Пробник-индикатор, мультиметр, контролька. Изучаем электроизмерительные приборы.

Внешнее строение и функции

В последнее время специалисты и радиолюбители в основном пользуются электронными моделями мультиметров. Это не значит, что стрелочные совсем не используются. Они незаменимы когда из-за сильных помех электронные просто не работают. Но в большинстве случаев дело имеем именно с цифровыми моделями.

Есть разные модификации этих измерительных приборов с разной точностью измерений, разным функционалом. Есть автоматические мультиметры, в которых переключатель имеет всего несколько положений — им выбирают характер измерения (напряжение, сопротивление, сила тока) а пределы измерения прибор выбирает сам. Есть модели, которые могут быть связаны с компьютером. Данные измерений они передают сразу на компьютер, где их можно сохранить.

imageОпределять параметры аппаратом несложно

Как проводить измерения электрических параметров

До того, как начнем говорить о том, как пользоваться мультиметром, надо запомнить, что при измерении силы тока мультиметр подключается последовательно — в разрыв цепи, а при измерении напряжения — параллельно относительно участка или элемента цепи.

Измеряем напряжение

Переводим переключатель в положение измерения напряжения. Есть два положения: для постоянного и переменного напряжения. Выбираем по параметрам цепи или устройства.

Далее надо выбрать диапазон измерений. Для этого надо хотя-бы ориентировочно (а лучше — точно) знать, какие показания ожидать. Например, при измерении напряжения в сети вы знаете, что там будет 220 В или На на батарейках или аккумуляторах есть надписи, на устройствах — шильдики с указанием параметров цепи. В любом случае ставим предел — ближайший больший. Это обеспечит большую точность.

image

Схемы подключения мультиметра для измерения разных электрических величин

Если не знаем точно, какое напряжение может быть, ставим приблизительно — после первых показаний можно будет изменить. Если вообще не имеем представления о величине напряжения, ставим самый большой предел, в дальнейшем приближаясь к нужному положению. Такой алгоритм не позволит сжечь прибор, что может случиться, если выставить слишком низкий предел.

Определившись с пределами изменения, подключаем щупы:

  • черный в общее гнездо «COM», а второй щуп — к минусу батарейки или аккумулятора;
  • красный в гнездо с надписью VΩmA, а щуп от него — к плюсу элемента питания.

На дисплее высвечиваются цифры. Это и есть напряжение на измеряемом участке. В данном случае на батарейке/аккумуляторе.

Чтобы измерить напряжение, надо перевести переключатель в нужное положение

Если перепутать щупы местами и подключить красный к плюсу, а черный — к минусу, ничего страшного не произойдет. Перед показаниями просто высветиться знак минус.

Как пользоваться мультиметром для измерения тока

Чаще всего и для измерения силы тока есть есть два положения переключателя — постоянного и переменного. Но не во всех моделях. Есть приборы (M-830, DT-830), которые могут измерять только постоянный ток.

Для измерения постоянного тока мультиметром порядок действий стандартный:

  • Выставляем переключатель в соответствующее положение.
  • Выбираем предел измерения (ставим приблизительно ожидаемую величину тока).
  • Устанавливаем измерительные щупы:
    • черный в гнездо «COM»;
    • красный
      • в гнездо VΩmA, если ожидаемый ток будет меньше 200 мА;
      • в третье гнездо, если ток будет больше 200 мА.

      Как измерить мультиметром постоянный ток

Одно замечание: сборка измерительной схемы при измерении тока должна проходить при снятом напряжении. При значительных токах (выше 200 мА) работа без снятия напряжения небезопасна. Подавать питание надо только после того как мультиметр подключен.

Режим измерения сопротивления

Положение щупов мультиметра для измерения сопротивления стандартное: красный в гнезде «COM», черный — в VΩmA. Свободные концы щупов прикасаются к выводам измеряемого объекта.

Есть нюансы с выбором предела измерений. Если вы знаете, какие показания должны быть (проверяете резисторы, например), выставляете предел измерений ближайший больший. Если величина сопротивления неизвестна, переводим переключатель на максимальную шкалу. После измерения ее можно будет изменить на более подходящую.

Как измерить мультиметром сопротивление

Если при измерении сопротивления мультиметром на экране появилась цифра «1», это означает, что предел измерения превышен, надо изменить его на больший.

Замер сопротивления

Положение щупов тоже самое. Переключатель перемещается в отдел Ω. Теперь необходимо убедиться, что мультиметр находится в исправном состоянии. Как проверить? Просто соединяются между собой два щупа. При этом прибор должен показать ноль.

В этом измерительном диапазоне также несколько пределов, плюс функция прозвонки электрических цепей и проверки диодов. Как прозвонить цепь мультиметром, будет представлено ниже.

Для примера можно рассмотреть, как измерять мультиметром сопротивление катушки с неизвестным номиналом, это пригодится, если нет уверенности в ее работоспособности. В отличие от предыдущих тестов здесь нет необходимости выставлять предел по максимуму. От этого прибор не пострадает. Последовательность проверки может быть такой:

  • К примеру, предел измерения устанавливается на среднее значение. Пусть это будет 2М. То есть, предельное значение сопротивления не должно превышать 2 МОм.
  • Подсоединяются к концам катушки щупы.
  • Если на дисплее появились нули, то у катушки есть некоторое сопротивление, просто неправильно был выбран предел проверки. Поэтому его надо снизить на одну позицию – до 200К.
  • Еще раз проводится тест. Если он показал уже числовое значение, но перед числом стоит ноль, то можно еще снизить порог на одну позицию.
  • И таким образом довести показатель на дисплее до целого числа. Оно и будет являться номинальным сопротивлением катушки.

