Прибор для измерения напряжения. как измерить напряжение мультиметром

10.1. Измерение тока и напряжения

Измерение
тока
.
Приборы, предназначенные для измерения
тока, получили
название амперметров.
Приборы,
рассмотренные в гл. 9, могут служить
как для измерения тока, так и для измерения
напряжения. При этом
отличаются способы включения их в
электрическую цепь и значения
сопротивления измерительной цепи
прибора. Амперметр включают в цепь таким
образом, чтобы через него проходил весь
измеряемый
ток, т. е. последовательно. Сопротивление
амперметра должно
быть малым, чтобы в нем не происходило
заметного падения напряжения.

Для
измерения постоянного тока используют
преимущественно амперметры
магнитоэлектрической системы и реже
приборы электромаг­нитной
системы, а для измерения переменного
тока частотой 50 Гц в основном
применяют амперметры электромагнитной
системы.

Непосредственное
включение амперметра в цепь измеряемого
тока не всегда возможно, так как в
некоторых случаях измеряемый ток во
много
раз превосходит необходимый для полного
отклонения подвижной системы
прибора. В этих случаях при измерении
постоянного тока параллельно
амперметру включают шунт,
через
который проходит боль­шая
часть измеряемого тока (рис. 10.1).

Согласно
первому закону Кирхгофа, максимальное
значение измеряе­мого
амперметром тока при наличии шунта

где
Imax
— максимальное значение тока в
цепи; IAн
номинальное
(предельное)
значение тока амперметра в отсутствие
шунта; Iш
— ток, проходящий через шунт. Так как
амперметр и шунт включены парал­лельно,
то токи между шунтом и амперметром
распределяются обратно пропорционально
их сопротивлениям:

откуда находим
сопротивления шунта:


(10.1)

где
rA
внутреннее
сопротивление амперметра; n
= Imax/IAн
— коэффициент,
показывающий, во сколько раз расширяются
пределы изме­рения.

Так
как
то
ток в цепи при заданной нагрузке

(10.2)

где
IA
— показание амперметра. Если шкалу
амперметра отградуиро­вать
с учетом шунта, то можно определять
значение измеряемого тока I
непосредственно
по показаниям прибора.

При
измерении переменных токов шунты не
применяют. Это объясняется
тем, что распределение токов между
шунтом и амперметром определяется
не только их активным сопротивлением,
но и реактивным сопротивлением
прибора, которое зависит от частоты.
Поэтому для расширения
пределов измерения амперметров в цепях
переменного тока
используют измерительные трансформаторы
тока.

Измерение
напряжения.
Электроизмерительные
приборы, предназ­наченные
для измерения напряжения, называются
вольтметрами.
Вольтметры
включают параллельно участку {элементу)
электрической цепи,
на котором измеряют напряжение. При
этом вольтметр должен иметь
очень большое сопротивление по сравнению
с сопротивлением элемента
цепи, на котором измеряется напряжение.
Это необходимо для
уменьшения погрешности измерения и для
того, чтобы не было изменения
режима работы цепи. В самом деле, чем
больше сопротивление вольтметра,
тем меньший ток проходит через него и
тем меньше расхо­дуется в нем энергия,
а следовательно, тем меньшее влияние
оказывает включение
прибора на режим работы цепи.

Для
расширения пределов измерений вольтметров
в цепях постоян­ного
тока с напряжением до 1000—4500 В служат
добавочные
резисторы,
включаемые
последовательно с прибором (рис. 10.2). В
цепях переменного то-

ка
напряжением свыше 1000 В для расширения
пределов измерений используют
измерительные
трансформаторы напряжения.

При
включении последовательно с вольтметром
добавочного ре­зистора
сопротивление последнего определяют
из следующих сообра­жений: допустим,
вольтметром с сопротивлением rV,
рассчитанным
на номинальное
напряжение Uном,
необходимо измерить напряжение Uxmax,
которое
в n
раз больше Uном.
В этом случае необходимо соблю­дать
условие, при котором ток, проходящий
через вольтметр, был бы одинаковым
при обоих напряжениях, т. е.

откуда

(10.3)

и фактически
измеряемое напряжение

(10.4)

где
UV
показание
вольтметра.

Шкалу
вольтметров в большинстве случаев
градуируют с учетом добавочного
сопротивления rд.
При этом вольтметр может быть выпол­нен
на несколько пределов измерения, для
чего он снабжается несколь­кими
добавочными сопротивлениями и
соответствующим переключате­лем
шкалы на лицевой стороне прибора.

Для
измерения напряжения в цепях постоянного
тока применяют магнитоэлектрические
вольтметры, а в цепях переменного тока
— электромагнитные
и электродинамические вольтметры. При
измерении малых
переменных напряжений используют
выпрямительные и электрон­ные
милливольтметры, причем при повышенных
частотах преимущест­венно электронные.

Как измерить частоту мультиметром

Все сложные манипуляции, касающиеся электричества и домашней проводки, многие оставляют для профессионалов. Иногда проверить силу сопротивления, постоянное или переменное напряжение, а также количество полных циклов изменения тока нужно, а вызывать электрика нет возможности. В таком случае на помощь придет полезное приспособление – мультиметр. Не смотря на то, что данная функция не является основной, многие интересуются тем, как измерить частоту мультиметром.

Зачастую мультиметр-частотомер необходим для измерений в отдельных приборах, таких как генератор импульсного блока питания. Измерение сетевого значения лишь подтвердит наличие показателя в 50 Гц.

Мультиметр, частота которого в большинстве моделей имеет диапазон до 30 Гц, применяется лишь в быту, для производственных целей используются более сложные приспособления, такие как высокочастотный искровой тестер.

Необходимо детально ознакомиться не только с конструкцией измерительного аппарат, но и с особенностями измеряемого прибора, для того чтобы понять, как измерить частоту тока мультиметром.

Конструкция мультиметра

Тестер со встроенным частотомером — отличное приспособление для измерений, но существует ряд альтернативных методов, изучить которые можно ознакомившись со строением прибора.

Основной состав данного аппарата включает в себя функции амперметра, омметра и вольтметра. Используют такое приспособление при замерах постоянного и переменного напряжения, а также сопротивления.

Наиболее распространенной моделью данного прибора является цифровая, поскольку она, в отличии от аналоговой, позволяет произвести более точные замеры. Классическая конструкция включает в себя:

Индикатор. Он расположен в верхней части аппарата и служит экраном, на котором отображаются данные проверки.
Переключатель. Позволяет выбирать пределы показателей и величины. Вокруг переключателя нанесена шкала, которая в большинстве современных аппаратов имеет пять диапазонов. Первое значение указывает на 200 Ом. Если установить переключатель на эту шкалу, то измерить сопротивление больше данного показателя не будет возможности. Также шкала включает в себя показатели переключения между постоянным и переменным током, и значок прозвонки.
Гнезда для щупов. Позволяют подключить к тестеру измеряемый прибор

В большинстве моделей в нижней части размещено три разъема.Для тех же, кто интересуется тем, как замерить частоту мультиметром, необходимо обратить внимание на модели со специальными функциями. Помимо данного показателя, померить тестером можно индуктивность, температуру, электрическую емкость

Наличие дополнительных функций существенно влияет на стоимость, потому не каждый может позволить себе приобрести для применения в быту такое приспособление. Отличным решением может стать приставка к мультиметру. Она позволяет при помощи аппарата со стандартным набором функций измерить нужный показатель.

С помощью каких приборов

Чтобы замереть напряжение, обычно используют вольтметр — цифровой или аналоговый (со стрелкой). Также можно использовать устройства, совмещающие в себе несколько более простых приборов — стрелочный тестер или цифровой мультиметр.

Мультиметром

По определению мультиметр — это электроизмерительный прибор, объединяющий функции вольтметра, омметра и амперметра. Это несложное и надежное устройство, работать с которым может как профессионал, так и любитель.

Мультиметр работает как несколько устройств

Мультиметр может мерить:

  1. Сопротивление;
  2. Силу тока (постоянную и переменную);
  3. Постоянное и переменное напряжение.

Важно! В профессиональных моделях список возможностей намного шире. Измерение постоянного напряжения происходит в несколько шагов:

Измерение постоянного напряжения происходит в несколько шагов:

  1. На приборе выставляется нужный режим: для постоянного тока — «DCV» или «V+горизонтальная линия, под которой выставлены 3 точки»;
  2. Затем нужно подключить щупы: красный — это плюс («фаза»), черный — минус («ноль»). Если гнезд больше двух, необходимы те, что маркированы буквой «V»;
  3. Далее необходимо выставить верхний порог: в розетках обычно не больше 240 Вольт, в автомобильных аккумуляторах — до 12,6 В, в батарейках — не больше 9В;

На мультиметре можно замерить не только постоянное напряжение

  1. Чтобы замерить величину тока в розетке, нужно вставить оба щупа в отверстия (определять, где плюс, где минус, не нужно). При проверке батарейки или аккумулятора черный щуп присоединяют к минусу, красный — к плюсу.

Тестером

Тестер — это электронный прибор для измерения напряжения в электросети. Его главное отличие от мультиметра — более простая конструкция (измеряет только напряжение), быстрота, малые размеры и более низкая цена. Тестер удобно возить с собой и использовать для простых работ, например, в автомобиле.

Пользоваться тестером несложно: необходимо выставить рычаг на значение постоянного тока, выбрать максимальное значение и присоединить щупы к соответствующим проводкам.

Тестер меньше в размерах и удобнее, чем мультиметр

Важно! Если значение тока неизвестно даже примерно, нужно выставить максимально возможное

Вольтметром

Вольтметр — еще один измеритель напряжения или ЭДС. Он подключается параллельно источнику электроэнергии. Делятся на:

  1. Электромеханические: электромагнитные, электростатические, магнитноэлектрические и т.д.;
  2. Электронные: цифровые и со стрелками.

Принцип использования такой же, как и у мультиметра и тестера:

  1. Сперва выставляется искомое значение: постоянный ток — это «V—», «V—», «DCV» или «VDC»;
  2. Затем устанавливается максимальный диапазон;
  3. Красный щуп включают в отверстие «V» или с минимальным значением, черный — в отверстие «COM»;

Вольтметр удобно использовать в автомобилях

  1. При замере батарейки или аккумулятора красный щуп прикладывают к положительному полюсу, черный — к отрицательному. При работе с розеткой определять полярность не нужно — щупы можно прикладывать как угодно;
  2. Если вольтметр перегружен (на экране показывают «OL» или «1», стрелка дергается и не останавливается), значит, выставленное значение меньше, чем должно быть. Нужно переставить его и замерить вновь.

Важно! Изучить и опробовать прибор лучше на более слабых источниках тока, чтобы случайно не пострадать

Измерительные приборы

Чтобы измерить силу, используется стрелочный или аналоговый, цифровой или электронный вольтметр. Благодаря этим приборам можно измерять и контролировать характеристики сигналов. Также сделать измерения можно осциллографами. Они работают благодаря тому, что энергия отклоняется электронным лучом и поступает на прибор, выдающий показатель переменной величины.

Вольтметр как основной прибор измерения

Напряжение это физическая величина, показывающая размер тока в цепи и оборудовании в вольтах. Ток бывает постоянным и переменным. Отличие в том, что первое понятие обозначает, что ток постоянно меняет свою полярность и протекает в сети переменно. Во втором же случае ток проходит по электроцепи без перерывов. Измеряется вольтметром.

Техника безопасности

Несмотря на легкость эксплуатации мультиметра, прибор достаточно опасен и при несоблюдении элементарной техники безопасности, можно оказаться в неприятной ситуации.

Всегда, планируя работу с электрическим измерителем, следует придерживаться таких правил:

  • рабочее место должно быть максимально освещено. Если приходится производить замеры внутри тусклой комнате, следует заранее подготовить ее, обеспечив себя дополнительными лампами;
  • в процессе измерений, бывает, что от устройств могут исходить искры. Именно поэтому категорически запрещается нахождение взрывоопасных веществ (или предметов) около рабочей зоны;
  • также существует правильная технология держания щупов: ручка должна быть изолирована, а держать их рекомендуется одной рукой (для исключения удара током);
  • требуется внимательно следить за расположением мультиметра – он должен ровно лежать на столе (или другой гладкой, твердой, поверхности). Не желательны падения, они могут вывести прибор из строя;
  • не допускается работа в помещении с повышенной влажностью.

При обращении с мультиметром, категорически не допустимы следующие действия:

  • использование с неисправными узлами, кнопками, переключателями;
  • запрещено пользоваться проводом при его деформации. Требуется немедленно заизолировать, в случае надрыва. Но лучше, заменить на новый.
  • подключать провода в несоответствующий им разъем или в отверстие, предназначенное для высокого тока. Эти ошибки грозят поломкой всего устройства.

При возникновении опасности, или если владелец был ударен током, следует немедленно обратиться за медицинской помощью. После этого больше не работать с этим устройством, заменив его на новое и исправное.

Выше были рассмотрены важные нюансы, связанные с мультиметром и его работой. Разобравшись со всеми пунктами, выйдет абсолютно точно проверять наличие электроэнергии в проводах, исправность приборов или аккумуляторов, без которых некоторая техника не сможет работать.

Для успешной работы, мало выучить устройство и расположение клавиш управления находящихся на измерителе

Важно понять, минимальные правила:

  • что такое переменный ток;
  • что означает постоянный;
  • где они бывают и как обращаться с устройствами, которые работают на электричестве.

Как не травмироваться при замерах?

Чтобы перестраховаться, если имеются сомнения, лучше ознакомиться с инструкцией к электроприбору и проверить верность подсоединения

Выполняя замеры, важно помнить о мерах защиты при работе с электротоком. Травмирование может случиться даже при работе с незначительной токовой мощности аппаратами

Особенно в условиях с высокой влажностью. Необходимо работать в прорезиненной спецодежде.

Вам это будет интересно Замер силы тока мультиметром

Для исследования СТ, ученые придумали измеряющие электроприборы. Из-за незначительного внутреннего сопротивления, эти измерители не оказывают влияние на параметры электротока в измеряемой токовой цепи. Приборы активно применяются на промобъектах и дома.

Что такое напряжение

Чтобы точно понять, как работает и что показывает вольтметр, необходимо знать, что собой представляет объект его измерения

Важно понимать, что такое напряжение и от чего зависит его величина

Как известно, из школьного курса физики, величина вычисляется по формуле U=IR, где:

  • U — это собственно и есть напряжение;
  • I — сила тока;
  • R — сопротивление на участке цепи.

Впрочем, приведенная выше формула, хоть и максимально проста, но все же не дает представления о том, что же такое напряжение и зачем его вообще нужно измерять. Ведь это лишь цифры, не более. Сам ток, к сожалению, не виден, как, впрочем, не видны и заряженные микроскопические частицы.

Для простоты понимания можно сравнить электрический ток в проводнике с предметами, которые часто нами наблюдаются в обыденной жизни. В частности, здесь поможет сравнение с движением воды в реках и водопадах: то есть ее течением с высокого уровня на низкий. Здесь напряжение соответствует высоте: разности уровней. Иными словами напряжение в электросети — это то же самое, что напор воды в реке. Если напряжения в сети нет, то нет и тока. Также не будет и течения в том водоеме, где уровень воды всюду одинаков, например, в пруду или в озере.

На шкале прибора обычно ставят букву «V». Это делается для того, чтобы его проще можно было отличить от других электроизмерительных приборов, например, от амперметра, который показывает силу тока. Дело в том, что эти приборы внешне очень похожи друг на друга.

Диапазон вольтметра может быть различным. Те приборы, которые предназначены для включения в слабую электрическую сеть, максимум могут показать 5 Вольт. Бывают приборы и с большим диапазоном, например, в 10 или в 25 Вольт. Более мощные устройства способны показывать и тысячу Вольт. Разумеется, все зависит от предназначения вольтметра.

Классификация приборов

Вольтметр представляет собой устройство, которое используется в электрике наряду с амперметром или омметром. Прибор можно подсоединять напрямую к источнику электроэнергии или параллельно нагрузке. Уже по одному названию прибора даже начинающий домашний мастер сможет точно сказать, для чего нужен вольтметр. Для классификации этих устройств используется многоступенчатая система.

В соответствии с назначением

Если на корпусе измерителя имеется маркировка В2, то он предназначен для использования в электроцепях постоянного тока. Также есть устройства для измерения переменного напряжения, обозначаемые В3.

Типов вольтметров в соответствии с назначением:

  1. Фазовые. Предназначены для определения показателей квадратурных составляющих основной гармоники электрического тока и маркируются — В5.
  2. Универсальные — маркировка В7. Позволяют снимать показания в любых электрических цепях. Многие модели комплектуются набором шунтов для обеспечения безопасного подсоединения.
  3. Импульсные — В4. Эти измерители нашли широкое применение благодаря своим функциональным возможностям. С их помощью можно обнаружить импульсные помехи в электросети.
  4. Измерители селективного поиска частот. Эти приборы имеют самые большие габариты и позволяют обрабатывать сложные сигналы, выделяя из них гармонические элементы. Часто они могут выглядеть как радиоприемники.

Все эти виды вольтметров широко используются в быту или промышленности.

По внешним признакам

Измерители напряжения можно разделить на три большие группы. Среди них наибольшими габаритами обладают стационарные.

Они предназначены для постоянного мониторинга показателей электрических сетей. Это бывает необходимо для поддержания бесперебойной работы различного оборудования. Эти устройства отличаются высокой чувствительностью и точностью измерений.

Приборы, которые монтируются в электрошкафах, называются щитовыми. В сравнении со стационарными, они имеют меньшие размеры. Переносные (автономные) измерители благодаря небольшому весу и габаритам максимально удобны в транспортировке, поэтому они получили широкое распространение в быту. Также эти измерители оснащены щупами для быстрого снятия показаний.

Диапазон и способ измерения

Необязательно быть профессиональным электриком, чтобы знать, в чем измеряется напряжение. Основной единицей является Вольт (В). Однако в электроцепях напряжение может быть различным.

Все измерители напряжения можно разделить на несколько групп в соответствии с диапазоном снимаемых значений:

  1. микровольтметры — позволяют измерять миллионные доли вольта;
  2. милливольтметры — способны фиксировать тысячные доли единицы измерения напряжения;
  3. киловольтметры — предназначены для определения большого напряжения, измеряемого в кВ.

Измерители могут быть электромеханическими (стрелочными), а также электронными (цифровыми). Устройства первого типа оснащены цифровой шкалой и стрелкой, закрепленной на раме с обмоткой. Они обладают определенной чувствительностью. Это коэффициент зависимости между фактическим электронапряжением в цепи и углом поворота стрелки.

Устройство вольтметра электронного типа предполагает наличие дисплея для отображения снятых показаний.

Меры безопасности

Поскольку сам прибор имеет большое сопротивление, а в сеть он подключается параллельно, вероятность того, что при работе с ним человек получит сильный удар током, минимальна. Однако если вольтметры используются в промышленности, часто приходится иметь дело с большими значениями напряжения и других величин, характеризующих электрический ток.

Нужно быть очень осторожным, измеряя напряжение в сети посредством этого электроизмерительного прибора. Ни в коем случае нельзя прикасаться к прибору голыми руками. Избежать несчастного случая помогут перчатки из непроводящего ток материала, например, из резины.

Измерение напряжения в сети

Чтобы правильно выполнить измерение напряжения необходимо четко представлять принцип и объект исследования. Поэтому следует отметить, что напряжение представляет собой такую электрическую величину, которая показывает разность заряда между двумя электрическими точками. К примеру, если в одной точке заряд составит +35 В, а в другой +310 В, то разница между этими точками составит 310 – 35 = 275 В, это и будет напряжение. Соответственно измерение напряжения может производиться только относительно чего-то, поэтому используются сразу две точки.


Рис. 1. Схема измерения напряжения

Если говорить о падении напряжения на каком-либо объекте или участке цепи, то измерение напряжения проводиться относительно концов прибора или цепи, точек подключения и т.д

При этом важно учитывать, что цифровой вольтметр или мультиметр в режиме измерения считается бесконечным сопротивлением или разрывом в цепи

Падение напряжения возможно только при условии протекания тока, поэтому подключение вольтметров последовательно с измеряемым объектом недопустимо, так как через него перестанет протекать ток. Аналоговый или электронный вольтметр должен подключаться только параллельно по отношению к измеряемому сигналу.

С практической точки зрения следует заметить, что аналоговые модели измерительных приборов имеют входное сопротивление равное 10 – 20 кОм, а современные мультиметры могут похвастаться 1МОм. Так как через сопротивление на входе в измерительное устройство может протекать ток утечки, этот делитель напряжения будет обуславливать снижение точности измерений. Поэтому чем ближе сопротивление на входе к бесконечности, тем более точный прибор вы используете.

Важно отметить, что замеры производятся под напряжением, из-за чего присутствует угроза поражения электротоком

Поэтому важно соблюдать элементарные меры предосторожности. Далее рассмотрим порядок выполнения измерения для постоянного и переменного напряжения

Далее рассмотрим порядок выполнения измерения для постоянного и переменного напряжения.

Постоянного тока


Рис. 2. Измерение напряжения постоянного тока

Для цепи постоянного тока расмотрим порядок измерения напряжения при помощи цифрового мультиметра. Для этого:

  1. Переведите переключатель мультиметра в положение для постоянного напряжения. На панели обозначается латинской буквой V со значком « = », знаками «+ и – », также может обозначаться аббревиатурой DC.
  2. Выберете нужный предел измерения, который будет максимально приближен к предполагаемому номиналу, но выше измеряемого.
  3. Установите щупы в соответствующие разъемы – черный к выводу COM, красный к выводу V.
  4. Приложите щупы мультиметра сразу к двум точкам – красный к плюсу, черный к минусу. Если вы заранее не знаете положение потенциалов, и показание прибора имеет отрицательное значение, нужно просто поменять полярность подключения.

На дисплее вы увидите показания вольтметра, если значение слишком малое, переключите ручку на меньший предел измерений. Прикладывая щупы, создавайте хорошее усилие, чтобы избежать большого переходного сопротивления, иначе они внесут ощутимую погрешность измерений.

Переменного тока


Рис. 3. Измерение переменного напряжения

В цепи переменного тока бытовой цепи важно учитывать ее опасность из-за номинала в 220/380 В. Поэтому при невозможности подключения мультиметра непосредственно в процессе эксплуатации, его присоединение должно выполняться при отключенном напряжении при помощи «крокодилов»

В остальном процесс измерения идентичен:

  1. Переключите ручку мультиметра в положение для измерения переменного напряжения. На панели оно обозначается как V со значком «~» или аббревиатурой AC.
  2. Установите ручкой деление на нужный предел по принципу ближайшего большего потенциала относительно измеряемого номинала.
  3. Выполните подключение щупов к соответствующим выводам: черный к выводу COM, красный к выводу V.
  4. Подключите измерительный прибор к нужному устройству, заметьте, что полярность щупов здесь значения не имеет.

На дисплее у вас отобразится действующее значение разности потенциалов, именно оно и является основным для всех расчетов. Но, помимо этого существует и амплитудное значение, которое больше действующего на √2 раз или 1,41 раза.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий