Instrumenti za mjerenje jednosmjernih struja. Instrument za mjerenje jačine struje

: Struja u kolu je direktno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu.

CURRENT je kvantitativna karakteristika električne struje - ovo je fizička veličina jednaka količini električne energije koja teče kroz poprečni presjek vodiča u jedinici vremena. Mjereno u amperima.

Za električnu instalaciju u stanu jakost struje igra veliku ulogu, jer na osnovu maksimalne moguće vrijednosti za odvojenu liniju koja dolazi iz električne ploče, poprečnog presjeka vodiča i maksimalne struje prekidača koji štiti električnu mrežu kabl od oštećenja u slučaju pojave zavisi.

Stoga, ako sekcija i prekidač nisu pravilno odabrani, jednostavno će biti izbačeni, a zamjena snažnijim jednostavno neće raditi.

Na primjer, najčešće žice i kablovi u električnim instalacijama s poprečnim presjekom od 1,5 četvornih milimetara izrađeni su od bakra ili 2,5 od aluminija. Dizajnirani su za maksimalnu struju od 16 ampera ili priključak za napajanje ne veću od 3 i pol kilovata. Ako spojite moćne električne potrošače koji prelaze ove granice, tada ne možete jednostavno zamijeniti stroj s 25 A - ožičenje neće izdržati i morat ćete pomaknuti bakreni kabel s poprečnim presjekom od 2,5 četvornih metara od štita. mm, koji je projektovan za maksimalnu struju od 25 A.

Jedinice mjerenja snage električne struje.

Pored ampera, često se susrećemo i sa pojmom snage električne struje. Ova vrijednost pokazuje rad struje u jedinici vremena.

Snaga je jednaka omjeru obavljenog rada i vremena za koje je obavljen. Snaga se mjeri u vatima i označava se slovom P. Izračunava se po formuli P = A x B, odnosno da biste saznali snagu, potrebno je pomnožiti napon mreže sa strujom koju troše električni uređaji koji su na njega priključeni, kućanski aparati, rasvjeta itd. d.

Na električnim potrošačima, često na tablicama ili u pasošu, naznačena je samo potrošnja energije, znajući koju možete lako izračunati struju. Na primjer, potrošnja energije televizora je 110 vati. Da bismo saznali količinu potrošene struje, podijelimo snagu s naponom 220 volti i dobijamo 0,5 A.
Ali imajte na umu da je ovo maksimalna vrijednost, u stvarnosti može biti manja jer će TV pri niskoj svjetlini i pod drugim uvjetima trošiti manje električne energije.

Instrumenti za mjerenje električne struje.

Da bismo saznali stvarnu potrošnju energije, uzimajući u obzir rad u različitim režimima za električne uređaje, kućanske aparate, itd., potrebni su nam električni mjerni instrumenti:

1. Ampermetar- svima dobro poznato sa praktične nastave fizike u školi (slika 1). Ali u svakodnevnom životu i profesionalcima ne koriste se zbog nepraktičnosti.
2. multimetar- ovaj elektronski uređaj vrši mnoga različita mjerenja, uključujući jačinu struje (slika 2). Vrlo je rasprostranjena, kako među električarima tako i u svakodnevnom životu. Kako ga koristiti za mjerenje struje već sam rekao.
3. Tester- isto praktično kao multimetar, ali bez upotrebe elektronike sa strelicom koja pokazuje mjernu vrijednost po podjelama na ekranu. Danas se rijetko viđaju, ali su se u sovjetskoj eri široko koristile.
4. Mjerne stezaljke električar (Slika 3), koristim ih u svom radu, jer ne zahtijevaju prekid provodnika za mjerenje, nema potrebe da se stavljate pod napon i isključujete opterećenje. Mere zadovoljstvo - brzo i lako.

Kako pravilno izmjeriti struju.

Da biste izmjerili snagu za potrošače potrebno je jednu kopču ampermetra, testera ili multimetra spojiti na pozitivni terminal baterije ili žicu iz napajanja ili transformatora, a drugu kopču na žicu koja ide do potrošača i nakon uključivanja DC načina mjerenja s marginom gornje maksimalne granice - izvršite mjerenja.

Budite oprezni kada otvarate strujni krug, pojavljuje se luk čija veličina raste sa jačinom struje.

Kako bi se izmjerila struja za potrošače koji su direktno priključeni na utičnicu ili na električni kabel iz kućne mreže, mjerni uređaj se prebacuje na AC mjerni režim sa marginom za gornju granicu. Zatim je tester ili multimetar uključen u prekid fazne žice. U kojoj fazi čitamo.

Svi radovi se moraju izvoditi tek nakon što je napon uklonjen.

Nakon što je sve spremno, uključite i provjerite jačinu struje. Samo pazite da ne dodirnete izložene igle ili žice.

Slažete se da gore opisane metode nisu baš zgodne, pa čak i opasne!

Već duže vrijeme u svojoj profesionalnoj djelatnosti koristim električara za mjerenje struje stezaljke(na slici desno). Često dolaze u istom kućištu sa multimetrom.

Lako je mjeriti s njima - uključimo ga i prebacimo na način mjerenja naizmjenične struje, zatim razdvojimo brkove koji se nalaze na vrhu i provučemo faznu žicu unutra, nakon toga pazimo da dobro priliježu jedno uz drugo i uzimamo mjerenja.

Kao što vidite, brzo je, jednostavno i na ovaj način možete izmjeriti struju pod naponom, samo pazite da slučajno ne spojite susjedne žice u električnoj ploči.

Samo zapamtite da za ispravno mjerenje trebate napraviti obim samo jedne fazne žice, a ako se omotate oko cvrstog kabla, u kome faza i nula idu zajedno, nece biti moguce merenje!

Povezani sadržaj:

Tokom rada mreže ili bilo kojeg uređaja potrebno je izmjeriti jačinu struje.

Iz ovog članka ćete naučiti što se podrazumijeva pod ovim pojmom i koji se alati koriste u tu svrhu.

U isto vrijeme, hajde da razgovaramo o mjerama sigurnosti prilikom obavljanja takvog posla.

Trenutna jedinica

U fizici je uobičajeno da se jačinom struje naziva količina naboja koja prelazi poprečni presjek vodiča u jedinici vremena. Jedinica mjere je amper (A). Sila od 1 A ima takvu struju pri kojoj za 1 sekundu naelektrisanje od 1 privjeska (C) prođe kroz dio provodnika.

Jačina struje može se uporediti sa pritiskom vode. Kao što znate, u stara vremena, male rijeke su bile blokirane branama kako bi se stvorio pritisak koji je mogao rotirati mlinski točak.

Što je pritisak jači, to bi mlin mogao biti produktivniji uz njegovu pomoć.

Na isti način, jačina struje karakterizira rad koji električna energija može obaviti. Jednostavan primjer: sijalica sa sve većom strujom u strujnom kolu će gorjeti jače.

Zašto trebate znati kolika struja teče u provodniku? Jačina struje ovisi o tome kako će djelovati na osobu u slučaju slučajnog kontakta s dijelovima koji nose struju. Učinak električne energije prikazan je u tabeli:

A evo još nekoliko razloga:

1. Jačina struje karakterizira opterećenje vodiča. Maksimalna propusnost potonjeg ovisi o materijalu i površini poprečnog presjeka. Ako je struja previsoka, žica ili kabel će se jako zagrijati. To može dovesti do topljenja izolacije, praćenog kratkim spojem. Zbog toga je ožičenje uvijek zaštićeno od preopterećenja prekidačima ili osiguračima. Vlasnici stanova i kuća sa starim ožičenjem trebaju obratiti posebnu pažnju na struju koja teče u žicama: zbog korištenja sve većeg broja električnih uređaja često postaje preopterećena.
2. Prema omjeru vrijednosti jačine struje u različitim strujnim krugovima električnog uređaja, može se zaključiti da je u dobrom stanju. Na primjer, u fazama elektromotora moraju teći struje jednake jačine. Ako se uoče odstupanja, onda je motor neispravan ili radi s preopterećenjem. Na isti način se utvrđuje stanje uređaja za grijanje ili električnog "toplog poda": jačina struje se mjeri u svim komponentama uređaja.

Rad električne energije, tačnije njena snaga (količina rada u jedinici vremena), ne zavisi samo od jačine struje, već i od napona. U stvari, proizvod ovih veličina određuje snagu:

W=U*I

• W je snaga, W;
• U – napon, V;
• I - jačina struje, A.

Dakle, znajući napon u mreži i snagu uređaja, moguće je izračunati kolika će struja teći kroz njega pod uvjetom dobrog stanja: I \u003d W / U. Na primjer, ako se zna da je snaga grijača 1,1 kW i da radi iz konvencionalne mreže s naponom od 220 V, tada će jačina struje u njemu biti: I = 1100 / 220 = 5 A.

Formula za mjerenje struje

U ovom slučaju treba uzeti u obzir da je, prema Kirchhoffovim zakonima, jačina struje u žici prije grananja zbir struja u granama. Budući da su u stanu ili kući svi uređaji povezani paralelno, ako, na primjer, dva uređaja sa strujom od 5 A rade istovremeno, tada će struja od 10 A teći u napojnoj žici i u zajedničkoj nuli.

Reverzna operacija, odnosno izračunavanje snage potrošača množenjem izmjerene struje sa naponom, ne daje uvijek ispravan rezultat. Ako u potrošačkom uređaju postoje namoti, kao na primjer kod elektromotora, koji su svojstveni induktivnom otporu, dio snage će se potrošiti na savladavanje tog otpora (reaktivne snage).

Da biste odredili aktivnu snagu (korisni rad električne energije), morate znati stvarni faktor snage za dati uređaj, a to je omjer aktivne i reaktivne snage.

Instrumenti za mjerenje struje i napona

Evo nekoliko mjernih alata koji će pomoći električaru u ovom pitanju:

Ampermetar

Postoji nekoliko varijanti ovog uređaja, koje se razlikuju po principu rada:

1. elektromagnetski: unutra se nalazi kalem, kroz koji struja stvara elektromagnetno polje. Ovo polje uvlači gvozdeno jezgro povezano sa iglom u zavojnicu. Što je jačina struje veća, to će jezgro biti više uvučeno i strelica će više odstupiti.
2. termalni: u uređaj je ugrađen rastegnuti metalni navoj povezan strelicom. Struja koja teče uzrokuje zagrijavanje filamenta, čiji stupanj ovisi o jačini struje. I što se nit više zagrijava, to će se više produžiti i spustiti, odnosno, strelica će više odstupiti.
3. Magnetoelektrični: uređaj ima trajni magnet u čijem polju se nalazi aluminijumski okvir povezan sa strelicom sa žicom namotanom oko nje. Kada električna struja teče kroz žicu, okvir u magnetskom polju teži da se rotira za određeni ugao, koji zavisi od jačine struje koja teče. A pozicija strelice, koja označava vrijednost trenutne jačine na skali, ovisi o kutu rotacije.
4. elektrodinamički: Unutar uređaja se nalaze dva namotaja povezana u seriju, od kojih je jedan pomičan. Kada struja teče kroz zavojnice, kao rezultat interakcije elektromagnetskih polja koja nastaju u ovom slučaju, pokretni kalem teži da se okrene u odnosu na stacionarni i istovremeno vuče strelicu za sobom. Ugao rotacije ovisit će o jačini struje koja teče.
5. indukcija: struja prolazi kroz namotaje fiksnih namotaja povezanih magnetnim sistemom. Kao rezultat, nastaje rotirajuće ili putujuće elektromagnetno polje koje djeluje određenom silom (ovisno o jačini struje) na pokretni metalni cilindar ili disk. Onaj je povezan sa strelicom.
6. elektronski: takvi uređaji se nazivaju i digitalni. Unutra se nalazi električni krug, informacije se prikazuju na displeju sa tečnim kristalima.

Multimetar za mjerenje jačine struje

Stoga je uobičajeno nazvati univerzalni elektronski mjerač trenutnih parametara. Može se prebaciti i na način rada ampermetra i na voltmetar, ohmmetar i megohmmetar (mjere se visoki otpori, obično izolacija).

Mjerenje struje multimetrom

Rezultati merenja se prikazuju na displeju sa tečnim kristalima. Uređaju je potrebna baterija za rad.

Tester

Što se tiče funkcionalnosti, ovo je isti multimetar, ali analogni. Rezultati mjerenja su prikazani na skali strelicom, baterije su potrebne samo ako je dostupan ohmmetar.

Mjerne stezaljke

Mjerna kliješta su praktičnija. Samo trebaju stegnuti dio žice koja se testira, nakon čega će uređaj pokazati snagu struje koja teče u njemu.

U ovom slučaju, mora se imati na umu da samo ispitani provodnik treba biti u stezaljkama. Ako stegnete nekoliko vodiča, uređaj će pokazati geometrijski zbir struja u njima.

Mjerne stezaljke

Dakle, kada se 1-fazna žica stavi u strujne stezaljke, cijeli uređaj će pokazati "nula", budući da višesmjerne struje iste veličine teku u faznim i neutralnim vodičima.

Metode mjerenja

Prva tri uređaja za provođenje mjerenja moraju biti uključena u krug opterećenja u seriji s njim, odnosno u prekidu žice. Za 1-faznu mrežu, to može biti ili fazna ili neutralna žica. Za 3-fazne - samo faza, jer geometrijski zbir struja u svim fazama teče u nuli (pri istom opterećenju jednak je nuli).

Napominjemo dvije važne činjenice:

1. Za razliku od voltmetra (mjera napona), ampermetar se ne može koristiti bez opterećenja, inače će doći do kratkog spoja.
2. Sonde uređaja mogu dodirivati ​​žice ili kontakte samo u nedostatku napona, odnosno, linija koja se testira mora biti bez napona. U suprotnom, između blisko raspoređene sonde i žice može se pojaviti luk, stvarajući dovoljno topline da se metal otopi.

Svi mjerači imaju prekidač raspona koji podešava osjetljivost.

Uzemljenje je neophodno za siguran rad električne energije. je najvažnija komponenta električne mreže.

Transformator 220 do 12 volti - naći ćete namjenu i preporuke za proizvodnju.

Imajte na umu da struja koju troše neki uređaji, kao što su televizijska i kompjuterska oprema, štedne i LED lampe, nije sinusoidna.

Stoga neki mjerni instrumenti, čiji je princip usmjeren na izmjenični napon, mogu s greškom odrediti vrijednost jačine takve struje.

Povezani video

Šta se može uraditi na osnovu malog Attiny13 mikrokontrolera? Puno stvari. Na primjer, mjerač napona, struje, temperature, sa rezultatima prikazanim na displeju tipa HD44780. Dakle, hajde da sastavimo ovaj univerzalni uređaj koji se može uspješno koristiti kao modul u napajanjima, punjačima, UMZCH-u i na onim mjestima gdje nije potrebna vrlo visoka preciznost. Veličina ploče je samo 35 x 16 mm.

U, I, T mjerni krug na Attiny13

• Opseg mjerenja napona 0-99V sa rezolucijom 0.1V.
• Opseg mjerenja struje 0-9.99A sa rezolucijom od 10 mA.
• Raspon mjerenja temperature 0-99C sa rezolucijom 0.1C.
• Potrošnja struje samog brojila je 35 mA.

Prije svega, morate znati u kojem rasponu napona će uređaj raditi. Da bi se to utvrdilo, potrebno je izračunati djelitelj napona. Na primjer, da biste dobili mjerenje od 10V, djelitelj bi bio 1/10 (množimo x 10 jer bi napon bio 10 puta veći od 1V), za 30V bi bio 1/30, itd. Zatim morate konfigurirati program za ovaj raspon. Pomnožimo ovih 30 V sa 640, a rezultat podijelimo sa 1023. Dobijeni broj je otprilike napisan na početku programa, konstantan napon i program se mora kompajlirati (za opseg od 100 V, 8,2k).

Također možemo postaviti trenutno mjerenje na sličan način, dati drugačiji razdjelnik, drugačiji raspon i navesti ga, ali neću to opisivati. Ovdje nema analogne kalibracije temperature, jer se činilo potpuno suvišnom.

Eksperimentalno korigujemo u programu, za to je zaslužna konstanta konstantne temperature. 1K otpornik između uzemljenja i izlaza senzora postavlja napon, čak se može smanjiti na 100 oma.

Kako shema funkcionira

Napon koji želimo izmjeriti se primjenjuje na V i V+ tačke na ploči, priključujemo ulaz mase napajanja na GND tačku, a izlaz mase na tačku B (mjerenje se odvija na zemlji). Između tačaka GND i V - spojen je šant. Brojilo se napaja iz tačke V i V+ preko regulatora 7805. Na ploči ima mjesta za regulator u paketu TO252, ali se može uspješno koristiti i veći regulator 78L05 u paketu TO92. Maksimalni napon koji se može specificirati za tačke V i V+ biće do 35V za obični 7805, za 78L05 će, naravno, biti manji, ali ne više od 30. Da bi se izmerili visoki naponi, čip mora se dopuniti posebno - na strani za štampanje, prekinuti put ispod potenciometra za podešavanje napona, i uključiti napajanje na tačku A. Sistem radi sa 16x1 displejom sa HD44780 ili 16x2 kontrolerom.

Video merača

Kada treperite mikrokontroler, morate postaviti pin reset kao normalan pin (omogućite fusebit RSTDISBL). Prije izvođenja ove operacije uvjerite se da je sve dobro postavljeno, da je nakon gašenja resetirano i da nema pristup procesoru od strane normalnog programera! Izvori, kao i sva ostala dokumentacija i fajlovi su locirani

Želim vam skrenuti pažnju na nadograđenu verziju za laboratorijsko napajanje. Dodata mogućnost isključivanja opterećenja kada se prekorači određena unaprijed podešena struja. Firmware za poboljšani voltampermetar je moguć.

Dijagram digitalnog mjerača struje i napona

Nekoliko detalja je također dodano šemi. Od kontrola - jedno dugme i varijabilni otpornik nominalne vrijednosti od 10 kilo-oma do 47 kilo-oma. Njegov otpor nije kritičan za kolo, i kao što vidite može varirati u prilično širokim granicama. Izgled na ekranu se takođe malo promenio. Dodan prikaz snage i amper* sati.

Varijabla struje okidanja pohranjena je u EEPROM. Stoga, nakon isključivanja, nećete morati ponovo sve konfigurirati. Da biste ušli u trenutni meni podešavanja, potrebno je da pritisnete dugme. Okretanjem dugmeta promenljivog otpornika potrebno je da podesite struju na kojoj će se relej isključiti. Povezuje se preko prekidača na tranzistoru na izlaz PB5 mikrokontroler Atmega8.

U trenutku isključivanja na displeju će se pojaviti natpis da je prekoračena maksimalna podešena struja. Nakon pritiska na dugme, vratit ćemo se na meni za maksimalno trenutno podešavanje. Morate ponovo pritisnuti dugme da biste prešli na režim merenja. Do izlaza PB5 mikrokontroler će dati log 1 i istovremeno će se relej uključiti. Ovo trenutno praćenje ima i svoje nedostatke. Zaštita neće raditi odmah. Operacija može potrajati nekoliko desetina milisekundi. Za većinu eksperimentalnih uređaja ovaj nedostatak nije kritičan. Za ljude ovo kašnjenje nije vidljivo. Sve se dešava odjednom. Nova štampana ploča nije razvijena. Ko želi da ponovi uređaj može malo urediti štampanu ploču iz prethodne verzije. Promjene neće biti značajne.

Mjerenje struje(skraćeno kao trenutno mjerenje) korisna je vještina koja će vam više puta doći u životu. Potrebno je znati veličinu struje kada je potrebno odrediti potrošnju energije. Za mjerenje struje koristi se uređaj koji se zove ampermetar.

Postoje naizmjenična i jednosmjerna struja, pa se za njihovo mjerenje koriste različiti mjerni instrumenti. Struja se uvijek označava slovom I, a njena snaga se mjeri u amperima i označava slovom A. Na primjer, I = 2 A pokazuje da je struja u krugu koji se testira iznosi 2 A.

Razmotrimo detaljno kako se označavaju različiti mjerni instrumenti za mjerenje različitih vrsta struja.

• Na mjernom uređaju za mjerenje jednosmjerne struje, ispred slova A stavlja se simbol "-".
• Na mjernom uređaju za mjerenje naizmjenične struje na istom mjestu se nalazi simbol "~".

• ~ Uređaj za mjerenje naizmjenične struje.
• -Uređaj za mjerenje jednosmjerne struje.

Evo fotografije dizajniranog ampermetra Mjerenja jednosmjerne struje.

Prema zakonu, jačina struje koja teče u zatvorenom kolu, u bilo kojoj tački u njemu, jednaka je istoj vrijednosti. Kao rezultat toga, da bi se izmjerila struja, potrebno je isključiti strujni krug na bilo kojem mjestu pogodnom za povezivanje mjernog uređaja.

Treba imati na umu da veličina napona prisutnog u električnom kolu nema nikakav utjecaj na mjerenje struje. Izvor struje može biti ili kućno napajanje od 220 V ili baterija od 1,5 V, itd.

Ako ćete mjeriti struju u strujnom kolu, obratite pažnju na to da li struja teče u kolu, jednosmjerna ili naizmjenična. Uzmite odgovarajući mjerni uređaj i ako ne znate očekivanu jačinu struje u strujnom kolu, postavite prekidač za mjerenje struje na maksimalan položaj.

Razmotrimo detaljno kako izmjeriti jačinu struje električnim uređajem.

Zbog sigurnosti mjerenja trenutne potrošnje električnih uređaja napravit ćemo domaći produžni kabel sa dvije utičnice. Nakon montaže, dobijamo produžni kabel vrlo sličan standardnom dućanu u trgovini.

Ali ako rastavite i usporedimo jedni s drugima, domaći i kupljeni produžni kabel, tada ćemo jasno vidjeti razlike u unutarnjoj strukturi. Zaključci unutar utičnica domaćeg produžnog kabela povezani su serijski, au trgovini paralelno.

Na fotografiji se jasno vidi da su gornji terminali međusobno povezani žutom žicom, a mrežni napon se dovodi do donjih terminala utičnica.

Sada počinjemo da mjerimo struju, za to utikamo utikač električnog uređaja u jednu od utičnica, a sonde ampermetra u drugu utičnicu. Prije mjerenja struje, ne zaboravite informacije koje ste pročitali o tome kako pravilno i sigurno izmjeriti struju.

Sada razmislite kako ispravno protumačiti očitanja pokazivača ampermetra. At mjerenje trenutne potrošnje instrument, igla ampermetra se zaustavila na podjeli od 50, prekidač je postavljen na maksimalnu granicu mjerenja od 3 ampera. Skala mog ampermetra ima 100 podjela. To znači da je lako odrediti izmjerenu jačinu struje formulom (3/100) X 50 = 1,5 Ampera.

Formula za izračunavanje snage uređaja prema potrošenoj struji.

Imajući podatke o količini struje koju troši bilo koji električni uređaj (TV, frižider, glačalo, zavarivanje itd.), lako možete odrediti koju potrošnju energije ovaj uređaj ima. U svijetu postoji fizički obrazac kojem se elektricitet uvijek pokorava. Otkrivači ovog obrasca, Emil Lenz i James Joule, iu njihovu čast, sada se naziva Joule-Lenzov zakon.

• I - jačina struje, mjerena u amperima (A);
• U - napon, mjeren u voltima (V);
• P je snaga, mjerena u vatima (W).

Hajde da izvršimo jedan od trenutnih proračuna.

Izmjerio sam trenutnu potrošnju frižidera i ona je jednaka 7 ampera. Napon u mreži je 220 V. Dakle, potrošnja energije hladnjaka je 220 V X 7 A = 1540 W.