Если при тестировании на сопротивление катушки на мониторе появилась цифра «1». Это значит, что номинал намного выше, чем выбранный предел. То есть, надо будет идти в обратном направлении, повышая предел измерений.

Проверенные мультиметры

Со своим многолетним стажем в области электроники, я поменял много мультиметров. Хочу остановиться именно на двух марках, которые меня очень сильно радовали и до сих пор радуют в моем нелегком деле.

Мультиметры DT9205

Большой дисплей, удобный функционал, функция автоматического выключения, недорогая стоимость. Если вы полистаете страницы моего сайта, то увидите, что я использовал именно эти модели мультиметров в своей практике. Они очень удобные и долговечные. Да, они имеют большие габариты, но это того стоит. Такой мультиметр очень удобно лежит в руке.

Вот ссылка на Алиэкспресс. Старайтесь брать именно такой, какой на фото выше. Его стоимость в диапазоне 700-800 рублей.

Мультиметры Mastech

Как вы видели, у меня есть вот такой мультиметр от этой фирмы. Не могу не нарадоваться).

Посмотреть его можете также на Алиэкспрессе по этой ссылке. Встречаются множество подделок, так что будьте бдительны.

Как проводить измерения

Теперь все готово к тому, чтобы начать пользоваться универсальным тестером.

Теперь рассмотрим, как произвести основные измерения этим прибором.

Замеряем напряжение

Этот вид измерений является одним из самых востребованных в быту: часто требуется проверить величину напряжения в розетке или заряд аккумуляторной батареи. Рассмотрим подробнее, как производить подобные манипуляции:

  1. Для замера напряжения в розетке, переключатель должен находиться в секторе ACV, на максимальной отметке, в данном случае, это 750. Затем аккуратно держа щупы за изолированные ручки, прикасаемся иглами к разным контактам розетки. На табло отобразятся результаты в вольтах. Таким же образом можно измерить напряжение на светильнике или другом бытовом приборе. Следует помнить о правилах безопасности и не прикасаться к оголенным участкам электропроводки руками;
  2. Для измерения постоянного напряжения, например, при ремонте электрики автомобиля или аккумулятора, вращающаяся ручка мультиметра должна находиться в секторе DCV. При работе с аккумулятором достаточно выставить ручку на положение 20 вольт, чтобы получить точные показания. Для проведения измерений нужно прикоснуться к контактам аккумулятора и снять показания. Полярность имеет значение в том аспекте, что при обратном подключении значения будут со знаком минус. Таким же образом можно произвести замеры и с любой детали или провода бортовой сети автомобиля. Эта же методика применяется, чтобы узнать заряд пальчиковой батарейки.

Измерение сопротивления

Также полезной функцией для применения в быту является проверка сопротивления. Производится это в следующем порядке:

  • Цепь, в которой нужно произвести замеры, отключается от питания. Это нужно для того, чтобы показания тестера в режиме омметра не искажались;
  • Затем переключатель ставится в сектор Ω на приблизительное значение сопротивления, которое должно быть в цепи (по паспорту или техническим условиям).

Умение пользоваться мультиметром в режиме омметра в быту пригодятся для измерения сопротивления вышедших из строя электроприборов, особенно, содержащих нагревательные элементы. Таким образом, можно определить, нужна замена тэна или причина поломки другая.

Режим прозвонки

Этот режим также довольно полезен даже для чайников: с его помощью можно найти обрыв в любой цепи. Чаще всего методом прозвонки ищут повреждения в электропроводке: как домашней, так и автомобильной. Чтобы включить режим , переключатель ставится в сектор, имеющий обозначение диода.

Прежде чем приступить к поиску обрыва, вся цепь обесточивается, а щупы для проверки мультиметра закорачиваются между собой – должен последовать звуковой сигнал, говорящий о том, что прибор работает. После этого можно приступать к поиску обрыва в цепи, поочередно прозванивая небольшие участки.

Основные операции с мультиметром

Замер напряжения

Как использовать цифровой мультиметр для замеров напряжения? Для этого ставите переключатель на мультиметре в соответствующее положение. Если это напряжение в розетке дома (переменное напряжение), то перещелкиваете переключатель в положение ACV. Щупы вставляете в разъемы COM и VΩmA.

Первым делом проверяйте правильность подключения разъемов. Если один из них ошибочно будет установлен в контакт 10ADC – при замере напряжения возникнет короткое замыкание.

Начинайте измерение с максимального значения на приборе — 750V. Полярность щупов при этом абсолютно не играет никакой роли. Не нужно щупом черного цвета обязательно касаться ноля, а красным – фазы. Если на экране высветится значение гораздо меньше, а перед ним будет стоять цифра «0», это означает, что для более точного замера можно переключиться в другой режим, с меньшей шкалой уровня напряжения, которую позволяет измерять ваш мультиметр.

При замере постоянного напряжения (например электропроводка в машине) переключаетесь в режим DCV.

