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.

Как измерить большой ток с помощью самодельного шунта

• org/ListItem»>Главная
>
• Электроника
⬎

Иногда, в радиолюбительской практике и не только, требуется измерить токи, величиной в несколько десятков ампер. Обычный мультиметр может измерять токи до 10 А, ито не всегда. Зачастую имеющийся под рукой прибор позволяет делать измерения до десятых долей ампера. Опытный радиолюбитель легко выйдет из положения, поэтому статья предназначена в первую очередь для новичков. Итак, будем разбираться, как измерить ток с помощью закона Ома.

Применение закона Ома

Основной закон электротехники, он же закон Ома, гласит: I=U/R где I-это ток в амперах, U-напряжение в вольтах, R-сопротивление в омах. Эта формула говорит нам, что если в разрыв измеряемой нагрузки (где нужно измерить ток) включить шунт (R) и измеренное на шунте напряжение (U) подставить в формулу, по двум величинам R и U мы узнаем нужную нам I — протекающий ток.

Пример: мы ожидаем ток 20-30 А, а может и больший от потребления двигателем шуруповерта. У нас имеется проволочный шунт, сопротивлением 0,035 Ом. Шунт подключается в разрыв плюса или минуса, это не важно — действующий ток одинаков на всех участках цепи. Так же параллельно шунту подключается вольтметр — по его показания можно судить о токе, потребляемом нагрузкой. У меня при почти полном торможении вала двигателя вольтметр показывал около 0,9 В. Подставив известные нам значения в формулу I=0,9/0,035=25,7А — такой ток потребляет мотор.

Обратите внимание:
При измерении пульсирующих и динамически меняющихся токов, цифровой вольтметр не очень подходит, так как его контроллер очень медленно снимает показания. Для данной цели больше подходит стрелочный вольтметр.

Подобрав шунт нужного сопротивления, можно измерять любые постоянные или пульсирующие токи, хоть до 300 А и более. Хотя я сомневаюсь, что такие измерения вам понадобятся. Обычные резисторы не подходят в роли шунта для больших токов, так как обладают малой мощностью рассеяния. Рассчитать примерную мощность рассеяния шунта можно умножив ожидаемый ток в амперах на падение на нем в вольтах. Для выше приведенного примера это 25,7*0,9=23,13 Вт, такой мощностью обладают проволочные резисторы.

Калькулятор расчета тока по сопротивлению и напряжению на шунте

Внимание! Для работы калькулятора необходимо включить поддержку JavaScript в вашем браузере!

Напряжение на шунте, В

Сопротивление шунта, Ом

Ток, А

Рассеиваемая мощность на шунте, Вт

Самодельный шунт

Не всегда под рукой имеются проволочные резисторы таких мизерных сопротивлений, я бы даже сказал чаще их нет. Из положения можно выйти при помощи нихромовой проволоки от вышедших из строя нагревателей, в крайнем случае можно использовать обычный медный провод. Для определения сопротивления куска проволоки понадобится амперметр (прям замкнутый круг) и источник питания с нагрузкой. Амперметр может конечно быть рассчитан на меньшие токи, чем предполагается измерять шунтом.

Например, для измерения сопротивления своего шунта 0,035 Ом я использовал источник напряжения 12 В и галогеновую лампу 12 В 35 Вт. Предварительно оценив, что лампа потребляет 35Вт/12В=2,9А, я использовал амперметр на 5 А. Безусловно, когда мы знаем ток потребления нагрузкой, как в моем случае, амперметром можно и не пользоваться, однако будет большая погрешность в измерениях.

Для измерительного шунта отлично подходит сборный шунт от советского измерительного прибора. Данный шунт имеет несколько отводов и обладает способностью держать большие токи.

Итак, подключаем шунт неизвестного сопротивления в разрыв между источником питания и нагрузкой (лампой). Аналогично, как при измерении тока, включаем параллельно шунту вольтметр. В ситуации с лампой вполне сойдет цифровой вольтметр. Закон Ома здесь применим с той лишь разницей, что теперь нам известен ток и напряжение, а сопротивление нет. Используя ту же формулу, подставляем известные значения: 2,9(ток потребления лампы)=0,1(напряжение на измеряемом шунте)/X(сопротивление неизвестно) — 2,9=0,1/X или данное уравнение можно записать иначе: X=0,1/2,9=0,034 Ома — сопротивление шунта.

Измерение переменного тока

Для измерения переменного тока так же применимы вышеописанные методы, с той лишь разницей, что нужно использовать вольтметр переменного напряжения, а в случае с измерением сопротивления шунта — амперметр переменного тока.

Для измерения в цепях с частотой 50 Гц вполне сойдут и цифровые вольтметры и амперметры (при наличии у них таких функций). При более высоких частотах цифровые приборы малопригодны, их показания могут сильно отличаться от реальности. Стрелочные измерительные приборы в этом случае куда более подходящие.

Однако самым лучшим вариантом измерения токов любой формы является осциллограф. Осциллограф подключается к шунту вместо вольтметра. Это позволит измерить размах тока или или среднее его значение. Другими словами — мы увидим ток «воочию». Основная сложность при таких замерах — согласовать значения напряжений на осциллографе с сопротивлением шунта по закону Ома. Здесь могу посоветовать одно — калькулятор в начале страницы вам в помощь.

Хочется обратить внимание: при измерении переменного тока следует производит расчеты не по амплитудным значениям напряжения, а по среднеквадратическим — именно так принято в электротехнике измерять переменные токи и напряжения. Величины указываются усредненные, эквивалентные постоянным. Собственно это и стоит учитывать при использовании осциллографа. У цифровых «ослов» среднеквадратическая величина напряжения может рассчитываться автоматически, называется она «Vrms».

Вышенаписанное справедливо при измерении так называемых «действующих» токов, с относительно стабильной формой. Когда же нужно узнать пиковые токи — здесь в формулу рассчета (или калькулятор в начале) нужно подставлять амплитудные значения напряжений на шунте. Как говорится «все хорошо к месту» — в радиолюбительской практике требуются различные варианты.

Смотрите также другие статьи

Как измерить ток без разрыва цепи

{% if result.isEmpty and result.term %}

{% if translation.search.not_found %}{{translation.search.not_found}}{% else %}К сожалению, ничего не найдено для{% endif %}  { {результат. термин | побег}}

{% endif%}

{% если ложь и результат.загрузка %}

{% еще %}

{% if result.suggestions или result.collections или result.pages %}

{% if result.suggestions %}

{{keywords_suggestions_title | побег}}

{% для предложения в result.suggestions %}
• {{suggestion.keyword | escape}}{{suggestion.count}}
{% конец для%}

{% конец%} {% if result.collections %}

{{translation.search.collections | по умолчанию: «Коллекции»}}

{% для коллекции в result.collections %}
• {{collection.title | побег}}
{% конец для%}

{% endif%}

{% endif%}

{% if result. products %}

{{products_suggestions_title}}

{% if result.term и result.isEmpty == false %} {% if translation.search.view_all_products %}{{translation.search.view_all_products}}{% else %}Просмотреть все продукты{% endif %} {% endif%}

{% if product_list_layout == ‘карусель’ %}

{% для продукта в result.products %}

{% если product.image %} {% еще %} {% endif %}

{{product.title | escape}}

{{product.first_available_variant.sku}}

{{ product.price | деньги}}

{% конец для%}

{% еще %}

{% для продукта в result. products %}

{% если product.image %} {% еще %} {% endif %}

{{product.title | escape}}

{{product.first_available_variant.sku}}

{{ product.price | деньги}}

{% конец для%}

{% endif%}

{% endif%}

{% endif%}

{% if translation.search.not_found %}{{translation.search.not_found }}{% else %}К сожалению, ничего не найдено для{% endif %}  {{result.term | escape}}

Как измерить ток | Hioki

Зачем нужно измерять ток? Причины, методы и меры предосторожности

Обзор

Вы не можете увидеть электрический ток своими глазами. Следовательно, для измерения таких свойств, как ток, необходимы специально разработанные измерительные приборы. Но зачем вообще нужно измерять ток? И как это достигается?

На этой странице подробно описаны причины измерения тока и способы использования соответствующих приборов.

Необходимость измерения тока

Электронные устройства чрезвычайно чувствительны и точны. Следовательно, многие устройства необходимо регулярно проверять, и обслуживание является ключевым фактором. Если бы не было измерительных приборов, было бы трудно точно определить проблемы во время обслуживания и поломки оборудования. По этой причине измерение тока является важной частью технического обслуживания электронных устройств и выявления причин неисправностей и отказов.

Существует ряд измерительных приборов, которые можно использовать для измерения силы тока. Наиболее часто используются следующие три:

• Цифровые мультиметры

• Датчики тока

• Клещи

Каждый из этих приборов может использоваться для измерения тока. Важно выбрать лучший инструмент для вашего приложения.

На этой странице объясняется, как измерять ток с помощью каждого типа приборов.

Как измерить ток с помощью цифрового мультиметра

Цифровой мультиметр — это инструмент, обеспечивающий выполнение основных измерений электрических цепей, от силы тока до напряжения и сопротивления. Доступны различные типы, от больших моделей до карточных устройств, и они используются в различных сценариях измерения электроэнергии.

Большинство цифровых мультиметров имеют поворотный переключатель для изменения функций, поэтому первым шагом является настройка прибора на текущую функцию.

Затем подключите черную (отрицательную) клемму измерительных проводов к «COM», а красную (положительную) клемму к «A». При подключении измерительных проводов к цепи подсоедините черный провод к отрицательной стороне источника питания, а красный провод к стороне нагрузки, чтобы прибор был последовательно подключен к цепи.

Необходимо соблюдать осторожность, так как подача напряжения, когда измерительный провод вставлен в клемму «А», может повредить цифровой мультиметр. Следовательно, хорошей практикой является отключение питания измеряемой цепи, чтобы случайно не подать напряжение. Затем подключите ток последовательно с измерительными клеммами и снова включите питание.

Как измерять ток с помощью токового пробника

Токовый пробник — это инструмент, который позволяет прибору, например осциллографу, измерять форму волны тока путем преобразования тока в напряжение. Они полезны в широком диапазоне сценариев измерения тока, поскольку позволяют наблюдать за сигналом снаружи изоляции (без разрезания кабеля или другого проводника) и поскольку они могут выдерживать токи различной величины.

Доступны следующие шесть типов токовых пробников, которые следует выбирать в соответствии с применением.

Тип ТТ

Эти датчики тока предназначены исключительно для измерения переменного тока. Они сравнительно недороги и не требуют источника питания, хотя их нельзя использовать для измерения постоянного тока.

Датчик Холла

Эти датчики тока могут использоваться для измерения переменного и постоянного тока. Они недороги, но имеют недостатки, в том числе сравнительно низкую точность и дрейф, вызванный температурой и временем, что делает их плохо подходящими для приложений, в которых ток должен измеряться в течение длительного периода времени.

Тип Rogowski

Эти датчики измеряют ток путем преобразования напряжения, индуцируемого в катушке с воздушным сердечником переменным магнитным полем, которое возникает вокруг измеряемого тока. Они недороги и могут измерять большие токи, поскольку отсутствие магнитного сердечника устраняет проблему магнитного насыщения. Кроме того, они не страдают от недостатка магнитных потерь. Однако они чувствительны к воздействию шума и поэтому плохо подходят для высокоточных измерений. Кроме того, у них есть недостаток, заключающийся в том, что они не могут измерять постоянные токи из-за принципа их действия.

Датчик переменного тока с нулевым потоком

Эти преобразователи улучшают характеристики преобразователей типа CT в низкочастотном диапазоне. Благодаря малой фазовой ошибке они могут выполнять измерения в широкой полосе частот, что делает их хорошо подходящими для измерения мощности. Однако они используют метод ТТ и поэтому не могут измерять постоянные токи.

Тип AC/DC с нулевым потоком (с датчиком Холла)

Эти датчики сочетают в себе метод ТТ с элементом Холла, что позволяет им измерять как постоянный, так и переменный ток.

Тип AC/DC с нулевым потоком (феррозондовый датчик)

Эти датчики сочетают в себе метод CT с элементом FG (феррозонд), что позволяет им измерять как постоянный, так и переменный ток.
Поскольку благодаря своему принципу работы феррозонд имеет чрезвычайно малый дрейф смещения в широком диапазоне температур, он может обеспечивать исключительно точные и стабильные измерения, что делает этот тип датчика тока идеальным для сопряжения с высокоточными измерителями мощности для бескомпромиссной точности

Как измерить ток токоизмерительными клещами

Для измерения тока токоизмерительными клещами сначала установите поворотный переключатель в положение «А». Затем выполните регулировку нуля и зажмите губки поперек троса. Поскольку токоизмерительные клещи могут измерять ток, просто закрепляя их на кабеле, их также можно использовать для проверки значений тока без отключения цепей. В этих приборах используется тот факт, что магнитное поле, возникающее при протекании тока, пропорционально величине тока; измеряя это поле, можно измерить ток.

Если токоизмерительные клещи зажать вокруг двух проводов туда и обратно, магнитные поля нейтрализуют друг друга. Необходимо избегать зажима счетчика вокруг таких пар проводов, за исключением случаев измерения тока утечки.

Поскольку магнитное поле увеличивается пропорционально количеству витков катушки в том же направлении вокруг сердечника зажима, точность можно повысить, добавив витки к инструменту для усиления магнитного поля.

Выбор лучшего прибора для вашего приложения

Измерительные инструменты необходимы для измерения таких свойств, как сила тока, для поддержания и выявления неисправностей в точных, чувствительных электронных приборах.