,

определяемым квадратичным участком характеристики открывающегося последним диода Д 6 . Шкалу измерительного механизма градуируют в действующих значениях синусоидального напряжения, и эта градуировка справедлива при любой другой форме измеряемого напряжения. Такие вольтметры являются единственно пригодными для измерения напряжений сложной формы и напряжений шумов.

Измерительный выпрямитель амплитудного значения переменного напряжения, или амплитудный выпрямитель, выполняют по схеме с закрытым входом (рис.13,а). В положительный полупериод измеряемого переменного напряжения U изм (рис.13,б) диод Д открыт и конденсатор С заряжается до напряжения U c . В момент t 1 мгновенное значение измеряемого напряжения становится равным U c и диод закрывается. В течение времени от t 1 до t 2 диод закрыт и конденсатор медленно разряжается через большое сопроти-вление нагрузочного резистора R. В отрезок времени от t 2 до t 3 диод снова открывается, конденсатор подзаряжается, напряжение U с возрастает и т.д.

. Ток или силу тока определяют количеством электронов, проходящих через точку или элемент схемы в течение одной секунды. Так, например, через нить накала горящей лампы накаливания карманного фонаря ежесекундно проходит около 2 000 000 000 000 000 000 (два триллиона) электронов. Однако на практике измеряется не количество электронов, а их движение, выраженное в амперах (А).

Ампер – это единица электрического тока, которую так назвали в честь французского физика и математика А. Ампера изучавшего взаимодействие проводников с током. Экспериментально установлено, что при токе в 1А через точку или элемент схемы проходит около 6 250 000 000 000 000 000 электронов.

Помимо ампера применяют и более мелкие единицы силы тока: миллиампер (мA), равный 0,001 А, и микроампер (мкA), равный 0,000001 А или 0,001 мА. Следовательно: 1 А = 1000 мА = 1 000 000 мкА .

1. Прибор для измерения силы тока.

Как и напряжение, ток бывает постоянный и переменный . Приборы, служащие для измерения тока, называют амперметрами , миллиамперметрами и микроамперметрами . Так же, как и вольтметры, амперметры бывают стрелочными и цифровыми .

На электрических схемах приборы обозначаются кружком и буквой внутри: А (амперметр), мА (миллиамперметр) и мкА (микроамперметр). Рядом с условным обозначением амперметра указывается его буквенное обозначение «PА » и порядковый номер в схеме. Например. Если амперметров в схеме будет два, то около первого пишут «PА1 », а около второго «PА2 ».

Для измерения тока амперметр включается непосредственно в цепь последовательно с нагрузкой , то есть в разрыв цепи питания нагрузки. Таким образом, на время измерения амперметр становится как бы еще одним элементом электрической цепи, через который протекает ток, но при этом в схему амперметр никаких изменений не вносит. На рисунке ниже изображена схема включения миллиамперметра в цепь питания лампы накаливания.

Также надо помнить, что амперметры выпускаются на разные диапазоны (шкалы), и если при измерении использовать прибор с меньшим диапазоном по отношению к измеряемой величине, то прибор можно повредить. Например. Диапазон измерения миллиамперметра составляет 0…300 мА, значит, силу тока измеряют только в этих пределах, так как при измерении тока свыше 300 мА прибор выйдет из строя.

2. Измерение силы тока мультиметром.

Измерение силы тока мультиметром практически ни чем не отличается от измерения обыкновенным амперметром или миллиамперметром. Разница состоит лишь в том, что у обычного прибора всего один диапазон измерения, рассчитанный на определенную максимальную величину тока, тогда как у мультиметра диапазонов несколько, и перед измерением приходится определять каким из диапазон пользоваться в данный момент.

Обычные мультиметры, не профессиональные, рассчитаны на измерение постоянного тока и имеют четыре поддиапазона, что на бытовом уровне вполне достаточно. У каждого поддиапазона есть свой максимальный предел измерения, который обозначен цифровым значением: 2m , 20m , 200m , 10А . Например. На пределе «20m » можно измерять постоянный ток в диапазоне 0…20 мА.

Для примера измерим ток, потребляемый обычным светодиодом. Для этого соберем схему, состоящую из источника напряжения (пальчиковой батарейки) GB1 и светодиода VD1 , а в разрыв цепи включим мультиметр РА1 . Но перед включением мультиметра в схему подготовим его к проведению измерений.

Измерительные щупы вставляем в гнезда мультиметра, как показано на рисунке:

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

В секторе измерения постоянного тока выбираем предел «2m », диапазон измерения которого составляет 0…2 мА. Подключаем щупы мультиметра согласно схеме и затем подаем питание. Светодиод загорелся, и его потребление тока составило 1,74 мА. Вот, в принципе, и весь процесс измерения.

Однако этот вариант измерения подходит тогда, когда величина потребления тока известна. На практике же часто возникает ситуация, когда необходимо измерить ток на каком-либо участке цепи, величина которого неизвестна или известна приблизительно. В таком случае измерение начинают с самого высокого предела.

Предположим, что потребление тока светодиодом неизвестно. Тогда переключатель переводим на предел «200m », который соответствует диапазону 0…200 мА, и после этого щупы мультиметра включаем в цепь.

Затем подаем напряжение и смотрим на показания мультиметра. В данном случае показания тока составили «01,8 », что означает 1,8 мА. Однако нолик впереди указывает на то, что можно снизиться на предел «20m ».

Отключаем питание. Переводим переключатель на предел «20m ». Включаем питание и опять производим измерение. Показания составили 1,89 мА.

Часто бывает ситуация, когда при измерении тока или напряжения на индикаторе появляется единица . Единица говорит о том, что выбран низкий предел измерения и он меньше величины измеряемого параметра. В этом случае необходимо перейти на предел выше.

Также может возникнуть момент, когда измеряемый ток выше 200 мА и необходимо перейти на предел измерения «10А ». Однако здесь есть нюанс, который надо запомнить. Помимо того, что переключатель переводится на предел «10А », еще также необходимо переставить плюсовой (красный) щуп в крайнее левое гнездо, напротив которого стоит цифро-буквенное значение «10А», указывающее, что это гнездо предназначено для измерения больших токов.

И еще совет. Возьмите за правило: когда закончите все измерения на пределе «10А » сразу же переставляйте плюсовой (красный) щуп на свое штатное место . Этим Вы сбережете себе нервы, щупы и мультиметр.

Ну вот, в принципе и все, что хотел сказать об измерении тока мультиметром. Главное понимать, что при вольтметр подключается параллельно нагрузке или источнику напряжения, тогда как при измерении силы тока амперметр включается непосредственно в цепь и через него протекает ток, которым питаются элементы схемы.

Ну и в качестве закрепления прочитанного предлагаю посмотреть видеоролик, в котором на примере схем рассказывается об измерениях напряжения и силы тока мультиметром.

Не так часто приходится узнавать именно частоту переменного тока, по сравнению с такими показателями, как напряжение и сила тока. Например, для того чтобы измерить силу тока можно воспользоваться измерительными клещами, для этого даже необязательно контактировать с токопроводящими частями, да и напряжение проверяет любой стрелочный или цифровой мультиметр. Однако, чтобы проверить частоту, с какой меняется полярность в цепях переменного тока, то есть количество его полных периодов, используется частотомер. В принципе, прибор с таким же названием может измерять и количество механических колебаний за определённый период времени, но в этой статье речь пойдёт исключительно об электрической величине. Далее мы расскажем, как проводится измерение частоты переменного тока мультиметром и частотомером.

Какие приборы можно использовать

Классификация частотомеров

Все данные приборы делятся на две основные группы по области их применения:

1. Электроизмерительные. Применяются для бытового или же производственного измерения частоты в цепях переменного тока. Их используют при частотной регулировке оборотов асинхронных двигателей, так как вид частотного измерения оборотов, в этом случае, самый эффективный и распространённый.
2. Радиоизмерительные. Нашли применение исключительно в радиотехнике и могут измерять широкий диапазон высокочастотного напряжения.

По конструкции частотомеры делятся на щитовые, стационарные и переносные. Естественно, переносные более компактные, универсальные и мобильные устройства, которые широко применяются радиолюбителями.

Для любого типа частотомера самыми важными характеристиками, на которые, в принципе, и должен обращать внимание человек при покупке, являются:

• Диапазон частот, которые прибор сможет измерить. При планировании работы именно со стандартной промышленной величиной 50 Гц, нужно внимательно ознакомиться с инструкцией, так как не все приборы её смогут увидеть.
• Рабочее напряжение в цепях, в которых будут проходить измерительные работы.
• Чувствительность, эта величина более важна для радиочастотных устройств.
• Погрешность, с которой он может производить замеры.

Мультиметр с функцией измерения частоты переменного тока

Самый распространенный прибор, с помощью которого можно узнать величину частотных колебаний и который находится в свободном широком доступе - это мультиметр. Нужно обращать своё внимание на его функциональные возможности, так как не каждый такой прибор сможет измерить частоту переменного тока в розетке или же другой электрической цепи.

Такой тестер выполняется чаще всего очень компактным, для того чтобы в сумке он легко помещался, и был максимально функциональным, измеряющим помимо частоты также напряжение, ток, сопротивление, а иногда даже температуру воздуха, ёмкость и индуктивность. Современный вид мультиметра и его схема основаны чисто на цифровых электронных элементах, для более точного измерения. Состоит такой мультиметр из:

• Жидкокристаллического информативного индикатора для отображения результатов измерения, расположенного, чаще всего, в верхней части конструкции.
• Переключателя, в основном, он выполнен в виде механического элемента, позволяющего быстро перейти от измерения одних величин к другим. Нужно быть очень осторожным, так как, допустим, если измерять напряжение, а переключатель будет стоять на отметке «I», то есть сила тока, тогда следствием этого неминуемо будет , которое приведёт не только к выходу со строя прибора, но может вызвать и термический ожог дугой рук и лица человека.
• Гнезд для щупов. С их помощью непосредственно происходит электрическая связь прибора с измеряемым токопроводящим объектом. Провода не должны иметь потрескиваний и изломов изоляции, особенно это касается их наконечников, которые будут находиться в руках измеряющего.

Хотелось бы также упомянуть о специальных приставках к мультиметру, которые существуют и разработаны специально для того, чтобы увеличить число функций обычного прибора со стандартным набором.

Как выполняется измерение частоты

Перед тем как пользоваться мультиметром, а в частности, частотомером, внимательно нужно ознакомиться ещё раз с теми параметрами, которые он имеет возможность измерять. Для того чтобы правильно произвести их замер нужно освоить несколько этапов:

1. Включить прибор соответствующей кнопкой на корпусе, чаще всего она выделена ярким цветом.
2. Установить переключатель на измерение частоты переменного тока.
3. Взяв в руки два щупа и подключив их, согласно инструкции в соответствующие гнёзда, произведём опробование измерительного устройства. Для начала нужно попробовать узнать частоту напряжения в стандартной сети 220 Вольт, она должна равняться 50 Гц (отклонение может быть в несколько десятых). Эта величина чётко контролируется поставщиком электрической энергии, так как при её изменении могут выйти из строя электроприборы. Поставщик отвечает за качество предоставляемой электроэнергии и строго соблюдает все её параметры. Кстати, такая величина является стандартной не во всех странах. Присоединив выводы частотомера к выводам розетки, на приборе высветится величина около 50 Гц. Если показатель будет отличаться, то это будет его погрешностью и при следующих измерениях это нужно будет обязательно учесть.

Другие альтернативные методы измерения

Самый эффективный и простой способ проверки частоты — это использование осциллографа. Именно осциллографом пользуются все профессиональные электронщики, так как на нём можно визуально увидеть не только цифры, но и саму диаграмму. При этом нужно обязательно отключить встроенный генератор. Новичку в электронике будет довольно проблематично выполнить данные измерения с помощью этого прибора. О том, мы рассказали в отдельной статье.

Второй вариант — это измерение с помощью конденсаторного частотомера, имеющего диапазон измерений 10 Гц-1 МГц и погрешность около 2%. Он определяет среднее значение тока разрядки и зарядки, которое будет пропорционально частоте и измеряется косвенно с помощью магнитоэлектрического амперметра, со специальной шкалой.

Ещё один метод называется резонансный и основан он на явлении резонанса, возникающего в электрическом контуре. Тоже имеет шкалу с механизмом точной подстройки. Однако промышленную величину в 50 Гц этим способом невозможно проверить, работает он от 50 000 Гц.

Также вы должны знать, что существует реле частоты. Обычно на предприятиях, подстанциях, электростанциях — это основное устройство, которым контролируют изменение частоты. Данное реле воздействует на другие устройства защиты и автоматики для поддержания частоты на необходимом уровне. Есть разные типы реле частоты с разным функционалом, об этом мы расскажем в других публикациях.

Все же мультиметры и электронные цифровые частотомеры работают на обычном счёте импульсов, которые являются неотъемлемой частью, как импульсного так и другого переменного напряжения, необязательно синусоидального за определенный промежуток времени, обеспечивая при этом максимальную точность, а также широчайший диапазон.

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:

1. Амперметр - специализированное средство измерения силы тока. Используется только на уроках физики, в быту не применяется.
2. 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.
3. Тестеры - это упрощенные и устаревшие мультиметры. Сегодня используются редко, но раньше были широко распространены.
4. 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:

1. OOF – отключенное устройство.
2. ACV – режим измерения переменного напряжения.
3. DCV – измерение постоянного напряжения.
4. ACA – режим измерения переменного тока.
5. DCA – измерение постоянного тока.
6. Ω — измерение сопротивления.
7. 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.

Бесперебойная работа электроприборов во многом зависит от уровня напряжения в сети, правильности подачи тока, целостности проводки. Провести измерение переменного напряжения можно с помощью мультиметра. Это незаменимый помощник в своевременном выявлении проблем в электросети и обеспечении безопасного использования бытовых и профессиональных приборов.

Особенности, функции, виды приборов

Данное устройство – универсальный регистратор множества электрических величин. В зависимости от модельного ряда и набора функций, которые они выполняют, мультиметры нашли свое применение, как в быту, так и в арсенале профессиональных электриков.

Средний по стоимости мультиметр может измерить:

• показатель переменного напряжения в сети и постоянное напряжение аккумулятора или батарейки;
• постоянный и переменный ток (силу тока);
• уровень сопротивления;
• работоспособность диодов (режим прозвонки);
• частоту тока;
• температуру;
• величину емкости конденсатора.

Устройства нового образца могут иметь низкочастотный генератор и звуковой пробник. Среди всего ассортимента изделий стоит выделить 2 основных типа приборов.

Электронный (цифровой) тип. Полученные показатели отображаются на экране, который окружен индикаторами из семи сегментов. Большинство из них работает в автоматическом режиме, предельное значение величин мультиметр определяет самостоятельно, исходя из полученных данных. Нужно просто выбрать вид измерения. Другие модели могут передавать данные напрямую в компьютер для их дальнейшей обработки.

Стрелочный тип. Этот вид устройства станет настоящим спасением, когда сильные помехи нарушают нормальное функционирование электронного мультиметра и полностью искажают информацию.

В домашних условиях достаточно будет проводить измерения тока мультиметром электронного типа с разрядностью 3,5. Это приборы наподобие dt 831, 832 или более новой модификации dt 834.

Элементы корпуса

Так как все большим спросом стали пользоваться цифровые модели, обозначения и основные характеристики мультиметров будут рассмотрены именно на их примере.

Они оснащены жидкокристаллическим экраном, который выдает измеренные значения величин. Чуть ниже расположен, вращающийся вокруг своей оси переключатель. Он указывает выбранный вид и пределы измерений.

К гнездам на корпусе мультиметра присоединяются 2 щупа с проводами: красный или положительный, черный или отрицательный.

К разъему подписанному, как «земля» либо «СОМ», всегда подключается отрицательный щуп. Положительный подсоединяется в любое другое гнездо.

Следует отметить, что разъемов может быть 2, 3 или 4. Их количество зависит от модели и производителя. Однако и в таких мультиметрах может меняться гнездо для подсоединения только положительного щупа, отрицательный остается на прежнем месте.

Режимы работы тестера

Работа мультиметра и его режимов регулируется с помощью переключателя. Его верхнее вертикальное положение говорит о том, что устройство выключено.
Поворот в любую другую сторону говорит о смене режима и обозначается следующим образом:

Все результаты отображаются на экране тестера за считанные секунды, с точностью до сотых сообщая о величине выбранного показателя.

Обозначение переменного тока на любом мультиметре может быть изображено в виде символов АС (alternating current). Соответственно, АСА – сила переменного тока, ACV – напряжение переменного тока. Это ток, который изменяет направление движения огромное, но постоянное количество раз за 1 секунду. В домашних сетях частота изменений составляет 50 Гц.

Последовательность подключения

Важно заметить, что приступая к замерам уровня переменного тока, соблюдать полярность подсоединения щупов вовсе необязательно. В случае если ее значение отрицательно, то на экране перед цифрами просто отобразиться знак «минус».

Переключатель мультиметра, измеряющий данный показатель, ставим в соответствующее положение и устанавливаем диапазон измерений.

К выбору пределов замеров стоит отнестись максимально ответственно. Если измеряемый ток значительно превысит выбранный диапазон, это может спровоцировать перегорание предохранителя или, что еще хуже, – всего мультиметра.

Обратите внимание на выбор разъема (гнезда). Под ним должно стоять максимальное значение силы тока, которую вы хотите измерить. 10 А означает, что измеряется ток до 10 А (довольно большой).

Чтобы урегулировать процесс измерений вначале переключатель устанавливается на предельно допустимый диапазон значений, вставляют штекеры щупов в гнезда. Далее по мере необходимости снижают уровень.

Чтобы измерить силу переменного или постоянного тока, мультиметр надо включить в цепь последовательно с нагрузкой (фонарик, светильник, кулер, радиосхема и т.д.). Это основное правила для всех измерительных электроприборов. То есть для измерения тока мультиметр включают «в разрыв» цепи.

Как определить значение переменного напряжения в сети

Важным моментом при определении переменного напряжения является тот факт, что щупы мультиметра подключаются к измеряемому устройству параллельно. Это связано с тем, что напряжение само по себе – разность потенциалов между двумя точками.

Можно воспользоваться тем же принципом, что и в случае с переменным током. Диапазон величины регулировать от максимального к минимальному, не забывая про положение щупов.

В качестве примера для измерения переменного напряжения можно воспользоваться стандартной батарейкой. Переключатель ставится на соответствующий режим, устанавливается диапазон. При этом щупы касаются батарейки параллельно друг другу с обеих сторон. И моментально видно, как экран отображает величину напряжения исследуемого элемента.

С постоянным напряжением ситуация та же, только нужно не забывать переставлять переключатель на правильный режим.

Независимо от модели и специфики работы мультиметра важно соблюдать инструкцию по технике пожарной безопасности, правильно обращаться с электрическими приборами, не подвергая риску свое здоровье.