И также начинаете замеры с наибольшей шкалы, постепенно понижая ступени измерения. Для замеров напряжения подключать щупы нужно параллельно измеряемой цепи, при этом пальцами держитесь только изолированной части щупа, чтобы самому не попасть под напряжение. Если на дисплее высветилось значение напряжения со знаком «минус», это означает что Вы перепутали полярность.

Некоторые опытные электрики советуют при замере напряжения в розетке, оба щупа держать в одной руке. При плохой изоляции щупов и их пробое, это позволит обезопасить в некоторой степени себя от поражения эл.током.

Мультиметр работает на батарейке (используется крона на 9 Вольт). Если батарейка начинает садиться, мультиметр начинает безбожно врать. В розетке вместо 220В может показаться все 300 или 100 Вольт. Поэтому, если показания прибора вас начинают сильно удивлять, в первую очередь проверьте питание. Косвенным признаком разрядки батареи могут служить хаотичные изменения показаний на дисплее, даже когда щупы не подключены к измеряемому объекту.

Замер тока

Прибором можно замерять только силу постоянного тока. Переключатель должен быть в положении – DCA.

Здесь щупы в отличии от замеров напряжения нужно подключать последовательно в цепь с измеряемым объектом. То есть вам придется разрывать цепь и после этого в образовавшийся разрыв подключить щупы. Делать это можно в любом удобном месте (в начале, середине, конце цепи).

Чтобы постоянно не держать руками щупы, можно использовать для присоединения крокодильчики.

Знайте, что если при измерении тока по ошибке поставить переключатель в режим ACV (замер напряжения), то с прибором с большой вероятностью ничего страшного не произойдет. А вот если наоборот, то мультиметр выйдет из строя.

Замер сопротивления

Для измерения сопротивления переключатель ставите в положение — Ω.

Выбираете нужное значение сопротивления или же опять начинаете с самого большого. Если Вы измеряете сопротивление на каком то работающем аппарате или проводе, рекомендуется отключить с него питание (даже от батарейки). Таким образом данные замеров будут более точными. Если при измерении на дисплее у вас высветилось значение «1, OL» — это означает, что прибор сигнализирует о перегрузке и переключатель нужно поставить в больший диапазон замеров. Если же высвечивается «0» — то наоборот, уменьшите шкалу измерений.

Прозвонка

Еще один режим работы тестера которым часто пользуются — это прозвонка.

Для чего она нужна? Например для того, чтобы найти обрыв в цепи, или наоборот — удостовериться что цепь не повреждена (проверка целостности предохранителя)

Здесь уже не важен уровень сопротивления, важно понять что с самой цепью — целая она или нет

Нужно заметить что звукового сигнала на DT830B нет. 

У других марок как правило сигнал раздается при сопротивлении цепи не более 80 Ом. Сам режим прозвонки происходит при положении указателя – проверка диодов.

Прозвонкой также полезно проверять целостность самих щупов замыкая их друг с другом. Так как при частом использовании может произойти их повреждение, особенно в месте входа провода в трубку щупа. Обязательно перед каждым измерением убедитесь что отсутствует напряжение на том участке, куда будете подключать щупы для прозвонки, иначе можете спалить прибор или создать короткое замыкание.

В радиолюбительской практике приходится сталкиваться с необходимостью измерения переменных напряжений и токов не только синусоидальной формы, но и сигналов другой формы: прямоугольных импульсов, выходных напряжений одно- и двухполупериодных выпрямителей, выходных напряжений тиристорных регуляторов и пр. Форма сигнала существенно влияет на показания измерительного прибора. Дело в том, что шкалы большинства вольтметров переменного напряжения (как цифровых, так и стрелочных) градуируются в действующих значениях переменного напряжения. При этом в большинстве таких приборов в основу измерения переменного напряжения (или тока) положен способ измерения средневыпрямленного значения напряжения или тока.

Основные параметры переменного напряжения

Дадим некоторые определения. Переменное напряжение характеризуется следующими основными параметрами: амплитудным (пиковым) значением Ua, средним значением Ucp, средневыпрямленным значением Ucpв, действующим (среднеквадратическим, эффективным) значением .
Амплитудное значение—это наибольшее или наименьшее за период значение величины.
Среднее значение за период — это среднеинтегральное за период значение величины, которое математически может быть определено следующим образом:
где U(t) — мгновенное значение напряжения.
Для двухполярных напряжений, форма которых симметрична относительно горизонтальной оси (например, для синусоидального) Ucp = 0. Часто говорят также, что среднее значение напряжения — это его постоянная составляющая. Очевидно, что для синусоидального симметричного напряжения постоянная составляющая равна нулю. Именно поэтому вольтметр постоянного напряжения, включенный для измерения такого напряжения, покажет нулевое значение. Это связано с тем, что любой вольтметр постоянного тока представляет собой выпрямитель с инерционным элементом. В стрелочных приборах функцию инерционного элемента выполняет магнитоэлектрический прибор. В цифровых вольтметрах такую функцию выполняет либо фильтр нижних частот, образованный резистором и конденсатором, либо усреднение производится самим аналого-цифровым преобразователем измерительного прибора.
Средневыпрямленное значение за период — это среднеинтегральное за период значение модуля величины, которое математически может быть определено по формуле:
Эту величину несложно измерить, применив двухполупериодный выпрямитель. Эта величина характеризует перенос заряда электрическим током и геометрически равна высоте прямоугольника, у которого основание равно длине одного полупериода, а площадь прямоугольника равна площади под одной полуволной синусоиды.
Действующим (среднеквадратическим, эффективным) значением переменной величины называют такое постоянное значение этой величины, которое производит такое же тепловое действие, как и переменная величина. Поскольку тепловое действие электрического тока пропорционально квадрату тока (или напряжения), действующее значение можно определить как корень квадратный из среднего за период квадрата мгновенного значения величины, т. е.
Все вышеуказанные значения напряжений связаны между собой коэффициентами амплитуды Ка и формы Кф. При этом Ка = Uа/ Uд, Кф= Uд /Ucpв. Иногда для удобства расчетов вводят коэффициент усреднения Ку = Ка Кф = Uа/ Ucpв. Эти коэффициенты позволяют определять любой параметр переменного напряжения, если известны форма напряжения и один из его параметров.
Формы и параметры, наиболее часто встречающиеся в практике радиолюбителя электрических сигналов различной формы, показаны на рис. 1 и в табл.1.
Рисунок 1
Таблица 1
Напомним, что скважностью Q импульсов называют отношение периода следования импульсов к длительности одного импульса.
Особый интерес представляет измерение выходного напряжения регулятора с фазоимпульсным управлением (рис. 1, з). Его форма характеризуется углом α включения коммутирующего элемента (обычно это триодный или симметричный тиристор). Значение угла α может находиться в пределах от 0 до 180°. Коэффициенты формы и амплитуды являются функциями этого угла:
при 0 < α < 90° и
при 90° < α < 180°.
В данных формулах значение угла α измеряется в радианах (один радиан равен примерно 57,3°). Для удобства расчетов в приведенной ниже таблице 2 даны значения Кф, Ка и Ку для различных значений угла α, измеренного в градусах.
Таблица 2
Из таблицы хорошо видно, что с увеличением угла значения Кф и Ка все более и более отклоняются от значений, приведенных в табл. 1 для синусоидального напряжения (1,11 и 1,41 соответственно).

Методика измерения переменных напряжений

В радиолюбительской практике возникает необходимость измерить действующее или среднее (средневыпрямленное), реже — амплитудное (пиковое) значения напряжений.
Приборы для измерения переменных напряжений отличаются принципом действия. Так, в приборах электромагнитной системы отклонение стрелки пропорционально действующему значению переменного напряжения или тока. При этом форма напряжения значения не имеет. Следовательно, для измерения действующих значений переменного напряжения произвольной формы желательно применять приборы электромагнитной системы. На шкалы таких приборов наносится соответствующий знак (рис. 2, а).
Рисунок 2. Условные обозначения на шкалах приборов: а — электромагнитной системы; б — магнитоэлектрической системы
Приборы магнитоэлектрической системы реагируют на средневыпрямленное значение измеряемой величины и имеют на шкалах знак, показанный на рис. 2, б. Такие приборы весьма широко распространены и на их основе изготавливается подавляющее большинство авометров (тестеров). Практически все цифровые авометры широкого применения также реагируют на средневыпрямленное значение измеряемой величины. Отсюда следует, что для измерения средневыпрямленных значений переменных величин желательно применять именно такие приборы, поскольку форма сигнала на показания прибора не влияет.
Шкалы всех вольтметров, независимо от принципа действия прибора, градуируются в действующих значениях синусоидального напряжения. Это объясняется тем, что эти вольтметры чаще всего применяются для измерения синусоидальных напряжений как наиболее часто встречающихся в практике. Поэтому, если измеряется синусоидальное напряжение, прибор показывает значение Uд. Если же форма напряжения отличается от синусоидальной, потребуется пересчет показаний с учетом коэффициентов формы и амплитуды. Исключение составляют пиковые вольтметры, шкалы которых градуируются в амплитудных значениях Ua. При отсутствии такого вольтметра его несложно сделать самостоятельно, добавив к вольтметру постоянного тока диодный выпрямитель и конденсатор (рис. 3).
Рисунок 3. Пиковый вольтметр
С учетом вышеизложенного, последовательность измерений переменной величины может быть следующей.
  1. С помощью осциллографа определяется форма измеряемого сигнала и по таблице 1 и рисунку 1 определяются коэффициенты формы и амплитуды. Для выходного напряжения фазоимпульсного (рис. 1, з) регулятора необходимо определить угол включения α, который приблизительно можно оценить осциллографом.
  2. Выясняют принцип действия измерительного прибора, и в каких значениях проградуирована его шкала.
  3. Считывают показания со шкалы прибора и корректируют их с учетом Ка и Кф.

Примеры

Пример 1. Измеряется синусоидальное напряжение вольтметром переменного тока магнитоэлектрической системы. Шкала отградуирована в действующих значениях. Показание вольтметра равно 100 В. Из табл. 1 определяем Ка = 1,41 и Кф = 1,11. По формулам Ka= Ua/ Uд, Кф = Uд / Ucpв вычисляем: амплитудное значение напряжения Ua = Ка Uд = 1,41 • 100 = 141 (В) и средневыпрямленное значение Ucpв = Uд / Кф = 100:1,11 =90 (В).
Пример 1. Измеряется синусоидальное напряжение вольтметром переменного тока магнитоэлектрической системы. Шкала отградуирована в действующих значениях. Показание вольтметра равно 100 В. Из табл. 1 определяем Ка = 1,41 и Кф = 1,11. По формулам Ka= Ua/ Uд, Кф = Uд / Ucpв вычисляем: амплитудное значение напряжения Ua = Ка Uд = 1,41 • 100 = 141 (В) и средневыпрямленное значение Ucpв = Uд / Кф = 100:1,11 =90 (В).
Пример 2. Цифровым вольтметром постоянного тока, у которого измерительный узел реагирует на средневыпрямленное значение напряжения, измеряется напряжение на выходе двухполупериодного выпрямителя (рис. 1, б). Прибор показывает 50 В. Из табл. 1 определяем коэффициенты формы и амплитуды для измеряемого двухполупериодного напряжения: Ка = 1,41 и Кф= 1,11. Находим действующее значение измеряемого напряжения Uд= КфUcpв = 1,11 50 = 55,5 (В), а затем амплитудное значение Ua = Ка Uд = 1,4155,5 = 78,3 (В). Чтобы убедиться в правильности расчетов, понадобятся квадратичный вольт­метр и осциллограф (или пиковый вольтметр). Подключенный к вхо­ду двухполупериодного выпрямителя квадратичный вольтметр должен показать 55,5 В. Определенная по изображению на экране ос­циллографа амплитуда напряжения должна составить примерно 78,3 В. При отсутствии осциллографа можно измерить амплитудное значение напряжения пиковым вольтметром, воспользовавшись при­веденной на рис. 3 схемой. Показание вольтметра в этом случае так­же должно составить 78,3 В.
Если переменное напряжение той же величины (55,5 В действую­щего значения) будет подано на однополупериодный выпрямитель, то подключенный к нагрузке вольтметр постоянного тока покажет вдвое меньшее, по сравнению с предыдущим случаем, значение — 25 В.
Пример 3. Используется тот же вольтметр, что и в примере 2. Из­меряемое напряжение имеет форму, показанную на рис. 1, з. Угол α = 90° (определен с помощью осциллографа). Показание вольтметра равно 40 В, то есть (Ucpв = 40 В. Из табл. 2 определяем коэффициен­ты формы и амплитуды для измеряемого напряжения для указанного угла α: Ка = 2,0 и Кф = 1,57. Находим действующее значение измеряе­мого напряжения Uд = КфUcpв = 1,5740 = 62,8 (В), а затем амплитуд­ное значение Ua = Ка Uд = 262,8 = 125,6 (В).
Пример 4. Измеряемое напряжение имеет форму, аналогичную показанной на рис. 1.з, но вторая полуволна имеет отрицательную полярность (то есть речь идет о переменном напряжении). Фазовый угол α = 90° (определен с помощью осциллографа). Для измерения пе­ременного напряжения используется квадратичный вольтметр, шкала которого проградуирована в действующих значениях напряжения. Вольтметр доказывает 62,8 В. Следовательно, действующее значение напряжения и составляет эти самые 62,8 В. Из табл. 2 определяем коэффициенты формы и амплитуды измеряемого напряжения для указанного угла α: Ка = 2,0, Кф = 1,57. Находим средневыпрямленное значение измеряемого напряжения Ucpв = Uд / Кф = 62,8:1,57 = 40 (В), а затем амплитудное значение Ua = Ка Uд = 2,062,8 = 125,6 (В).
Как видим, в двух последних примерах напряжение было измерено вольтметрами разного принципа действия, но результаты оказа­лись одинаковыми. Это подтверждает правильность измерений и расчетов, а также свидетельствует о том, что средневыпрямленное и действующее значения переменного напряжения не зависят от знака этого напряжения.

Итоги

Исходя из рассмотренных выше примеров, можно сформулировать последовательность действий по измерению переменных напряжений:
1) Зная принцип действия прибора и способ градуировки шкалы прибора, вычисляется значение той величины, на которую непосредственно реагирует измерительный узел прибора (для квадратичного вольтметра — действующее значение напряжения, для вольтметра на базе прибора магнитоэлектрической системы — средневыпрямленное значение и т. п.).
2) Зная форму сигнала, по таблице определяются коэффициенты формы и напряжения.
3) Вычисляются искомые значения напряжения.
Все, что было сказано выше относительно измерения напряжений, в полной мере может быть применено и к измерению переменных токов. Однако далеко не все ампервольтомметры (тестеры) широкого применения имеют предел измерения переменного тока, а если таковой предел имеется, то максимальное значение тока не превышает обычно 10 А. Казалось бы, можно использовать режим измерения постоянного тока (имеется в каждом ампервольтомметре) и, добавив мостовой выпрямитель, измерять переменный ток. Однако при этом на диодах выпрямителя будет выделяться значительная мощность, а падение напряжения на измерительной цепи значительно возрастет (до 2…3 В), что может привести к снижению точности измерений за счет влияния измерительной цепи на работу устройства.

Каждый потребитель сталкивается с такой трудностью как проверить напряжение в розетке мультиметром. Данные замеры необходимы для контролирования напряжение в сети. Это наблюдение применяется при использовании мощного электрооборудования в бытовых условиях и на производстве. Если в электрической сети недостаточное напряжение, то следует применять стабилизаторы для нормализации данного показателя, а также с целью корректной работы электроприборов.

Мультиметр

Для того чтобы произвести измерение необходимо произвести некоторые манипуляции. При этом надлежит соблюдать меры безопасности, иначе может даже ударить током.

У аналоговых инструментов со стрелками имеются шкалы, которые делятся на именованные и условные. Именованные это когда шкалы проградуированы измеряемыми показателями. Условные шкалы используются в инструментах, которые способны измерить множество параметров.

Какие провода лучше использовать для проводки в квартире. Большая сравнительная статья тут.

Для нахождения числового показателя, который измеряется приспособлением с условной шкалой, необходимо достоинство одного деления шкалы помножить на количество делений по данной шкале до того промежутка, где встала стрелка.

К тому же для определения величины одного деления необходимо установить разность между показателями близлежащих делений с цифрами и разделить на количество делений промеж них.

Маркировка мультиметра

От положений линейного или углового интервалов между окружающих отметок шкалы, от замеряемых показателей, разделяют приборы равномерного и неравномерного вида.

Что делать если человека ударило током? Это должен знать каждый, читать всем!

С целью точных результатов предпочитают модель с равномерной шкалой. Эта шкала будет равномерной, если соотношение самого большого числа к самому меньшему не будет превосходить показания 1,3 при неизменной цене деления.

Около шкалы на передней панели измерительного приспособления перечисляются существующие маркировочные параметры:

  • мера измерения значения;
  • ГОСТ, согласно которого мультиметр произведен;
  • устройство тестера; степень защищенности устройства от воздействия внешних магнитоактивных и электрических окружений;
  • класс точности.

Кроме этого указывается:

  • категория инструмента по требованиям эксплуатации;
  • работоспособное расположение мультиметра;
  • количество фаз и тип тока;
  • экспериментальное напряжение надежности электрической изоляции токоведущих элементов изобретения;
  • расположение тестера сравнительно с земным магнитным полем;
  • год издания;
  • вид;
  • код;
  • фабричный номер и иные показатели.

Чтобы определить напряжение в розетке с использованием мультиметра, необходимо выставить переключатель на обозначение ACV, так как в розетке течет переменный ток. Всем известно, что в электросети преобладает напряжение в 220 В, поэтому нужно выставить значение выше этого показателя – 750 в области ACV.

Лучшие производители розеток и выключателей для вашего дома. ТОП самых покупаемых, по мнению покупателей.     

Большая часть моделей измерительных инструментов имеет три отверстия для подключения щупов и пару проводов: красный и черный. Гнездо для черного провода всегда одно – COM, а для красного – все остальные. В основном для всех видов измерения используется гнездо с обозначением, где есть V.

Проверка мультиметром напряжения

Третье отверстие служит также для щупа, имеющего красный цвет, только при замере тока большой величины.

После настройки инструмента можно приступить к замерам данного параметра. К тому же не имеет большого значения, какой щуп прибора в какое гнездо розетки вставить. Процедура очень простая и занимает немного времени, главное соблюдать технику безопасности.

Изоляция проводов имеет огромное значение. Читайте тут о том, какая изоляция лучше.

Во-первых, нужно держаться строго за изолированную часть. Во-вторых, запрещается дотрагиваться до металлических частей прибора. В-третьих, когда вставлены провода в гнезда розетки, элементы мультиметра, сделанные из металла, не должны прикасаться промеж собой, так как может возникнуть короткое замыкание. После этого на экране появиться интересующий результат, который будет обозначать величину напряжения в розетки.

При производстве измерительного процесса мультиметр должен находиться на горизонтальной поверхности, особенно стрелочный вид, так как от этого зависит точность результатов. К тому же перед замером следует осмотреть провода мультиметра на предмет целостности. Также длина их должна соответствовать расстоянию, на котором находится прибор, провода со щупами не должны быть натянуты и выскакивать из розетки. Лучше всего рядом с розеткой поставить стул, и расположить инструмент на нем.

Название DC относится к постоянному току, который протекает всегда в единственной направленности. Этот вид тока характерен для источников питания типа АА, ААА, Крона, а также аккумуляторных батарей, которые установлены в телефонах или транспортных средствах. Перед многими специалистами стоят вопросы по замеру данного показателя.

Наряжение в розетке

Различные виды измерительных приборов обладают разнообразными маркировками для замеров постоянного тока. Зачастую это DCA и DCV, либо A и V на лицевой панели, со значением наподобие горизонтальной линии, а также пунктира под ней.

Переменный ток имеет обозначение AC, и изменяет свое направление через одинаковый промежуток времени большое количество раз в период равный одной секунде. Обычные розетки, находящиеся в квартире, имеют переменный ток, который изменяет направленность пятьдесят раз в секунду. Различные экземпляры мультиметров содержат следующие указатели на панели измерительного прибора: ACA и ACV, либо А и V с волнистой линией.

В случае если нужно замерить ток постоянной величины DC, то следует придерживаться полярность при присоединении щупов измерительного инструмента, в особенности, если этот прибор аналогового типа.

Если измерительная процедура производится цифровым мультиметром, то такая последовательность не важна, только результат будет с минусовым значением. Стрелочный тестер не сможет замерить напряжение постоянного тока, так как стрелка будет отклоняться в обратное положение.

Измерение тока.

Для измерения тока в цепи амперметр 2 (рис. 332, а) или миллиамперметр включают в электрическую цепь последовательно с приемником 3 электрической энергии.

Амперметр можно включать в цепь только последовательно с нагрузкой. Если амперметр подключить непосредственно к источнику 1, то через катушку прибора пойдет очень большой ток (сопротивление амперметра мало) и она сгорит.

imageРис. 332. Схемы для измерения тока (а, б) и напряжения (в, г)

Для расширения пределов измерения амперметров, предназначенных для работы в цепях постоянного тока, их включают в цепь параллельно шунту 4 (рис. 332,б). При этом через прибор проходит только часть IА измеряемого тока I, обратно пропорциональная его сопротивлению RА. Большая часть Iш этого тока проходит через шунт.

Прибор измеряет падение напряжения на шунте, зависящее от проходящего через шунт тока, т. е. используется в качестве милливольтметра. Шкала прибора градуируется в амперах. Зная сопротивления прибора RA и шунта Rш можно по току IА, фиксируемому прибором, определить измеряемый ток:

I = IА (RА+Rш)/Rш = IАn (105)

где n = I/IА = (RA + Rш)/Rш — коэффициент шунтирования. Его обычно выбирают равным или кратным 10. Сопротивление шунта, необходимое для измерения тока I, в n раз большего, чем ток прибора IА,

Rш = RA/(n-1) (106)

Конструктивно шунты либо монтируют в корпус прибора (шунты на токи до 50 А), либо устанавливают вне его и соединяют с прибором проводами.

Если прибор предназначен для постоянной работы с шунтом, то шкала его градуируется сразу в значениях измеряемого тока с учетом коэффициента шунтирования и никаких расчетов для определения тока выполнять не требуется. В случае применения наружных (отдельных от приборов) шунтов на них указывают номинальный ток, на который они рассчитаны, и номинальное напряжение на зажимах (калиброванные шунты).

Согласно стандартам это напряжение может быть равно 45, 75, 100 и 150 мВ. Шунты подбирают к приборам так, чтобы при номинальном напряжении на зажимах шунта стрелка прибора отклонялась на всю шкалу.

Следовательно, номинальные напряжения прибора и шунта должны быть одинаковыми. Имеются также индивидуальные шунты, предназначенные для работы с определенным прибором. Шунты делят на пять классов точности (0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5). Обозначение класса соответствует допустимой погрешности в процентах.

Для того чтобы повышение температуры шунта при прохождении по нему тока не оказывало влияния на показания прибора, шунты изготовляют из материалов с большим удельным сопротивлением и малым температурным коэффициентом (константан, манганин, никелин и пр.).

Для уменьшения влияния температуры на показания амперметра последовательно с катушкой прибора в некоторых случаях включают добавочный резистор из констан-тана или другого подобного материала.

Измерение напряжения.

Для измерения напряжения U, действующего между какими-либо двумя точками электрической цепи, вольтметр 2 (рис. 332, в) присоединяют к этим точкам, т. е. параллельно источнику 1 электрической энергии или приемнику 3.

Для того чтобы включение вольтметра не оказывало влияния на работу электрических установок и он не создавал больших потерь энергии, вольтметры выполняют с большим сопротивлением. Поэтому практически можно пренебрегать проходящим по вольтметру током.

Для расширения пределов измерения вольтметров последовательно с обмоткой прибора включают добавочный резистор 4 (Rд) (рис. 332,г). При этом на прибор приходится лишь часть Uv измеряемого напряжения U, пропорциональная сопротивлению прибора Rv.

Зная сопротивление добавочного резистора и вольтметра, можно по значению напряжения Uv, фиксируемого вольтметром, определить напряжение, действующее в цепи:

U = (Rv+Rд)/Rv* Uv= nUv (107)

Величина n = U/Uv=(Rv+Rд)/Rv показывает, во сколько раз измеряемое напряжение U больше напряжения Uv, приходящегося на прибор, т. е. во сколько раз увеличивается предел измерения напряжения вольтметром при применении добавочного резистора.

Сопротивление добавочного резистора, необходимое для измерения напряжения U, в п раз большего напряжения прибора Uv, определяется по формуле Rд=(n— 1) Rv.

Добавочный резистор может встраиваться в прибор и одновременно использоваться для уменьшения влияния температуры окружающей среды на показания прибора. Для этой цели резистор выполняется из материала, имеющего малый температурный коэффициент, и его сопротивление значительно превышает сопротивление катушки, вследствие чего общее сопротивление прибора становится почти независимым от изменения температуры.

По точности добавочные резисторы подразделяются на те же классы точности, что и шунты.

Делители напряжения.

Для расширения пределов измерения вольтметров применяют также делители напряжения. Они позволяют уменьшить подлежащее измерению напряжение до значения, соответствующего номинальному напряжению данного вольтметра (предельного напряжения на его шкале).

Отношение входного напряжения делителя U1 к выходному U2 (рис. 333, а) называется коэффициентом деления. При холостом ходе U1/U2 = (R1+R2)/R2 = 1 + R1/R2. В делителях напряжения это отношение может быть выбрано равным 10, 100, 500 и т. д. в зависимости от того, к каким

imageРис. 333. Схемы включения делителей напряжения

выводам делителя подключен вольтметр (рис. 333,б).

Делитель напряжения вносит малую погрешность в измерения только в том случае, если сопротивление вольтметра Rv достаточно велико (ток, проходящий через делитель, мал), а сопротивление источника, к которому подключен делитель, мало.

Измерительные трансформаторы.

Для включения электроизмерительных приборов в цепи переменного тока служат измерительные трансформаторы, обеспечивающие безопасность обслуживающего персонала при выполнении электрических измерений в цепях высокого напряжения.

Включение электроизмерительных приборов в эти цепи без таких трансформаторов запрещается правилами техники безопасности. Кроме того, измерительные трансформаторы расширяют пределы измерения приборов, т. е. позволяют измерять большие токи и напряжения с помощью несложных приборов, рассчитанных для измерения малых токов и напряжений.

Измерительные трансформаторы подразделяют на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Трансформатор напряжения 1 (рис. 334, а) служит для подключения вольтметров и других приборов, которые должны реагировать на напряжение.

Его выполняют, как обычный двухобмоточный понижающий трансформатор: первичную обмотку подключают к двум точкам, между которыми требуется измерить напряжение, а вторичную — к вольтметру 2.

На схемах измерительный трансформатор напряжения изображают как обычный трансформатор (на рис. 334, а показано в круге).

imageРис. 334. Включение электроизмерительных приборов посредством измерительных трансформаторов напряжения (а) и тока (б)

Так как сопротивление обмотки вольтметра, подключаемого к трансформатору напряжения, велико, трансформатор практически работает в режиме холостого хода, и можно с достаточной степенью точности считать, что напряжения U1 и U2 на первичной и вторичной обмотках будут прямо пропорциональны числу витков N1 и N2 обеих обмоток трансформатора, т. е.

U1/U2 = N1/N2 = n (108)

Таким образом, подобрав соответствующее число витков N1 и N2 обмоток трансформатора, можно измерять высокие напряжения, подавая на электроизмерительный прибор небольшие напряжения.

Напряжение U1 может быть определено умножением измеренного вторичного напряжения U2 на коэффициент трансформации трансформатора n.

Вольтметры, предназначенные для постоянной работы с трансформаторами напряжения, градуируют на заводе с учетом коэффициента трансформации, и значения измеряемого напряжения могут быть непосредственно отсчитаны по шкале прибора.

Для предотвращения опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае повреждения изоляции трансформатора один выэод его вторичной обмотки и стальной кожух трансформатора должны быть заземлены.

Трансформатор тока 3 (рис. 334,б) служит для подключения амперметров и других приборов, которые должны реагировать на протекающий по цепи переменный ток.

Его выполняют в виде обычного двухобмоточного повышающего трансформатора; первичную обмотку включают последовательно в цепь измеряемого тока, к вторичной обмотке подключают амперметр 4.

Схемное обозначение измерительных трансформаторов тока показано на рис. 334, б в круге.

Так как сопротивление обмотки амперметра, подключаемого к трансформатору тока, обычно мало, трансформатор практически работает в режиме короткого замыкания, и с достаточной степенью точности можно считать, что токи I1 и I2, проходящие по его обмоткам, будут обратно пропорциональны числу витков N1 и N2 этих обмоток, т.е.

I1/I2 = N1/N2 = n (109)

Следовательно, подобрав соответствующим образом число витков N1 и N2 обмоток трансформатора, можно измерять большие токи I1, пропуская через электроизмерительный прибор малые токи I2. Ток I1 может быть при этом определен умножением измеренного вторичного тока I2 на величину n.

Амперметры, предназначенные для постоянной работы совместно с трансформаторами тока, градуируют на заводе с учетом коэффициента трансформации, и значения измеряемого тока I1 могут быть непосредственно отсчитаны по шкале прибора.

Для предотвращения опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае повреждения изоляции трансформатора один из зажимов вторичной обмотки и кожух трансформатора заземляют.

На э. п. с. применяют так называемые проходные трансформаторы тока (рис. 335). В таком трансформаторе магнитопровод 3 и вторичная обмотка 2 смонтированы на проходном изоляторе 4, служащем для ввода высокого напряжения в кузов, а роль первичной обмотки трансформатора выполняет медный стержень 1, проходящий внутри изолятора.

imageРис. 335. Проходной измерительный трансформатор тока

Условия работы трансформаторов тока отличаются от обычных. Например, размыкание вторичной обмотки трансформатора тока при включенной первичной обмотке недопустимо, так как это вызовет значительное увеличение магнитного потока и, как следствие, температуры сердечника и обмотки трансформатора, т. е. выход его из строя.

Кроме того, в разомкнутой вторичной обмотке трансформатора может индуцироваться большая э. д. с, опасная для персонала, производящего измерения.

При включении приборов посредством измерительных трансформаторов возникают погрешности двух видов: погрешность в коэффициенте трансформации и угловая погрешность (при изменениях напряжения или тока отношенияU1/U2 и I1/I2 несколько изменяются и угол сдвига фаз между первичным и вторичным напряжениями и токами отклоняется от 180°).

Эти погрешности возрастают при нагрузке трансформатора свыше номинальной. Угловая погрешность оказывает влияние на результаты измерений приборами, показания которых зависят от угла сдвига фаз между напряжением и током (например, ваттметров, счетчиков электрической энергии и пр.).

В зависимости от допускаемых погрешностей измерительные трансформаторы подразделяют по классам точности. Класс точности (0,2; 0,5; 1 и т. д.) соответствует наибольшей допускаемой погрешности в коэффициенте трансформации в процентах от его номинального значения.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий