Измерение напряжения, силы тока и сопротивления » Страница 2 » Паятель.Ру

Измерение напряжения, силы тока и сопротивления

Категория: Измерительные приборы При ремонте или налаживании электронной техники невозможно обойтись без измерений силы тока, напряжения, сопротивления, а так же других электрических величин, от которых зависит работа схемы или прибора. Наиболее часто приходится измерять постоянные и переменные напряжения и токи, сопротивления. Сейчас самый популярный прибор, — цифровой мультиметр (типа М-838 или аналогичный). А теперь посмотрим, что произойдет, если к R2 подключить вольтметр, у которого внутреннее (входное) сопротивление (RV) равно, допустим, 10 кОм. Внутренне сопротивление вольтметра RV окажется включенным параллельно резистору R2 (зашунтирует его). В результате фактическое сопротивление R между минусом источника питания G1 и точкой соединения R1 и R2 упадет до величины, определяемой известной формулой: R=(R2*RV)/(R2+RV), и будет уже не 100 кОм, а всего около 9,09 кОм. Теперь, согласно формуле U1/U2=(R1+R)/R, напряжение на R2, при подключенном к R2 вольтметре с внутренним сопротивлением 10кОм, будет около 0,749V. И это напряжение покажет вольтметр, вместо положенных 4,5V! Если же внутреннее сопротивление вольтметра значительно больше R2, например, 1000 кОм (1 Мегаом), результат измерения будет ближе к реальному : R- (100И 000)/(100+1000) * 90,9 кОм. U2= 9 /((100+90,9)/90,9) * 4,286V. Как видите, чем выше внутреннее (входное) сопротивление вольтметра по отношению к внутреннему сопротивлению источника (или элемента схемы) на котором нужно измерить напряжение, тем показания прибора будут достовернее. В технической документации входное сопротивление вольтметров (или универсальных приборов при измерении напряжения) обычно указывается в Om/V. Это значит: что чтобы узнать фактическое входное сопротивление прибора на каком-то пределе измерения, нужно указанное сопротивление умножить на выбранный предел измерения. Допустим, в паспорте мультиметра указано, что его при измерении напряжения его входное сопротивление равно 300 kOm/V. 6000k0m). Реже, входное сопротивление указывают для каждого предела в отдельности. В таком случае, написанное в паспорте прибора входное сопротивление и есть то входное сопротивление, которым обладает прибор на данном пределе измерения. Измерение переменного напряжения. Практически все выше сказанное об измерении постоянного напряжения остается в силе и при измерении переменного. Но есть и существенные отличия. Например, точность измерения переменного напряжения сильно зависит от частоты переменного тока, напряжение которого измеряют. Большинство мультиметров откалиброваны на переменное напряжение 50 Гц (или 60 Гц), поэтому, при измерении напряжения более высокой, например, звуковой частоты их показания могут значительно отличаться. В паспортах некоторых мультиметров указывается погрешность при измерении на разных частотах, например, 50 Гц и 1000 Гц или 50 Гц, 1000 Гц и 10000 Гц. Другая интересная деталь — одни приборы, в режиме измерения переменного напряжения, никак не реагируют на постоянное напряжение, а другие при наличии постоянного напряжения в измеряемой цепи показывают какие-то ошибочные числа. Например, если мультиметр М-838, переключенный на измерение переменного напряжения (ACV) подключить к источнику постоянного напряжения, он покажет число, примерно в полтора раза больше постоянного напряжения этого источника. А вот более дорогой мультиметр, — DT9206 при измерении переменного напряжения на постоянное не реагирует никак (показывает нули). Дело в том, что в одних приборах, таких как DT9206, есть разделительный конденсатор, который при измерении переменного напряжения включается на входе прибора и не пропускает постоянное напряжение на его схему. В М-838 такого конденсатора нет. Это обязательно нужно знать, когда измеряете переменное напряжение в цепи, где есть постоянная составляющая. На рисунке 5 показана схема выходной части усилительного каскада. Обратите внимание, — на коллекторе транзистора присутствует постоянное напряжение 50V и переменное 20V. Чтобы измерить переменное напряжение таким прибором, как М-838 (без разделительного конденсатора на входе), его нужно подключить через конденсатор (Сх). А вот прибор типа DT9206 можно подключать непосредственно, на его показания постоянная составляющая не влияет. Измерение силы тока. Чтобы измерить силу тока (или просто, — измерить ток) амперметр (или комбинированный прибор, измеряющий силу тока) включают в электрическую цепь последовательно (рис. 6). Иначе говоря, в разрыв цепи, так, чтобы через прибор протекал весь ток, силу которого нужно измерить. На рисунке 6 показано как включают прибор при измерении тока потребления усилительным каскадом, а на рисунке 7, — тока коллектора транзистора. На результат измерения силы тока оказывает влияние сопротивление измерительного прибора. Но это влияние обратно тому, что оказывает вольтметр на измеряемое напряжение. Амперметр включается цепь последовательно, и его сопротивление складывается с сопротивлением цепи. Общее сопротивление цепи увеличивается, а сила тока уменьшается. Поэтому сопротивление прибора, измеряющего силу тока должно быть минимальным. Измеряя силу тока мультиметр переключают в положение «ОСА». При измерении слабых токов щупы прибора устанавливают в те же гнезда, что и при измерении напряжения. Для измерения силы тока более 200mA (0,2А), до 10А мультиметры имеют дополнительное гнездо с предохранителем. Серьезный недостаток традиционного измерения силы тока в том, что для подключения прибора нужно сделать разрыв в цепи. Особенно это неудобно при измерении больших и очень больших токов. Поэтому, для измерения больших токов используют приборы с так называемыми «токовыми клещами», которые представляют собой датчик тока, определяющий силу тока по магнитному полю, создаваемому током. Внешне токовые клещи, действительно похожи на клещи или прищепку, которую надевают на проводник с измеряемым током. Еще одно достоинство токовых клещей в том, что измерительный прибор оказывается полностью изолированным от измеряемой цепи.

измерение с помощью мультиметра и частотометра

Как показывает практика, частоты измерение переменного тока, в отличие от таких показателей как напряжение и сила тока, нечасто необходимы в работе.

К примеру, измерительные клещи помогут в фиксировании показателя силы тока даже без контакта с токопроводящими частями.

Напряжение же фиксируется с помощью стрелочной модели мультиметра (старые образцы), или цифровой модели.

Стоит заметить, что измерение показателя частоты переменного тока, обозначенного символом v, с которой изменяется частота и  полярность в цепи переменного тока, происходит с помощью частотомера.

Этим прибором для измерения так же может фиксироваться число механических колебания в определенный промежуток времени, но в данной статье будут рассмотрены только электрические величины частоты прохождения переменного электрического тока.

Методы и особенности фиксирования показателя частоты переменного электричекого тока помощью мультиметра и частотомера будет рассмотрено в следующем материале.

Оглавление:

• Приборы для фиксации показателей
• Особенности использования и группы частотомеров
• Как происходит определение частоты переменного тока с помощью мультиметра
• Фиксация частоты:основные этапы
• Иные методы измерения показателя частоты переменного электрического тока

Приборы для фиксации показателей частоты переменного тока

Особенности использования и группы частотомеров. Если рассматривать область использования данных приборов, то можно их разделить на следующие категории:

• электроизмерительные;
• радиоизмерительные.

В первом случае приборы используются для определения рассматриваемых показателей частоты переменного тока как на производстве, так и в быту.

Использование их при частотной калибровке моторов с асинхронными показателями оборотов наиболее распространено и эффективно.

Вторая группа измерительных приборов получила свое применение только в радиотехнике. Они способны фиксировать обширный интервал напряжения высокой частоты переменного тока.

Если рассматривать конструкцию частотомера, то можно выделить следующие их виды: стационарные, щитовые и переносные. Последние обладают такими качествами, как компактность, универсальность и мобильность, что обеспечивает им широкое применение у радиолюбителей, в том числе для измерения частоты переменного тока.

Основные самые важные характеристики частотомера, требующие внимания потребителя при покупке, сводятся к следующему списку:

• интервал частот переменного тока, который по силам измерить прибор. Если рассматривать работу именно со стандартной величиной, которая используется в промышленности и имеет значение в 50 Герц, то необходимо досконально изучить инструкцию к прибору.
  Это связано с тем, что не все они смогут ее зарегистрировать;
• какое будет рабочее напряжение в цепи, где будет происходить измерение частоты переменного тока;
• важной характеристикой, особенно для радиочастотных приборов, является чувствительность;
• не менее важна та величина ошибки, с которой тестер проводит измерения.

Как происходит определение частоты переменного тока с помощью мультиметра

Одним из широко распространенных приборов, позволяющих определить величину v, является мультиметр. Одним из его преимуществ является свободный доступ.

Следует отметить, что при покупке нужно обращать свое внимание на показатели, ведь не все тестеры могут измерить такой показатель как v.

Современные мультиметры компактны, что дает им преимущество в работе вне стационарного места. Наряду с напряжением и переменным током, они так же измеряют другие необходимые для электриков величины.

Основой мультиметра наших дней и его функциональной начинки является цифровые электронные составляющие, что повышает точность измерения переменного тока.

В составе данного измерительного прибора находится:

• табло на основе жидких кристаллов, на котором отображаются все измерения. Вероятнее всего Вы найдете его в верхнем отделе тестера;
• механизм для переключения измерений показателей. Стоит отметить, что важно на данном этапе быть осторожным. К примеру, если переключатель будет зафиксирован на отметке I, сила тока иными словами, а Вы попытаетесь измерить напряжение, то это приведет к короткому замыканию. Это может привести к поломке прибора и подтверждениям термического характера дугой пользователя.

• выход для щупов. При помощи этих элементов тестер и фиксируемый токопроводящий объект соединяются друг с другом, образуя связь. Необходимо, чтобы провода не имели повреждений в изоляции, трещин и иных дефектов в своей конструкции, ведь они непосредственно будут находиться в руках измеряющего.

Так же у современного мультиметра имеются специальные приставки, разработанные специально с целью увеличения функций стандартной модели.

Фиксация частоты переменного тока: основные этапы

Если имеется потребность использования мультиметра как частотомера, то еще раз перед работой изучите те показатели, какие именно подлежат измерению.

Для фиксации основных показателей необходимо проделать несколько шагов:

1. Непосредственно произвести активацию прибора, она, как правило, броско обозначена;
2. Зафиксировать тумблер переключения для определения показателя переменного тока, обозначаемого символом v;
3. При помощи щупов, подключенных в строго оговоренные выходы, провести анализ мультитестера. Первым делом зафиксируйте частоту в сети, напряжение которой стандартно, она равна 220 Вольт. Здесь показатель соответствует 50 Гц, отклонение при этом допускается на величину в несколько десятых. Поставщиком электроэнергии эта величина четко контролируется, ведь ее изменение может вызвать поломку электроприборов. Стоит отметить, что этот показатель в разных странах неодинаков.

В тот момент, когда выводы прибора для измерения подсоединены к розетке, на табло измерительного прибора зафиксируется около 50 Гц. Разница между этими величинами соответствует погрешности тестера и должна быть учтена в дальнейшем.

Не забывая о том факте, что показатель v характерен только для переменного вида напряжения, можно приступать к работе.

Иные методы измерения рассматриваемого показателя

Наиболее эффективен и прост как метод фиксации показателя v является использование осциллографа. Он пользуется популярностью у профессиональных электриков из — за возможности наглядно оценить не исключительно цифровое значение показателя.

Начинающему мастеру будет проблематично зафиксировать эти колебания при помощи рассматриваемого тестера.

Еще одним способом является измерение прибора для измерения конденсаторного типа, обладающим интервалом измерений в 10 Гц — 1 МГц и приблизительным промахом вдва процента.

Следующим методом является резонансный, как следует из названия, основа его является такой показатель как резонанс, который возникает в электро —контуре. Он так же имеет табло с конструкцией, позволяющим точно подстроить искомые интервалы.

Но стоит отметить, что показатель в пятьдесят Герц не удастся проверить этим способом, так как работает измерительный прибор в интервалах, в тысячу раз его превышающей.

Нельзя не затронуть такой термин, как реле частоты. По своей сути — это ведущий агрегат по контролю измерения частоты предприятиях промышленности, то есть крупных и масштабных производствах.

Под ее влияние попадают все иные устройства защиты, тем самым реле поддерживает частоты на нужном уровне. Все типы реле частоты, так же как и его функционал, будут рассмотрены в следующих статьях.

Подводя итог, можно отметить, что функционал мультиметров, и частотомеров современного типа построен на фиксации импульсов, присущих любому виду переменного напряжения, при этом обеспечивая высокий интервал измерений и высокую точность.

Полезным будет ознакомление с видео по теме. Надеемся, что информация, представленная в статье, была для Вас полезна!

Определение переменного тока Измерения и преимущества

Определение переменного тока

Переменный ток меняет свое направление на противоположное, и его мгновенная величина меняется со временем. Однако среднеквадратичное значение остается неизменным для конкретной нагрузки. Переменный ток периодически меняет свое направление. И наоборот, постоянный ток не меняет своего направления, а течет только в одном направлении. Форма волны переменного тока

Переменный ток имеет периодическую функцию. Переменный ток назван в соответствии с формой волны. Таким образом, форма волны тока может быть синусоидальной, прямоугольной, треугольной, пилообразной, трапециевидной и т. д. Форма волны переменного тока имеет одинаковую площадь положительного и отрицательного полупериода. Следовательно, среднее значение чистой синусоидальной формы волны тока равно нулю. Различные типы чередующихся сигналов: ;

Измерение переменного тока

Мы можем измерить переменный ток с помощью амперметра с подвижным железом. Однако измеритель PMMC не подходит для измерения переменного тока. Счетчик PMMC работает по измерению среднего значения. Среднее значение переменного тока равно нулю, поэтому мы не можем использовать счетчик PMMC для измерения переменного тока. Однако можно измерить переменный ток измерителем PMMC, если мы выпрямим переменный ток.

Цифровой мультиметр теперь используется для измерения напряжения, силы тока и многих других электрических величин. Цифровые клещи широко используются для измерения переменного тока, протекающего в цепи.

Среднеквадратичное значение переменного тока

Значение переменного тока выражается его среднеквадратичным значением. RMS  значение – это эффективное значение  изменяющегося напряжения или тока. Это эквивалентное постоянное значение DC (постоянное) , которое дает тот же эффект нагрева. Например, лампа, подключенная к источнику переменного тока со среднеквадратичным значением 6 В, будет светить с той же яркостью при подключении к постоянному источнику постоянного тока 6 В. Среднеквадратичное значение различных сигналов приведено ниже.

Waveform Type	Waveform	RMS value
Sinusoidal waveform
Square Waveform
Sawtooth Waveform

Где Im — пиковое значение сигнала переменного тока.

Преимущества переменного тока или переменного тока

Ниже перечислены преимущества переменного тока.

1. Генерация переменного тока очень проста. Генератор переменного тока не требует коммутатора или цепи выпрямителя. Таким образом, можно генерировать большую мощность переменного тока без каких-либо сложных схем.
2. Центры нагрузки обычно расположены на большом расстоянии от генерирующей станции. Для передачи мощности необходимо повышать напряжение, чтобы уменьшить потери в линии. На приемном конце напряжение необходимо понизить для использования мощности. Трансформатор работает, если на него подается переменный ток. Таким образом, мы можем сказать, что легко повысить или понизить напряжение переменного тока с помощью трансформатора.
3. Можно уменьшить переменный ток с помощью трансформатора тока для измерения и защиты. Поэтому легко защитить электрическую сеть.
4. С помощью электронного выпрямителя переменный ток легко преобразовать в постоянный. В приводах постоянного тока мы преобразуем переменный ток в постоянный для привода двигателя постоянного тока.

Недостатки переменного тока

Ниже перечислены недостатки переменного тока.

1. Переменный ток имеет скин-эффект. Переменный ток стремится течь по внешней поверхности проводника. Это явление называется скин-эффектом. Скин-эффект зависит от частоты переменного тока и увеличивается с увеличением частоты. Скин-эффект увеличивает эффективное сопротивление проводника и, следовательно, увеличивает потери в линии. Многожильный провод используется для уменьшения скин-эффекта. Кроме того, мы используем полые проводники для уменьшения скин-эффекта в высокотемпературных приложениях.
2. Явление близости в переменном токе вызывает неравномерное распределение проводника. Магнитное поле проводника с током взаимодействует с соседним проводником и наоборот. Таким образом, распределение тока в обоих проводниках становится неравномерным.

Переменный ток в трехфазной системе

Переменный ток в трехфазной системе имеет следующие характеристики.

• Векторная сумма всех трехфазных токов равна нулю для сбалансированной трехфазной системы. Однако для несимметричной трехфазной системы векторная сумма фазных токов никогда не равна нулю.
• Фазовый угол между фазными токами составляет 120 градусов (электрический). Угол между фазными токами изменяется при асимметрии напряжения. Следовательно, для сбалансированной системы тип нагрузки и значение нагрузки для каждой фазы должны быть одинаковыми.

Читать дальше:

Похожие сообщения:

Подпишитесь на нас и поставьте лайк:

Основы измерения цифровых мультиметров — NI

Практически каждый цифровой мультиметр имеет функцию измерения постоянного и переменного тока. Проверка напряжения обычно используется для тестирования и проверки выходных сигналов приборов, компонентов или цепей. Напряжение всегда измеряется между двумя точками, поэтому необходимы два щупа. Некоторые разъемы и датчики цифрового мультиметра окрашены; красный предназначен для положительной точки, которую вы хотите измерить, а черный предназначен для отрицательной точки, которая обычно является опорной или заземленной. Однако напряжение является двунаправленным, поэтому, если вы поменяете местами положительную и отрицательную точки, измеренное напряжение будет просто инвертировано.

Обычно существует два различных режима измерения напряжения: переменного и постоянного тока. Обычно DC обозначается буквой V с одной пунктирной линией и одной сплошной линией, а переменный ток обозначается буквой V с волной. Обязательно выберите правильный диапазон и режим для вашего приложения.

^{Рис. 1. Измерения напряжения переменного тока (слева) и напряжения постоянного тока (справа) обычно используются для тестирования и проверки выходных сигналов приборов, компонентов или цепей.}

Существует несколько терминов и понятий, с которыми вам следует ознакомиться при измерении напряжения переменного или постоянного тока.

 

Входное сопротивление

Идеальный вольтметр имеет бесконечное входное сопротивление, поэтому прибор не потребляет ток из контрольной цепи. Однако в действительности всегда присутствует некоторое сопротивление, влияющее на точность измерения. Чтобы свести к минимуму эту проблему, подсистемы измерения напряжения цифрового мультиметра часто проектируются так, чтобы импеданс составлял от 1 до 10 МОм. Если вы измеряете низкое напряжение, даже этого сопротивления может быть достаточно, чтобы добавить к вашим измерениям неприемлемые погрешности. По этой причине более низкие диапазоны напряжения часто имеют вариант с более высоким импедансом, например 10 ГОм.

В некоторых цифровых мультиметрах можно выбрать входное сопротивление. Для большинства приложений можно сказать, что чем выше импеданс, тем точнее измерение. Однако есть несколько случаев, когда вы можете выбрать более низкий импеданс. Например, кабелепровод, внутри которого находится много разных проводов, может иметь связь между проводами. Несмотря на то, что провода разомкнуты и плавают, цифровой мультиметр все равно считывает напряжение. Более высокого импеданса недостаточно для устранения этих паразитных напряжений, но низкий импеданс обеспечивает путь для накопленного заряда и позволяет цифровому мультиметру правильно измерять 0 В. Примером этого при более низком диапазоне напряжения является наличие следов. близко друг к другу на цепи.

 

Коэффициент амплитуды

При измерении сигналов переменного тока (напряжения или тока) коэффициент амплитуды может быть важным параметром при определении точности для определенной формы сигнала. Коэффициент амплитуды представляет собой отношение пикового значения к среднеквадратичному значению и является способом описания форм сигналов. Как правило, коэффициент амплитуды используется для измерения напряжения, но может использоваться и для других измерений, таких как ток. Технически оно определяется как положительное действительное число, но чаще всего указывается как отношение.

^{Уравнение 2. Коэффициент амплитуды — это мера того, насколько экстремальны пики сигнала. формы волны одинаковы. Для сигнала треугольной формы коэффициент амплитуды равен 1,732. Более высокие коэффициенты амплитуды указывают на более острые пики и затрудняют точное измерение переменного тока.}

^{Рисунок 2. Пик-фактор сигнала переменного тока может влиять на точность}

 

Мультиметр переменного тока, который измеряет с использованием истинного среднеквадратичного значения, указывает точность на основе синусоиды. Он указывает через коэффициент амплитуды, какое искажение синусоидальная волна может иметь, и при этом быть измеренной с заявленной точностью. Он также включает любую дополнительную погрешность для других сигналов в зависимости от их коэффициента амплитуды.

Например, если данный цифровой мультиметр имеет точность измерения переменного тока 0,03% от показаний. Вы измеряете сигнал треугольной формы, поэтому вам необходимо найти любую дополнительную ошибку с коэффициентом амплитуды 1,732. Цифровой мультиметр указывает, что для коэффициентов амплитуды от 1 до 2 возникает дополнительная ошибка в 0,05 процента от показаний. Таким образом, ваше измерение имеет точность 0,03% + 0,05%, что в сумме составляет 0,08% от показаний. Как видите, коэффициент амплитуды сигнала может иметь большое влияние на точность измерения.

 

Нулевое смещение

Большинство цифровых мультиметров позволяют выполнять нулевое смещение. Это полезно для устранения ошибок, вызванных соединениями и проводами, при измерении постоянного напряжения или сопротивления. Во-первых, вы выбираете правильный тип измерения и диапазон. Затем соедините ваши датчики вместе и дождитесь считывания измерения. Затем выберите кнопку нулевого смещения. Последующие показания вычитают нулевое измерение, чтобы обеспечить более точное чтение.

 

Автоматический ноль

В дополнение к выполнению нулевого смещения другим способом повышения точности измерения напряжения и сопротивления является включение функции, называемой автоматическим обнулением. Автоматическая установка нуля используется для компенсации внутренних смещений прибора. Когда эта функция включена, цифровой мультиметр выполняет дополнительное измерение для каждого измерения, которое вы выполняете.