Измерение тока и напряжения. Вольтметр и амперметр.

Приветствую всех читателей на нашем сайте и сегодня в рамках курса “Основы электроники” мы будем изучать основные способы измерения силы тока, напряжения и других параметров электрических цепей. Естественно, без внимания не останутся и основные измерительные приборы, такие как вольтметр и амперметр.

Измерение тока. Амперметр.

И начнем мы с измерения тока. Прибор, используемый для этих целей, называется амперметр и в цепь он включается последовательно. Рассмотрим небольшой примерчик:

Как видите, здесь источник питания подключен напрямую к резистору. Кроме того, в цепи присутствует амперметр, включенный последовательно с резистором. По закону Ома сила тока в данной цепи должна быть равна:

I = \frac{U}{R} = \frac{12}{100} = 0.12

Получили величину, равную 0.12 А, что в точности совпадает с практическим результатом, который демонстрирует амперметр в цепи 🙂

Важным параметром этого прибора является его внутреннее сопротивление r_А. Почему это так важно? Смотрите сами – при отсутствии амперметра ток определяется по закону Ома, как мы и рассчитывали чуть выше. Но при наличии амперметра в цепи ток изменится, поскольку изменится сопротивление, и мы получим следующее значение:

I = \frac{U}{R_1+r_А}

Если бы амперметр был абсолютно идеальным, и его сопротивление равнялось нулю, то он бы не оказал никакого влияния на работу электрической цепи, параметры которой необходимо измерить, но на практике все не совсем так, и сопротивление прибора не равно 0. Конечно, сопротивление амперметра достаточно мало (поскольку производители стремятся максимально его уменьшить), поэтому во многих примерах и задачах им пренебрегают, но не стоит забывать, что оно все-таки и есть и оно ненулевое.

При разговоре об измерении силы тока невозможно не упомянуть о способе, который позволяет расширить пределы, в которых может работать амперметр. Этот метод заключается в том, что параллельно амперметру включается шунт (резистор), имеющий определенное сопротивление:

R = \frac{r_А}{n\medspace-\medspace 1}

В этой формуле n – это коэффициент шунтирования – число, которое показывает во сколько раз будут увеличены пределы, в рамках которых амперметр может производить свои измерения. Возможно это все может показаться не совсем понятным и логичным, поэтому сейчас мы рассмотрим практический пример, который позволит во всем разобраться.

Пусть максимальное значение, которое может измерить амперметр составляет 1 А. А схема, силу тока в которой нам нужно определить имеет следующий вид:

Отличие от предыдущей схемы заключается в том, что напряжение источника питания на этой схеме в 100 раз больше, соответственно, и ток в цепи станет больше и будет равен 12 А. Из-за ограничения на максимальное значение измеряемого тока напрямую использовать наш амперметр мы не сможем. Так вот для таких задач и нужно использовать дополнительный шунт:

В данной задаче нам необходимо измерить ток I. Мы предполагаем, что его значение превысит максимально допустимую величину для используемого амперметра, поэтому добавляем в схему еще один элемент, который будет выполнять роль шунта. Пусть мы хотим увеличить пределы измерения амперметра в 25 раз, это значит, что прибор будет показывать значение, которое в 25 раз меньше, чем величина измеряемого тока. Нам останется только умножить показания прибора на известное нам число и мы получим нужное нам значение. Для реализации нашей задумки мы должны поставить шунт параллельно амперметру, причем сопротивление его должно быть равно значению, которое мы определяем по формуле:

R = \frac{r_А}{n\medspace-\medspace 1}

В данном случае n = 25, но мы проведем все расчеты в общем виде, чтобы показать, что величины могут быть абсолютно любыми, принцип шунтирования будет работать одинаково.

Итак, поскольку напряжения на шунте и на амперметре равны, мы можем записать первое уравнение:

I_А\medspace r_А = I_R\medspace R

Выразим ток шунта через ток амперметра:

I_R = I_А\medspace \frac{r_А}{R}

Измеряемый ток равен:

I = I_R + I_А

Подставим в это уравнение предыдущее выражение для тока шунта:

I = I_А + I_А\medspace \frac{r_А}{R}

Но сопротивление шунта нам также известно (R = \frac{r_А}{n\medspace-\medspace 1}). В итоге мы получаем:

I = I_А\medspace (1 + \frac{r_А\medspace (n\medspace-\medspace 1)}{r_А}\enspace) = I_А\medspace n

Вот мы и получили то, что и хотели. Значение, которое покажет амперметр в данной цепи будет в n раз меньше, чем сила тока, величину которой нам и нужно измерить 🙂

С измерениями тока в цепи все понятно, давайте перейдем к следующему вопросу, а именно определению напряжения.

Измерение напряжения. Вольтметр.

Прибор, предназначенный для измерения напряжения называется вольтметр. И, в отличие от амперметра, в цепь он включается параллельно участку цепи, напряжение на котором необходимо определить. И, опять же, в противоположность идеальному амперметру, имеющему нулевое сопротивление, сопротивление идеального вольтметра должно быть равно бесконечности. Давай разберемся с чем это связано:

Если бы в цепи не было вольтметра, ток через резисторы был бы один и тот же и определялся по Закону Ома следующим образом:

I_1 = I_2 = \frac{U}{R_1 + R_2} = \frac{30}{10 + 20} = 1

Итак, величина тока составила бы 1 А, а соответственно напряжение на резисторе 2 было бы равно 20 В. С этим все понятно, а теперь мы хотим измерить это напряжение вольтметром и включаем его параллельно с R_2. Если бы сопротивление вольтметра было бы бесконечно большим, то через него просто не потек бы ток (I_B = 0), и прибор не оказал бы никакого воздействия на исходную цепь. Но поскольку r_В имеет конечную величину и не равно бесконечности, то через вольтметр потечет ток. В связи с этим напряжение на резисторе R_2 уже не будет таким, каким бы оно было при отсутствии измерительного прибора. Вот поэтому идеальным был бы такой вольтметр, через который не проходил бы ток.

Как и в случае с амперметром, есть специальный метод, который позволяет увеличить пределы измерения напряжения для вольтметра. Для осуществления этого необходимо включить последовательно с прибором добавочное сопротивление, величина которого определяется по формуле:

R_Д = r_В\medspace (n\medspace-\medspace 1)

Это приведет к тому, что показания вольтметра будут в n раз меньше, чем значение измеряемого напряжения. По традиции давайте рассмотрим небольшой практический пример:

Здесь мы добавили в цепь добавочное сопротивление R_3. Перед нами стоит задача измерить напряжение на резисторе R_2:\medspace U_2 = R_2\medspace I_2. Давайте определим, какой результат при таком включении выдаст нам вольтметр:

U_2 = I_2\medspace R_2 = U_В + I_В\medspace R_3

Подставим в эту формулу выражение для расчета сопротивления добавочного резистора:

U_2 = U_В + I_В\medspace (r_В\medspace (n\medspace-\medspace 1)) = U_В + I_В\medspace r_В\medspace n\medspace-\medspace I_В\medspace r_В = U_В + U_В\medspace n\medspace-\medspace U_В = U_В\medspace n

Таким образом: U_В = \frac{U_2}{n}. То есть показания вольтметра будут в n раз меньше, чем величина напряжения, которое мы измеряли. Так что, используя данный метод, возможно увеличить пределы измерения вольтметра!

В завершении статьи пару слов об измерении сопротивления и мощности.

Для решения обеих задач возможно совместное использование амперметра и вольтметра. В предыдущих статьях (про мощность и сопротивление) мы подробно останавливались на понятиях сопротивления и мощности и их связи с напряжением и сопротивлением, таким образом, зная ток и напряжение электрической цепи можно произвести расчет нужного нам параметра. Ну а кроме того есть специальные приборы, которые позволяют произвести измерения сопротивления участка цепи – омметр – и мощности – ваттметр.

В общем-то, на этом, пожалуй, на сегодня закончим, следите за обновлениями и заходите к нам на сайт! До скорых встреч!

Измерение тока, напряжения, сопротивления

Измерение тока
Для измерения тока в цепи служат амперметры, включаемые последовательно в цепь, где производится определение величины тока. Чтобы ток в цепи при включении амперметра не изменился, необходимо сопротивление его обмотки делать очень малым. Для этого обмотку амперметра делают из небольшого числа витков толстой проволоки. Чтобы расширить пределы измерения амперметра, применяют шунты. Шунты представляют собой манганиновые пластины или стержни, впаянные в медные или латунные наконечники. Шунт включается в цепь последовательно. Параллельно ему включается амперметр. Ток I в цепи А разветвляется обратно пропорционально сопротивлениям обмотки амперметра r

a и шунта r_ш:
I_a/I_ш= r_ш/r_a, причем I_ш=I- I_a,
откуда сопротивление шунта будет
r_ш=(I_ar_a)/(I- I_a).
Обозначим отношение тока I к току I_a через n (число n иногда называют коэффициентом шунтирования). Тогда выражение для r_ш можно записать так:
r_ш=r_а/(n-1).
На токи до 100 А шунты помещают внутри прибора (внутренние шунты). На большие токи шунты делаются наружными и присоединяются к амперметрам при помощи проводов, сопротивление которых точно выверено, так как иначе распределение токов будет другим и измерение неправильным. Встречаются универсальные шунты на несколько пределов измерений. Приборы, которые постоянно работают со своим индивидуальным шунтом, градуируются с учетом шунта, о чем делается надпись на шкале прибора. Часто применяются также калиброванные шунты. Такой шунт можно включать с любым прибором, рассчитанным на ту же величину падения напряжения, что и данный шунт. Обычно шунты ставятся только к приборам магнитоэлектрической системы для измерений в цепях постоянного тока.
Для расширения пределов измерения амперметров в цепях переменного тока применяются трансформаторы тока.

Измерение напряжения
Для измерения напряжения употребляются вольтметры. Вольтметры включаются параллельно тому участку цепи, где необходимо измерить напряжение. Чтобы прибор не потреблял большой ток и не влиял на величину напряжения цепи, обмотка его должна иметь большое сопротивление. Чем больше внутреннее сопротивление вольтметра, тем точнее он будет измерять величину напряжения. Для этого обмотка вольтметра изготовляется из большого числа витков тонкой проволоки.
Для расширения пределов измерения вольтметров употребляются добавочные сопротивления, включаемые последовательно с вольтметрами. В этом случае напряжение сети распределяется между вольтметром и добавочным сопротивлением. Величину добавочного сопротивления необходимо подбирать с таким расчетом, чтобы в цепи с повышенным напряжением по обмотке вольтметра проходил тот же ток, что и при номинальном напряжении. Ток, на который рассчитана обмотка прибора,
I_в=U/r_в.
В цепи с напряжением в n раз большим ток вольтметра с добавочным сопротивлением r должен остаться прежним:
I_в=nU/(r_в+ r) или U/r_в=nU/(r_в+ r),
отсюда величина добавочного сопротивление равна
r= r_в(n-1).
Добавочные сопротивления изготовляют из манганиновой проволоки, намотанной на гетинаксовый или фарфоровый каркас, и помещают внутри прибора или отдельно от него. Для измерения высоких напряжений переменного тока употребляются измерительные трансформаторы напряжения.

Измерение коэффициента мощности
Значение коэффициента мощности в сетях однофазного переменного тока можно определить по показаниям вольтметра, амперметра и ваттметра согласно формуле
cos φ=P/UI.
Теми же приборами коэффициент мощности в сетях трехфазного тока с равномерной нагрузкой можно определить по формуле
cos φ=P/UI√3,
где U и I – линейные напряжение и ток, а φ – угол сдвига между фазными напряжением и током.
Среднее значение коэффициента мощности cos φ_ср за определенный промежуток времени можно определить по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии за то же время согласно формуле
cos φ_ср=А_а/√(А_а²+ А_p²),
где А_а — активная энергия;
А_p — реактивная энергия.
Мгновенное значение коэффициента мощности на практике определяют при помощи специальных приборов – фазометров.

Измерение сопротивления мегомметром
Мегомметры служат для измерения сопротивления отдельных частей электротехнических установок по отношению к «земле» и друг относительно друга.
Согласно правилам сопротивление изоляции проводов должно быть не менее чем 1000 Ом на каждый вольт рабочего напряжения. Так, например, для сети с рабочим напряжением 220 В сопротивление изоляции должно быть не менее 220 000 Ом, или 0,22 МОм.
Измерение сопротивления изоляции должно производиться напряжением, по возможности равным рабочему, и во всяком случае напряжением, не меньшим 100 В.
Мегомметры, показания которых зависят от напряжения, состоят из источника напряжения и измерителя. Если последовательно в цепь включить регулируемое сопротивление r, то показания измерителя (вольтметра) будут зависеть от величины этого сопротивления (при постоянном напряжении цепи). При r=0 показание вольтметра будет небольшим, при r=∞ вольтметр покажет нуль. Включая различные сопротивления, можно отградуировать шкалу измерителя непосредственно в омах (килоомах, мегаомах). В дальнейшем таким прибором можно воспользоваться для измерения сопротивлений, если применить источник энергии с напряжением, равным напряжению при градуировке.

Основы измерений, как выполнять измерения в радиоэлектронике

Основы измерений для начинающих радиолюбителей и тех кто начал заниматься радиоэлектроникой, что такое точность измерений, измерение постоянного напряжения и другие полезные знания. 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.

Вступление

Наиболее часто приходится измерять постоянные и переменные напряжения и токи, сопротивления. Для этих целей выпускаются различные комбинированные измерительные приборы. Самый популярный из них, — цифровой мультиметр (типа М-838 или аналогичный).

Недорогой прибор, позволяющий измерять постоянное и переменное напряжение, постоянный ток, сопротивление, а так же проверять диоды и маломощные транзисторы.

У некоторых моделей есть «прозвонка» (пищит, когда щупы замкнуты), а более дорогие могут еще измерять емкости конденсаторов, частоту электрических колебаний и быть источником импульсов (генератором), частотой около 1 кГц.

Мало владеть прибором, необходимо еще и уметь им пользоваться, да так, чтобы не повредить прибор или «объект измерения».

Точность измерения

Измерить электрическую величину, и вообще любую величину, с абсолютной точностью невозможно.

Всегда существует погрешность, зависящая как от самого измерительного прибора, так и от человека, проводящего измерение. Например, точность измерения сильно зависит от правильности выбора предела измерения. Допустим, в какой-то цепи есть напряжение 2,9875V.

Если вы пользуетесь мультиметром, чтобы получить наиболее точный результат измерения, нужно, в данном случае, выбрать предел «20V». На этом пределе мультиметр покажет «2,98V». Если же вы выберете предел «200V», прибор покажет «2,9V».

Измерительные приборы делятся на семь классов точности: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (кроме особых случаев, когда требуются сверхточные измерения).

Эти числа показывают какую погрешность допускает прибор, в процентах от выбранного предела измерения. Недорогие приборы, типа мультиметра М-838, обычно, не дают погрешность меньше класса 1,0.

Таким образом, если ваш мультиметр соответствует классу точности 1,0, то на пределе «20V» он может ошибаться не более чем на 0,2V (20/100 * 1,0=0,2).

Кроме класса точности прибора и правильности выбора предела измерения, на результат измерения оказывает влияние и такой показатель, как внутреннее (или входное) сопротивление. Но об этом позже.

Измерение постоянного напряжения

При измерении напряжения, вольтметр или мультиметр, предварительно переключенный на измерение постоянного напряжения (DCV), подключают параллельно источнику напряжения, которое нужно измерить. Предположим, нужно измерить напряжение на резисторе R2 (рис. 1). Для этого мультиметр М мы подключаем параллельно резистору R2.

Полярность измеряемого постоянного напряжения мультиметр показывает относительно своего гнезда «СОМ». То есть, в схеме на рис. 1, щуп, идущий от гнезда «СОМ» подсоединен к минусу измеряемого напряжения, а второй щуп (V) — к плюсу. Таким образом, напряжение на щупе V относительно щупа СОМ положительное.

Рис. 1. Экспериментальная схема.

Если щупы поменять местами или перевернуть «батарейку» G1, напряжение на щупе V относительно щупа СОМ будет отрицательным, и на табло мультиметра перед числом-результатом измерения появится значок «-». Как видите, чтобы измерить напряжение нужно знать две точки, между которыми есть искомое напряжение.

Когда говорят, что нужно измерить напряжение на резисторе, конденсаторе или каком-то другом объекте, имеющим два вывода, все понятно, — один щуп подключаем к одному выводу, а второй -к другому. Но как быть, если требуется измерить напряжение в точке «А», или на коллекторе VТ1 (рис. 2)?

Здесь следует знать, что если нигде не говорится относительно чего нужно измерять напряжение в данной точке, его всегда измеряют относительно общего провода. Таким образом, щуп «СОМ» мультиметра подключаем к общему проводу схемы, а второй щуп — к точке, в которой требуется измерить напряжение, в данном случае к коллектору VT1 (рис. 2).

Рис. 2. Подключение вольтметра для измерения нпаряжения на коллекторе транзистора относительно общего.

Если же сказано, что напряжение на коллекторе VT1 нужно измерить относительно его эмиттера, то прибор нужно подключать, соответственно, между эмиттером и коллектором транзистора (рис. 3).

Рис. 3. Измерение напряжения на коллекторе транзистора относительно эмиттера.

Поэтому, прежде чем начинать измерять напряжения в схеме, нужно разобраться относительно чего это делать. И подключить «СОМ» мультиметра к тому самому месту, относительно которого нужно измерить напряжение.

Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением, которое в определенных случаях может оказывать очень существенное влияние на результат измерения.

Может быть даже так, что при подключении вольтметра с недостаточно большим внутренним (входным) сопротивлением схема вообще перестанет работать.

Чтобы понять, почему входное сопротивление вольтметра должно быть как можно больше, обратимся к рисунку 4. Предположим, есть делитель напряжения на двух одинаковых резисторах по 100 кОм каждый. Значит, напряжение на резисторе R2 (U2), согласно формуле: U1/U2=(R1+R2)/R2, будет равно половине напряжения источника питания G1 (U1), то есть 4,5V.

Рис. 4. Схема эксперимента с сопротивлением вольтметра.

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 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= (100*1000)/(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 Ом/В.

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 входное сопротивление равно 300 кОм/В. Это значит, если мультиметр переключить, например, на предел «20V», его входное сопротивление составит шесть мегаом (300кОм * 20В = 6000кОм).

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 (АСV) 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.

Рис. 5. Схема выходной части усилительного каскада.

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 рис. 6 показано как включают прибор при измерении тока потребления усилительным каскадом, а на рисунке 7, — тока коллектора транзистора.

Рис. 6. Включение амперметра при измерении тока потребления усилительным каскадом.

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 «DCA».

При измерении слабых токов щупы прибора устанавливают в те же гнезда, что и при измерении напряжения. Для измерения силы тока более 200мА (0,2А), до 10А мультиметры имеют дополнительное гнездо с предохранителем.

Рис. 7. Измерение тока коллектора транзистора.

Серьезный недостаток непосредственного 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 сопротивления

Для измерения сопротивления омметр (или мультиметр, в режиме измерения сопротивлений) пропускает через измеряемое сопротивление ток. Сопротивление определяется соответственно Закону Ома R = U / I. Если поддерживать постоянной величину напряжения, приложенного к цепи, сопротивление которой нужно измерить, то ток в цепи будет в обратной зависимости от сопротивления.

Именно поэтому шкалы стрелочных омметров максимальное сопротивление показывают при минимальном отклонении стрелки, а при минимальном сопротивлении стрелка максимально отклоняется. Цифровые приборы сопротивление определяют по напряжению на цепи, сопротивление которой нужно измерить, придерживая ток в цепи стабильным.

В этом случае, напряжение будет в прямой зависимости от измеряемого сопротивления, а показания прибора будут в прямой зависимости от измеряемого сопротивления. Как бы не была построена схема измерительного прибора, сопротивление он всегда измеряет сопротивление пропуская через объект измерения ток.

А это значит, что схема, в которой нужно измерить сопротивление должна быть полностью обесточена, выключена. Иначе, ток, имеющийся в схеме будет взаимодействовать с током, пропускаемым омметром через измеряемое сопротивление, и результат измерения будет ошибочным. Более того, ток, имеющийся в измеряемой цепи, может вывести прибор из строя.

Поэтому, всегда отключайте цепь от источника питания, перед тем как начнете измерять в ней сопротивление. И еще один важный момент, — измеряя сопротивление какой-то детали или части схемы, необходимо эту деталь отключить от схемы, чтобы на показания прибора не оказывали влияния другие детали схемы, обладающие собственными сопротивлениями.

Например, если вы захотите измерить сопротивление резистора, установленного на плате, необходимо хотя бы один из его выводов выпаять из платы. Иначе омметр покажет не сопротивление этого резистора, а результирующее сопротивление всей схемы имеющейся между точками подключения выводов этого резистора.

РК-07-17, 08-17.

В чем измеряется напряжение? Единица измерения электрического напряжения

Возможно, ли представить свою жизнь без электричества? Современный человек плотно окружил себя бытовыми приборами, помогающими в жизни. Мы уже не можем представить себя и свою жизнь без умных домашних помощников.

В технике все чаще переходят на использование электроэнергии. Даже транспорт постепенно переводится на электродвигатели, что позволяет уменьшить существенный вред, наносимый природе.

Сегодня мы попытаемся дать ответ на следующие вопросы:

• Что такое электрический ток?
• Что такое электрическое напряжение?
• Как определить напряжение?
• В чем измеряется напряжение?

Что такое ток?

На заре изучения электричества его получали трением одного тела о другое. Больший запас заряда можно было получить во время грозы, используя естественный разряд – молнию. Известно, что этот способ стоил жизни ученику М. В. Ломоносова — Рихтеру.

Сам заряд использовать сложно и нерационально. Необходимо получить его направленное движение – электрический ток. Свойства тока:

• нагревание проводника;
• химическое действие;
• механическое действие;
• магнитное действие.

Их используют в быту и технике. Необходимым условием существования тока считают наличие источника тока, свободных электрических зарядов и замкнутого проводника.

История вопроса

В 1792 году известный итальянский физик, физиолог и изобретатель Алессандро Вольта заинтересовался выводами соотечественника Луиджи Гальвани о природе импульсов тока в органах животных. Длительное наблюдение за поведением лапок лягушек, закрепленных на металлических крючках, позволило ему сделать вывод, что источником электричества является не живой организм, а контакт разнородных металлов. Именно это обстоятельство способствует протеканию электричества, а реакция нервных окончаний — только физиологическое действие тока.

Уникальное открытие привело к созданию первого в мире источника постоянного тока, получившего название «Вольтов столб». Разнородные металлы (Вольта утверждал, что они должны быть удалены друг от друга в ряду химических элементов) прокладываются бумагой, пропитанной жидким «проводником второго рода».

Этот прибор стал первым источником постоянного напряжения. Единица измерения электрического напряжения увековечила имя Алессандро Вольта.

Источник постоянного тока

Основной элемент электрической цепи – источник тока. Его назначение – создавать электрическое поле, под действием которого свободные заряженные частицы (электроны, ионы) приходят в направленное движение. Накапливаемые на отдельных элементах источника заряды (их называют полюсами) имеют различные знаки. Сам заряд перераспределяется внутри источника под действием сил неэлектрической природы (механических, химических, магнитных, тепловых и так далее). Электрическое поле, созданное полюсами вне источника тока, производит работу по передвижению заряда в замкнутом проводнике. О необходимости замкнутой цепи для создания постоянного тока говорил еще Алессандро Вольта.

Поскольку в источниках под действием сил неэлектрической природы происходит движение заряда, значит, можно утверждать, что эти силы совершают работу. Назовем их сторонними. Отношение работы сторонних сил по переносу заряда внутри источника тока к величине заряда называют электродвижущей силой.

Математическая запись этого соотношения:

где Е – электродвижущая сила (ЭДС), А_ст – работа сторонних сил, q – заряд, переносимый сторонними силами в источнике.

ЭДС характеризует способность источника создавать ток, но основной характеристикой источника иногда считают электрическое напряжение (разность потенциалов).

Напряжение

Отношение работы поля по передвижению заряда в проводнике к величине заряда получило название электрического напряжения.

Чтобы его определить, нужно величину работы поля разделить на величину заряда. Пусть A — работа, совершенная электрическим полем источника тока по перемещению заряда q. U — электрическое напряжение. Математическая запись соответствующей формулы:

Как любая физическая величина, напряжение имеет единицу измерения. В чем измеряется напряжение? По фамилии изобретателя первого в мире источника постоянного тока Алессандро Вольта этой величине дали собственную единицу измерения. В системе интернациональной напряжение измеряется в вольтах (В).

Напряжением в 1 В считается напряжение электрического поля, совершающего работу в 1 Дж по перемещению заряда в 1 Кл.

• В = Дж/Кл = Н•м/(А•с) = кг•м/(А•с³).

В основных единицах системы СИ единица измерения электрического напряжения:

Необходимая величина

Почему недостаточно, характеризуя ток, вводить понятие силы тока? Проведем мысленный эксперимент. Возьмем две различные лампы: обыкновенную бытовую лампу и лампу от карманного фонарика. При подключении их к разным источникам тока (городской сети и батарейке) можно получить абсолютно одинаковое значение силы тока. При этом бытовая лампа дает больше света, то есть работа тока в ней значительно больше.

Разные источники тока имеют различное напряжение. Поэтому эта величина крайне необходима.

Полезная аналогия

Понимание физического смысла электрического напряжения приходит, если вникнуть в интересную аналогию. В сообщающихся сосудах жидкость перетекает из трубки в трубку, если в них существует разность давлений. Ток жидкости прекращается в случае равенства давлений.

Если ток жидкости сопоставить с течением электрического заряда, то разность давлений столбов жидкости играет ту же роль, что и разность потенциалов в источнике тока.

Пока внутри источника тока происходят процессы, сопровождающие перераспределение заряда на полюсах, он способен создавать ток в проводнике. Напряжение электрического тока измеряется в вольтах, разность давлений имеет единицу измерения – паскаль.

Переменный ток

Электрический ток, периодически меняющий свое направление, называется переменным. Создается он источником переменного напряжения. Чаще всего это генератор. Попробуем пояснить: в чем измеряется напряжение переменного тока?

Сам принцип генерации тока основан на явлении электромагнитной индукции. Вращение замкнутого контура в магнитном поле приводит к появлению разности потенциалов в проводнике. Напряжение тока измеряется в вольтах и в случае меняющегося тока.

Можно ли утверждать, что напряжение не меняется? Очевидно, что вследствие изменения угла между плоскостью контура и нормалью к нему, создаваемое напряжение изменяется с течением времени. Его значение растет от нуля до некоторого максимального значения, затем падает вновь до нуля. Говорить об определенной величине не приходится. Вводят так называемое действующее значение напряжения:

Каким прибором измеряется напряжение?

Прибор для измерения электрического напряжения – вольтметр. Принцип его действия основан на взаимодействии контура с током и магнитного поля постоянного магнита. Известно, что контур с током вращается в магнитном поле. В зависимости от величины тока в контуре угол поворота меняется.

Если к контуру прикрепить стрелку, то она отклоняется от нулевого значения при протекании тока в контуре (чаще катушке). В зависимости от того, в чем измеряется напряжение, градуируют шкалу прибора. Возможно применение дольных и кратных величин.

В случае низких значений электрическое напряжение измеряется в милливольтах или микровольтах. Наоборот, в высоковольтных сетях используют кратные единицы.

Любой вольтметр подключается параллельно тому участку цепи, на котором проводится измерение напряжения. Основным свойством контура прибора можно назвать высокое омическое сопротивление. Вольтметр, независимо от того, в чем измеряется напряжение, не должен влиять на силу тока в цепи. По нему пропускается незначительный ток, существенно не влияющий на основное значение.

Таблица напряжений

Физический прибор	Напряжение на его контактах, В
Вольтов столб	1,1
Батарейка карманного фонаря	1,5
Щелочной аккумулятор	1,25
Кислотный аккумулятор	2
Городская сеть	220
Высоковольтные линии электропередачи	500 000
Между облаками в грозу	До 100 000 000

Практическое применение вольтметра

Для эффективного использования вольтметра стоит научиться им пользоваться. Любопытному экспериментатору можно посоветовать обратиться к школьным педагогам.

Школьные кабинеты физики снабжены лабораторными и демонстрационными приборами для измерения напряжений.

Эксплуатировать любой вольтметр стоит с осторожностью, соблюдая простые правила:

1. Вольтметр имеет максимальный предел измерения. Это наибольшее значение на его шкале. Не стоит подключать его в цепь, содержащую элемент большего напряжения.
2. Если нет другого источника или вольтметра, можно использовать систему дополнительных сопротивлений. При этом шкала вольтметра также должна быть изменена.
3. В цепь постоянного тока электроприборы подключаются в зависимости от указаний знака заряда на его клеммах. Положительная клемма источника тока обязательно подключается к положительному разъему вольтметра, отрицательная – к отрицательному. Если перепутать, то стрелки прибора могут погнуться, что крайне нежелательно.
4. Все подключения делают исключительно к обесточенной цепи.

Вредно для здоровья

Действие электрического тока может оказаться небезопасным для человека. Считается безвредным напряжение менее 24 В.

Действие тока под напряжением городской сети (220 В) достаточно ощутимо. Прикосновение к оголенным контактам сопровождается существенным «ударом тока».

Напряжение во время грозы пропускает столь высокий ток через тело человека, что грозит ему летальным исходом. Не стоит рисковать своей жизнью и здоровьем.

На заре изучения электричества исследователи использовали постоянный ток и поэтому все законы и параметры были применены к нему. Позже, когда начали изучать и использовать переменный ток, эти параметры постоянного тока применили для переменного тока, введя понятие действующего значение переменного тока (см. Переменный ток).

Величина постоянного тока

Одним из параметров постоянного тока является величина или сила тока.
Этот параметр ввел французский ученый Андре Мари Ампер в честь которого и назвали эту величину — ампер.
Ток (I) в один ампер протекает в том случае, когда через поперечное сечение проводника за время (t) в одну секунду протекает количество электричества (Q) в один кулон:

1ампер=1кулон/1секунда

Это можно записать формулой:

I=Q/t

В радиоэлектронике обычно используются малые величины постоянных токов: миллиамперы и микроамперы, которые равны:

1мА=0,001А.
1мкА=0,000001А.

Величину постоянного тока измеряют специальным прибором — амперметром. Включается он в разрыв электрической цепи и только тогда, когда подключена нагрузка ( на рисунке это лампочка ), т.к. без нагрузки можно спалить прибор. Так же,подключать прибор нужно к клеммам согласно указанной полярности на приборе.

Электрическое напряжение

Электрический ток, протекая через потребитель, производит какую-то работу. Это может быть нагрев электроплиты, вращение электродвигателя, притягивание якоря электромагнита и т.д. И эта работа зависит не только от тока, но и от подающего электрического напряжения на потребителя.
К примеру, возьмем лампочку от фонарика и лампу мощностью 40 ватт на 220 вольт. Включим лампочку от фонарика к батарейке на 4,5 вольт, а лампу в 40 ватт в розетку и измерим проходящий через них ток. Он будет примерно 0,2 ампера. Но сорокаваттная лампа будет светить ярче, т.к. на нее подается напряжение большей величины.
Возникает вопрос: почему при одинаковом количестве электричества во втором случае электроны имеют большую энергию?

Для разрешения этого вопроса рассмотрим еще пример.
На рисунке показано два бака из которого вытекает одинаковое количество воды, но с различной высоты. Во втором случае энергия воды будет больше потому, что на частицы воды действует поле земной гравитации. Чем больше высота, тем больше ускорение частиц воды, a значить больше их энергия.Так же энергия электронов увеличивается с увеличением электрического поля, созданным источником тока.
Напряжение между двумя точками электрической цепи измеряется произведенной работой по переносу единицы количества электричества из одной точки в другую. Единицей измерения напряжения является вольт.

Между двумя точками существует напряжение (U) в 1 вольт, если для переноса одного кулона электричества (Q) произведена работа (А) в один джоуль:

1 вольт = 1джоуль/1кулон

или:

U=A/Q вольт

Джоуль — это работа (энергия), которая совершается силой в один ньютон для перемещения тела на расстояние один метр.

Про единицу силы ньютон я не буду рассказывать, т.к. для этого пришлось бы залезть в такие дебри физики, которые нам сейчас не нужны.

Более мелкие единицы напряжения это милливольт и микровольт:

1мВ=0,001 В

1мкВ=0,000001 В.

Чтобы измерить напряжение используют специальный прибор — вольтметр. Для измерения напряжения между двумя точками цепи, прибор подключается к этим точкам без разрыва цепи.
Вольтметр, как и амперметр, обычно являются частью комбинированных приборов которые имеют переключатели для разных параметров тока и диапазонов измерений.

Электрическое сопротивление

Мы уже выяснили, что постоянный ток в металлах есть направленное движение электронов. Но это движение затрудняется из-за столкновения электронов с атомами, а так же из-за теплового колебания атомов вещества. Поэтому все проводники будут иметь какое-то сопротивление току.
Единица электрического сопротивления называется Oм, по имени физика Георга Ома, который ввел эту единицу.

Сопротивление проводника будет равно один Oм тогда, когда при подаче на его концы напряжения в один вольт в нем будет протекать ток в один ампер.

Зная длину проводника (l) в метрах, площадь его сечения (S) в миллиметрах можно определить его сопротивление (R):

R=ρ×l/S,

где ρ — удельное сопротивление металлов. Из формулы видно, что металлы имеющие одинаковую длину и сечение будут иметь разное электрическое сопротивление в зависимости от удельного сопротивления, который, в свою очередь, зависит от вида металла. Серебро, например, имеет удельное сопротивление равное 0,016, а железо — 0,09, т.е. сопротивление железа в 5,6 раз больше чем серебра.
Измеряют сопротивление прибором омметром, в котором находится батарея для создания тока в сопротивлении.
Измерение электрического сопротивления в оммах распространено в электротехнике, где обмотки двигателей, трансформаторов, и т.п.которые имеют малое сопротивление. В радиотехнике преобладают сопротивления в килоомах, реже в оммах и мегаоммах:

1кОм=1000 Ом
1мОм=1 000 000 Ом.

Мощность электрического тока

Разные электрические устройства имеют разную электрическую мощность, которая зависит от потребляемого напряжения и тока.
Мощность (P) равна произведению напряжения (U) на ток (I):

P=UI ватт

Единицу измерения электрической мощности ввел английский ученый Джеймс Уатт, в честь которого и назвали эту единицу — ватт.
Если математически выразить напряжение и ток через закон Ома, то формула мощности примет такой вид:

P=UI=I²R=U²/R

Меньшие единицы ватта, это милливатт и микроватт:

1 мВт = 0,001 Вт
1 мкВт = 0,000001 Вт.

Вверх

Как измерить ток и напряжение с помощью мультиметра | Энергофиксик

Мультиметр — это самый важный прибор в каждом доме, а измерение силы тока, напряжения и прозвонка — три наиболее часто используемые функции прибора. И даже эти вроде бы простые операции могут вызвать затруднения. В этой статье я расскажу как измерять силу тока и напряжение с помощью мультиметра.

Мультиметр

Подробно все функции мультиметра я разбирал в этой статье, здесь лишь вкратце остановимся на необходимых опциях.

Из всего разнообразия нам с вами понадобится лишь возможность измерения напряжения переменной и постоянной составляющей (обведено красным кругом под номером 1) и измерение силы тока (обведено красным кругом под номером 2).

В качестве измерительного прибора я использую проверенный и хорошо зарекомендовавший себя мультиметр MASTECH MY68.

Параллельно или последовательно

Прежде чем приступить к непосредственным измерениям, давайте вспомним (запомним) основные правила измерения силы тока и напряжения.

Сила тока измеряется путем последовательного подсоединения амперметра в цепь:

Напряжение измеряется путем параллельного подсоединения вольтметра в цепь:

Освежив эти знания, можно двигаться дальше.

Проверяем напряжение

Итак, для того, чтобы успешно выполнить проверку напряжения, измерительные концы устанавливаем следующим образом: черный щуп в разъем COM, а красный щуп в разъем VΩFCx.

Переменное напряжение

Итак, начнем с самого простого, а именно с проверки напряжения. Для проверки напряжения берем мультиметр и с помощью регулятора выставляем:

В моем случае прибор автоматически определяет предел измерений, если у вас другой прибор, то выставляйте следующее положение:

Важно. Всегда выбирайте предел измерений на мультиметре выше, чем на измеряемом приборе. Если вы даже приблизительно не знаете какое по величине напряжение нужно измерить, то выставляйте на мультиметре максимальный предел.

Теперь вставляем концы, например, в розетку и наблюдаем показания прибора.

При этом в какое гнездо какой щуп вы поместите не играет никакой роли.

Измерение постоянного напряжения

Итак, теперь давайте произведем проверку постоянного напряжения, например, от регулируемого блока питания.

Для этого переводим положение регулятора в V‒, и выбираем предел измерений (либо выставляем максимальный) и все так же присоединяем щупы.

Конечно, полярность при измерении постоянного напряжения важна. Но если даже вы перепутаете концы местами и минусом коснетесь плюса или наоборот, то мультиметр все так же подсчитает напряжение и отобразит его только с отрицательным знаком.

Самое важное правило при измерении напряжения — это правильно выбрать диапазон измерений, поэтому если вы не уверены, что в конкретном случае будет 12 Вольт, а не 24 Вольта, то лучше поставить предел измерения в 600 Вольт и затем при необходимости уменьшить его.

Измерение силы тока

Постоянный ток

Теперь давайте произведем измерение постоянного тока. Первым делом на мультиметре необходимо изменить положение красного щупа и если вы также не знаете какова будет примерная величина силы тока, то выбирайте максимальное значение. В моем случае это 10 Ампер. Затем регулятор переводим в положение «A» с выбранным пределом измерений:

Затем нам нужно последовательным образом подключить мультиметр в цепь, где необходимо измерить величину тока.

Теперь просто включаем источник питания и наблюдаем показания на включенном приборе.

Переменный ток

Если нужно произвести измерение величины переменного тока, то на мультиметре выбираем необходимое положение регулятора, а в остальном процедура полностью идентична вышеописанной.

Примечание. Заинтересовал мой мультиметр? Можете купить такой же здесь.

Заключение

Вот таким нехитрым образом происходит измерение напряжения и силы тока с помощью мультиметра. Если статья оказалась вам полезна или интересна, то оцените ее лайком. Спасибо за ваше драгоценное внимание!

Терминологический словарь, база знаний по дизель электростанциям

A AC (Alternating Current, Переменный ток)

Используется, когда следует указать на то, что напряжение или ток в устройстве меняется по знаку с какой-то частотой, например, «230 Volts AC». В системах энергораспределения частота переменного тока в большинстве стран составляет 50 циклов в секунду (Герц, Гц, Hertz, Hz), за исключением Северной Америки, где она составляет 60 Гц. Обычно волна переменного тока имеет синусоидальную форму, но может иметь и вид ступенчатой аппроксимации синусоидальной волны, или прямоугольной волны. Батарейки вырабатывают постоянный ток (DC, от «Direct Current»). При распределении энергии главное преимущество передачи переменного тока по сравнению с передачей постоянного тока заключается в том, что переменное напряжение может быть повышено или понижено посредством трансформаторов (TRANSFORMERS), которые для постоянного тока не годятся. Другое преимущество переменного тока по сравнению с постоянным состоит в том, что в течение каждого цикла напряжение, ток и мощность мгновенно переходят через ноль, когда ток изменятся на обратный, что предотвращает искрение в таких приборах, как переключатели, предохранители, реле и выключатели устройств. Такое искрение нелегко предотвратить в системах постоянного напряжения, что может быть пожароопасным.

AMP (Ампер, А)

Единица измерения тока, характеризующая поток электронов в проводе. В системах переменного тока, ток (AMPS, Амперы) течет к нагрузке через «фазовый» провод («hot» wire) и возвращается через «общий провод» («neutral» wire, «ноль»).

APPARENT POWER (видимая мощность, номинальная мощность)

Произведение среднеквадратичных значений тока и напряжения. То же что параметр ВА (VA).

B BLACKOUT

Состояние нулевого напряжения в сети, продолжающееся более двух периодов сетевого напряжения. Качественные импульсные блоки питания могут выдержать 20-40 мс (один — два периода) отсутствия сетевого напряжения.

BROWNOUT

Состояние (обычно временное), когда напряжение в сети переменного тока ниже нормы. BROWNOUT продолжительностью менее секунды называют SAG. BROWNOUT иногда вызываются перегрузкой цепи, а иногда специально создаются производителями электроэнергии для снижения расхода энергии в часы пик. Исследования показали, что BROWNOUT различной продолжительности создают большинство энергетических проблем, воздействующих на компьютеры.

BTU (British Thermal Unit, Британская тепловая единица)

Единица измерения тепловой энергии, часто используемая в проектировании систем отопления/охлаждения зданий. Тепло, вырабатываемое компьютерным оборудованием, часто указывается и должно приниматься во внимание при расчетах систем контроля микроклимата в зданиях. Степень нагрева от компьютерного оборудования выражается в BTU/час (BTU per hour). 3,7 BTU/час эквивалентно расходу тепла в 1 Ватт.

C CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association, Ассоциация Производителей Компьютеров и Оборудования для Бизнеса)

Является автором стандарта допустимых возмущений в сети переменного тока (the AC voltage disturbance tolerance specification), согласно которому проектируется все деловое и компьютерное оборудование. Дает спецификацию ситуаций повышенного и пониженного напряжения в силовой сети, с которыми компьютерное оборудование должно справляться. Этот стандарт, к примеру, предполагает, что компьютерное и деловое оборудование должно выдерживать отключения или переключения на другой источник напряжения 12 мс.

CIRCUIT BREAKER (автоматический предохранитель, автоматический прерыватель тока, пакетный переключатель)

Защитное приспособление для прерывания тока, когда сила тока превышает определенное значение. Производимые Circuit Breaker калибруются по определенным значениям тока прерывания (over current value). Проводка в зданиях и оборудовании может перегреться и стать пожароопасной, если по ней протечет слишком сильный ток. Circuit Breaker или предохранители устанавливаются в соответствии со схемой соединений (выбором соответствующих значений прерывания) таким образом, чтобы при возникающих при сбоях оборудования или ошибках пользователя токовых перегрузках Circuit Breaker размыкался, устраняя тем самым пожароопасность от перегрева. Значения Circuit Breaker для электропроводки и распределения энергии в зданиях указаны в NATIONAL ELECTRICAL CODE.

CISPR 22

Стандарт Европейского Сообщества, регламентирующий допустимые нормы радиоизлучений бытового и другого электрического оборудования. В стандарте указаны максимальные допустимые выбросы, излучаемые или же индуцированные в электропроводке на различных частотах. В некоторых странах до сих пор используется прежние стандарты излучений VDE 0871, которые почти идентичны CISPR 22. В США сходные стандарты установлены FCC.

COMMON MODE

В устройствах переменного тока термин Common Mode может означать шумовые или импульсные возмущения (наводки, помехи) напряжения (surges). Common Mode помехи возникают между нулем (белый провод) и землей (зеленый провод). В идеале Common Mode помехи не должны возникать, если «нуль» и «земля» устройства всегда подключены к SERVICE DISTRIBUTION PANEL (в большинстве стран). Однако, нежелательные Common Mode помехи существуют, благодаря шумовым выбросам в нейтральный и заземляющий проводники, обрывам проводов, или перегрузкам устройств в сети. Современные компьютеры невосприимчивы к Common Mode возмущениям. Common Mode шумовые помехи часто путают с INTER-SYSTEM GROUND NOISE, отдельной проблемой, нередко приводящей к поломке компьютера или ошибкам в данных.

CRITICAL EQUIPMENT

Оборудование, функционирование которого зависит от изменения напряжения в сети или искажений его формы или частоты. Также применяется для обозначения оборудования, которое является критичным для функционирования бизнес-процесса, прекращение функционирования этого оборудования приведет к финансовым или имиджевым потерям.

CSA (Canadian Standards Organization, Канадская Организация по Стандартам)

Канадский орган, регламентирующий степень безопасности электрооборудования. Продажа электрооборудования без сертификации CSA в Канаде не законна (хотя и часто имеет место). Стандарты и тестовые процедуры CSA сходны, хотя и не совпадают со стандартами UL в США. Оборудование не является апробированным CSA, если оно не имеет круглой марки CSA.

D db

Краткое обозначение децибел (дБ), используемых для представления отношений в логарифмической шкале. Число децибел равно (десятичному) логарифму отношения двух величин, умноженному на 20. Отношение «в 10 раз» это 20 db, «в 100 раз» это 40 db, «в 1000 раз» это 60 db, и т. д. Например, если фильтр имеет уровень шумоподавления — 40 db, это означает, что отношение уровня шумов на входе к шуму на выходе составляет 40 db или 100. Буквы «db» всегда строчные.

dbA

Единица измерения уровня звука. Это отношение (в db) уровня звукового сигнала, снимаемого с микрофона, к эталонному уровню звука (0 db), который приближенно равен порогу человеческого слуха. 45 dbA — это очень тихий шепот, 75 dbA — обычный разговор, 100 dbA — почти так же громко, как удается Walkman`у, и 120 dbA — это взлет реактивного лайнера в 20 футах от его сопел. Буква «А» указывает на специальный фильтр, который используется в связи с тем, что люди менее восприимчивы к очень низким и очень высоким частотам. Система единиц dbA используется для измерения фоновых звуков, таких как звук компьютерного вентилятора или же шум в офисе. Для измерения громких звуков используется система единиц с другим фильтром, именуемая dbC.

DELTA

То же, что «треугольник». Система проводки, распределения и использования трехфазного (THREE PHASE) напряжения. В этой сети используются три силовых провода («фаза»), иногда для большей безопасности вместе с четвертым — «землей». Напряжение между любыми двумя фазами есть номинальное напряжение этой сети, в большинстве стран обычно от 380 до 415В, за исключением 208В в Северной Америке. Другим типом распределения трехфазного напряжения является так называемый WYE стиль («звезда»).

DIFFERENTIAL MODE

Применительно к сетям переменного тока Differential mode может означать либо шумовые помехи, либо скачки напряжения (импульсные наводки, surges). Термины Differential mode и COMMON MODE — взаимозаменяемы. Возмущения Differential mode возникают между фазовым (черным) и нейтральным (белым) проводами. Эти возмущения в основном происходят в силовой сети здания при включении нагрузок, главным образом, при включении электродвигателей и т. п. Наводки напряжения, попадающие в сеть здания извне, например, вызванные грозовыми разрядами, проходят в здание по фазовому (черному) кабелю, и, следовательно, относятся к типу Differential mode, поскольку общий провод (белый провод, нуль) кабель в нормальном режиме имеет нулевой потенциал (заземлен). Стабилизаторы (сглаживающие устройства, surge suppressors) иногда заносят Differential mode помехи в линии нейтрального кабеля, где, таким образом, индуцируются броски и шумы напряжения, которые обозначают термином COMMON MODE.

DISTORTION (ангармонические искажения)

В отношении к переменному току, этот термин обозначает отклонения фактической формы волны напряжения у потребителя от синусоидальной. Общая степень этих отклонений (total distortion = коэффициент гармоник) обычно выражается в процентах от требуемой синусоидальной волны, например, прямоугольная волна имеет примерно 33% искажений. Distortion в цепях переменного тока может быть разложено в ряд по гармоникам (HARMONICS). В этом случае учитывается процентный вклад каждой гармоники (второй, третьей и т. д.). Квадратный корень из суммы квадратов этих гармоник и равняется коэффициенту гармоник (total distortion).

DOWNTIME

Время, в течение которого какое-либо устройство не может использоваться из-за сбоя в работе, который произошел в нем самом или в устройствах связанных с ним в единую систему.

E EMI (Electro-Magnetic Interference, электромагнитные наводки)

EMI обычно обозначает нежелательные электрические шумы, присутствующие в электросети. Эти шумы могут «просачиваться» из электросети и воздействовать на оборудование, которое даже не подключено к этой сети. Такое «просачивание» называется магнитным полем. Магнитные поля возникают, когда шумовые напряжения индуцируют шумовые токи. Такие шумовые сигналы могут вредно воздействовать на электронное оборудование и приводить к временной потере данных. Защиту от наводок дают шумовые фильтры, устанавливаемые в силовых линиях. Такой фильтр подавляет напряжение наводок в защищаемой им линии, и, в силу этого, также устраняет магнитные шумовые поля от этой линии. Шумовые сигналы, действующие на значительных расстояниях, называются RFI (Radio Frequency Interference — радионаводки). Силовые кабели оборудования и зданий часто действуют как антенны, принимая радионаводки (RFI) и преобразуя их в EMI.

F FAULT CURRENT

Ток, который может возникнуть из-за непредвиденного короткого замыкания.

FLOAT CHARGING (плавающая зарядка, зарядка на холостом ходу)

Метод зарядки аккумуляторов, для которого были сконструированы герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы (sealed lead acid batteries). Зарядное устройство Float charging поддерживает на аккумуляторах некоторое напряжение, называемое «напряжением холостого хода» («float voltage»). Такое подзаряжающее напряжение идеально для продления срока службы аккумулятора. Когда «холостое напряжение» («float voltage») приложено к аккумулятору, в нем возникает «холостой ток» («float current»), точно компенсирующий собственный ток саморазрядки аккумулятора. Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы должны хотя бы иногда подзаряжаться на холостом ходу, иначе со временем они теряют полезные свойства из-за процесса так называемой сульфатации. Максимальный срок службы этих аккумуляторов достигается при постоянном применении «плавающей» подзарядки.

FREQUENCY VARIATION (изменение частоты)

Колебания частоты входного напряжения. Согласно ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» нормально допустимым отклонением частоты в сетях РФ является значение +/-0,2 Гц.

FUSE (плавкий предохранитель, «пробка»)

Защитное приспособление для прерывания тока, когда сила тока превышает определенное значение. При изготовлении предохранители калибруются по определенным значениям тока прерывания. Проводка в зданиях и оборудовании может перегреться и стать пожароопасной, если по ней протечет слишком сильный ток. Выбором соответствующих значений прерывания, прерыватели (CIRCUIT BREAKERS) или предохранители устанавливаются в соответствии со схемой проводки таким образом, чтобы при возникающих при сбоях оборудования или ошибках пользователя токовых перегрузках предохранители расплавлялись, устраняя тем самым пожароопасность от перегрева. В отличие от прерывателей, предохранители не восстанавливаются и после пробоя должны заменяться.

G GAS TUBE (газоразрядная трубка)

Устройство, подавляющее броски напряжения, которое урезает (clamps) перепад напряжения до определенного уровня. Gas tube, называемая также «искровым разрядником» («spark gap»), это просто два близко расположенных электрода, между которыми при достаточно высоком напряжении возникает разряд в воздухе или другом газе, заполняющим трубку, что и приводит к ограничению напряжения. Газоразрядная трубка очень инерционна, зато выдерживает весьма значительные броски напряжения. Основная трудность использования Gas tube в цепях переменного тока заключается в том, что при срезании броска напряжения они моментально закорачивают потребительскую линию, что обычно приводит к рассоединению переключателя (circuit breaker), питающего трубку. В этом случае срезание скачка ведет к обрыву напряжения. Они хорошо подходят к подавлению бросков в линиях передачи данных, но их напряжения среза слишком высоки для эффективной защиты модемных или принтерных портов.

GROUND (земля)

В устройствах переменного тока так называется провод, который действительно соединен с землей, откуда и название. Причина такого подсоединения — оградить пользователя от опасности электрического удара. Энергия подается к устройству-потребителю с распределительного щитка (pole mounted) или с трансформатора иного типа. Выход такого трансформатора состоит, главным образом, из двух свинцовых выводов под напряжением потребительской сети. По ряду соображений безопасности один из этих выводов соединен с медной болванкой, заглубленной в землю. Из этой точки заземления в потребительскую сеть идут два провода, один из которых называется собственно «землей» («safety ground») или «зеленым» проводом, а другой «нулем» или «общим проводом» («neutral» wire). Незаземленный вывод трансформатора также идет в потребительскую сеть и называется «фазой» («hot» wire). Все вместе эти три провода (фаза, нуль и земля) составляют контактную группу обычной офисной электророзетки. Собственно «земля» кажется излишней, поскольку «нулевой» провод выходит из той же точки. В действительности собственно «земля» не нужна для целого ряда электроприборов, использующих только два контакта («нуль» и «фазу»). В электрооборудовании, имеющем вывод заземления (о чем свидетельствуют трехштырьковые вилки), «земля» всегда соединена со всеми выступающими металлическими частями прибора. Цель такого подсоединения — предохранить выступающие части прибора от заряда опасным напряжением в случае повреждения электросоединений внутри прибора. Если такое повреждение произойдет, например, случайное замыкание «фазы» на корпус, то по проводу «земля» точка фазы будет соединена с землей, что приведет к срабатыванию защитных приспособлений типа автоматических предохранителей (CIRCUIT BREAKERS) и отключению электропитания. В компьютерном оборудовании, счетные микросхемы (computing circuits) и материнские платы электрически соединены с шасси и, следовательно, с «землей».

GROUND LOOP (связь через землю, наводки по земле)

Распространенный тип соединений, когда ток заземления (ground current) имеет несколько контуров возврата на заземленный электрод распределительного щитка (SERVICE PANEL). Компьютеры, питающиеся переменным током, все соединены друг с другом по кабелю заземления в общей электросети здания. Компьютеры могут быть также связаны друг с другом через коммуникационные кабели. Таким образом, компьютеры часто соединены друг с другом по нескольким контурам. Конфигурация, образовавшаяся при таком многоконтурном соединений компьютерных устройств, известна как Ground loop («связь через землю»). Везде, где есть Ground loop, есть и потенциальная опасность сбоев от межсистемного шума заземления (INTER SYSTEM GROUND NOISE).

H HARMONICS (гармоники)

В цепях переменного тока, искажения (DISTORTION) эпюры тока или напряжения могут быть выражены в виде ряда по гармоникам. Гармоники — это сигналы тока или напряжения, имеющие не желаемую базовую частоту 50 или 60 Гц, а кратные частоты. Например, пятая гармоника — это 300 Гц. Характерно, что сигналы переменного тока имеют только компоненты с частотами, кратными базовой. В цепях энергораспределения переменного тока, компоненты искажений возникают только на нечетных гармониках. Так, напряжение третьей гармоники в обычной электророзетке в США составляет 3%. Гармонические искажения не воздействуют на современные компьютеры, в некотором оборудовании они могут вызывать перегрев.

HERZ (Герц)

Единица частоты СИ и СГС систем единиц. 1 Гц – частота периодического процесса, при которой за время 1 с происходит один период процесса.

HIGHT VOLTAGE SPIKE (высоковольтный пик напряжения)

Кратковременный пик напряжения величиной до нескольких десятков киловольт.

HOLDUP TIME (Run time, Backup time, время поддержки)

Время, в течение которого источник питания может питать нагрузку после отключения входного напряжения. Продолжительность сбоя электросети (BLACKOUT) или время переключения (TRANSFER TIME), которые источник питания может выдержать, не создавая помех на выходе. В стандарте CBEMA минимальное значение Holdup time для делового и компьютерного оборудования устанавливается равным 8 мс. Типичное значение для коммерческих компьютерных источников питания — 25 мс. Время поддержки увеличивается при уменьшении нагрузки. Таким образом, типичные значения Holdup time имеют порядок 100 мс.

I IEC

Международная Электротехническая Комиссия (The International Electrotechnical Commission). Международная организация, создающая стандарты по безопасности электрического и другого оборудования. Большинство стандартов IEC были восприняты от немецкой VDE, исторически первой европейской организации по стандартам. Одна из целей IEC — согласование отличающихся друг от друга национальных европейских стандартов в интересах свободной торговли. Американские Underwriters Laboratories (UL) и Канадская (CSA) являются членами IEC, и вероятно, что в будущем стандарты UL и CSA тоже будут приведены в согласование со стандартами IEC.

IEEE

Профессиональное сообщество и группа разработчиков стандартов для американской электронной промышленности.

INRUSH CURRENT (пусковой ток)

Ток, превышающий номинальное рабочее значение, который протекает при начальной зарядке или пуске устройства. Компьютерное оборудование обычно имеет пусковой ток, в 3-10 раз превышающий номинальное значение.

INTER-SYSTEM GROUND NOISE (межсистемные шумы заземления)

Шумы этого типа состоят из любых переменных, шумовых и бросковых напряжений, возникающих между контактами «земля» (зеленый провод) сетевых электророзеток в различных частях здания. В идеале, таких межсистемных шумов заземления не должно быть, поскольку все провода заземления соединены друг с другом в электрощите здания (SERVICE DISTRIBUTION PANEL) (в большинстве стран). Однако такой шум возникает из-за шумовых выбросов в проводку заземления, повреждений проводки или перегруженных участков цепи. Корпус и платы компьютеров подключены к контакту заземления стандартного электро штепселя. Таким образом, если межсистемный шум заземления существует, то платы компьютеров и периферийных устройств будут подключены к разным напряжениям. Это создает серьезные трудности, если оборудование соединено между собой через RS-232, AUI или по другим прямым шлюзам данных, так как в этом случае данные привязываются не к одному и тому же уровню напряжения. При этом могут возникать ошибки или даже повреждения в аппаратуре. Для взаимодействующих компьютеров межсистемные шумы заземления — гораздо большая проблема, чем шумы штатного режима (COMMON MODE noise), с которыми их часто путают.

J JOULE (Джоуль)

Количество энергии, вырабатываемое мощностью в 1 Вт (WATT) за 1 секунду, или мощностью в 1 миллион ватт за 1 микросекунду. Джоулевый показатель (Joule rating) средства защиты от перегрузок (surge protection device) равен количеству энергии, которое он может поглотить без повреждения. Джоулевый показатель — менее важная сравнительная характеристика средств защиты от перегрузок, чем показатель пропускаемого напряжения (let-through voltage rating). Это — отражение того факта, что такие устройства могут защищать оборудование как «отражением», так и поглощением волны перегрузки. Стандарта для Джоулева показателя средств защиты не существует, отчего некоторые недобросовестные торговцы сильно завышают этот показатель в рекламе.

L LINE CONDITIONER (сетевой стабилизатор)

Термин Line conditioner не является общеупотребительным, отчего его значение не определено строго. Этот термин иногда используется для обозначения устройств для какой-либо фильтрации или регулирования (REGULATION) источника переменного тока и может обозначать одно из следующих устройств: подавитель перегрузок (ограничитель напряжения, фильтр перегрузок — SURGE SUPPRESSOR), феррорезонансный трансформатор (FERRORESONANT TRANSFORMER), фильтр переменного тока (AC filter), или регулируемый трансформатор TAP CHANGING REGULATOR.

LOAD CREST RATIO

Значение, характеризующее пиковый ток, потребляемый оборудованием. Определяется, как отношение максимального значения тока к его среднеквадратичному значению. Для импульсных блоков питания старого образца (т.е. без коррекции коэффициента мощности) имеет значение -2…2,5. Для блоков питания с синусоидальным потреблением тока составляет 1,4.

M MAKE-BEFORE-BREAK

Рабочий режим ключа или реле, при котором новое соединение осуществляется перед прерыванием существующего.

MOV (Metal Oxide Varistor, металлооксидный варистор)

Варисторы — высоковольтные ограничители напряжения, способные без разрушения поглощать очень сильные токи. Отдельный MOV может срезать броски напряжения в типичной электролинии до уровня, не превышающего в пиках 330В (для электросети 120В). MOV часто сравнивают с другим ограничителем, т. н. кремниевым диодом лавинного тока (SILICON AVALANCHE DIODE). Обычно считают, что MOV имеет большее время реакции, чем лавинный диод, но это не так. См. SILICON AVALANCHE DIODE.

N NEC (The National Electric Code)

Национальный Электрический Кодекс. NEC представляет собой справочник, содержащий нормативные акты, регулирующие вопросы электропроводки в зданиях в США. Районные инспектора энергонадзора (Local electrical inspectors) используют NEC, наряду со всеми местными и федеральными актами, проводя экспертизу перед выдачей разрешения на подключение электроэнергии к зданию.

NEMA (The National Electrical Manufacturers Association, Национальная Ассоциация Производителей Электрооборудования)

Организация, устанавливающая стандарты электрооборудования в США, включая такое, как пакетные переключатели (circuit breaker boxes), электропроводка и сетевые разъемы электропитания.

NEMA CONNECTORS (разъемы/коннекторы NEMA)

Стандарт, описывающий электрические разъемы, используемые в подключаемом (plug-in) оборудовании в США. Различные коннекторы разного применения дифференцируются по системе обозначений коннекторов NEMA в форме «NEMA (L) NN-AA (P or R)», например, NEMA L14-30P. Буква «L» необязательна и обозначает устройства «с поворотной фиксацией» («twist lock») с изогнутыми штырьками. NN указывает на тип (по NEMA) или применение. Часто встречаются следующие значения «NN»: 5=120В, 6=208В 1 фаза, 14=120В/240В 1 фаза, 21=120В/208В 3 фазы. «AA» указывает на максимальный ток разъема (AMP rating). Обычные значения «AA» — 15, 20, 30 и 50. Окончание «P» или «R» указывает соответственно на вилку или розетку. Во многих учреждениях США используются специальные 20-амперные розетки с гнездом для одного штырька в форме «Т», годные для обоих штепселей NEMA 5-15P и NEMA 5-20P (разъемы такого типа не разрешены в Канаде).

NEUTRAL (нуль, иногда «общий провод)

Провод обратного тока в однофазных силовых линиях, подключенный к «земле» на распределительном щите здания. Однофазная силовая линия обычно разводит три провода, именно «фазу» (hot), «нуль» (neutral) и «землю» (ground).

P PHASE (фаза)

В системах переменного тока нагрузка запитывается от источника напряжения. Обычно это синусоидальное напряжение. В идеале, ток, потребляемый нагрузкой, имеет также форму синусоидальной волны. В простой активной (резистивной, RESISTIVE) нагрузке, например лампе накаливания, волна тока всегда совпадает по времени с волной напряжения. В некоторых нагрузках, таких как моторы, ток задерживается и отстает по времени от волны напряжения. Количественная характеристика этой задержки, выраженная в градусах, называется разностью фаз. Для реактивной (REACTIVE) нагрузки POWER FACTOR точно равен косинусу этой разности фаз.

POWER FACTOR (коэффициент мощности, коэффициент использования мощности)

Число между 0 и 1, выражающее ту часть предоставляемой источником мощности (ВА), которая действительно потребляется нагрузкой переменного тока. В некоторых устройствах, например, моторах или компьютерах, ток, протекая через устройство, не передает ему полезной энергии. Это случается, если ток имеет частотные искажения (гармоники, HARMONICS), или же когда он не в фазе (PHASE) с напряжением, приложенным к устройству. Компьютеры возбуждают токи на гармониках (HARMONIC currents), что делает их power factor меньшим 1. Моторы создают несинфазные или реактивные (REACTIVE) токи, что делает их power factor также меньшим 1.

POWER FACTOR CORRECTED (источник c корректировкой коэффициента мощности)

Характеристика многих новых источников питания. Источник с корректировкой коэффициента мощности потребляет переменный ток с малыми частотными искажениями, имеет обычно низкий коэффициент пиков (CREST FACTOR), а коэффициент мощности (POWER FACTOR) — примерно равный 1. Источник без коррекции коэффициента мощности вносит сильные искажения в потребляемый ток и является «нелинейной нагрузкой» («non linear» load). Преимущества Power factor corrected источников в том, что они не вызывают перегрев проводки здания и не вносят частотные искажения в сеть переменного тока. По этой причине они требуются в некоторых странах, где стандарт IEC 555 наделен силой закона.

S SAG (падение напряжения)

Мгновенное 15-100%-ное снижение напряжения источника переменного тока. SAG может длиться от нескольких до нескольких сот миллисекунд. SAG продолжительностью более 10-20 мс может приводить к ошибкам в работе компьютерного оборудования.

SEPARATELY DERIVED SOURCE (независимый/изолированный источник питания, источник питания с заземленной общей точкой/»нулем)

Источник переменного тока, у которого общий провод («нуль») напрямую соединен с проводом заземления. В системах распределения переменного напряжения, нормативы проводки требуют, чтобы «нуль» соединялся с «землей» только один раз, а именно на распределительном щите здания (SERVICE DISTRIBUTION PANEL). Точка потребления энергии может находиться на значительном расстоянии от точки заземления «нуля» (neutral grounding point), что приводит к возможности возникновения шумов (COMMON MODE NOISE). Наиболее эффективный способ устранения этих шумов — соединить «нуль» с «землей» непосредственно в точке потребления электроэнергии, что нарушает правила проводки. Следовательно, в точке потребления энергии можно использовать разделительный трансформатор (isolation transformer) для создания изолированного источника напряжения, на выходе которого «общий провод» соединяют с «землей», что и дает Separately derived source.

SHORT CIRCUIT (короткое замыкание)

Ситуация, когда замыкаются два провода, обычно случайно, что ведет к сбою в системе. В цепях передачи данных сбой может означать потерю сигнала или информации. В силовых цепях короткое замыкание может вызвать сильный, неуправляемый ток, что может привести к перегреву проводки или срабатыванию средств защиты от токовых перегрузок, таких как плавкие предохранители (FUSES) или автоматические предохранители (CIRCUIT BREAKERS). Короткозамкнутые участки цепей питания часто вызывают недогрузки (BLACKOUTS) или сбои напряжения (SAGS) на соседних участках цепей.

SILICON AVALANCHE DIODE (кремниевый лавинно-пробойный диод, стабилитрон)

Ограничитель напряжения, предназначенный для срезания бросков напряжения. Лавинный диод способен срезать перегрузки напряжения до своего напряжения среза в 230В (в сети 120В), что является лучшей характеристикой, чем напряжение среза в 330В у варисторов (MOV), но это преимущество имеет ограниченное практическое применение, поскольку диод имеет весьма ограниченной интервал рабочих мощностей и легко выводится из строя в диапазоне мощностей, типичных для импульсных сетевых наводок (power line surges). SILICON AVALANCHE DIODE наиболее часто применяются в цепях защиты данных и на платах микросхем в качестве статической защиты. См. MOV.

SINE WAVE

Синусоидальная волна — именно форму математической синусоиды имеет напряжение, используемое в сетях электроснабжения.

SINGLE PHASE

Система питания с одной фазой на входе. Т.е. номинальное питающее напряжение составляет 220В переменного тока.

STEP LOAD (пусковая нагрузка)

Мгновенное подключение или отключение электрических нагрузок к источнику питания.

SURGE (импульсная сетевая наводка, бросок напряжения, импульсная перегрузка, перенапряжение)

Быстрое и кратковременное нежелательное перенапряжение, которое может возникать в цепи переменного тока, в цепях передачи данных или телефонных цепях. Длительность Surge может составлять от нескольких миллиардных до нескольких тысячных долей секунды (миллисекунд). Кратковременная перегрузка считается Surge, если ее пик больше допустимого предела безопасной работы для данной схемы/цепи. Для силовых цепей переменного тока Surge бывают более несколько сотен вольт, а в бинарных цепях они составляют несколько десятков вольт. Электронное оборудование, подключенное к цепи, в которой бывают Surge, может быть повреждено.

SURGE SUPPRESSOR (ограничитель перенапряжения, устройство для подавления импульсных сетевых наводок)

Устройство для защиты оборудования от кратковременных перегрузок в сети переменного тока, в цепях данных, или в телефонных линиях. SURGE SUPPRESSOR может действовать, поглощая перегрузку (SURGE SUPPRESSOR шунтирующего типа) или препятствуя ее распространению (SURGE SUPPRESSOR последовательного типа), либо комбинируя эти два способа. Шунтирующий SURGE SUPPRESSOR имеет характерное напряжение среза (characteristic clamping voltage), которое обычно выбирается близким к максимальному напряжению безопасной работы схемы. Качество работы SURGE SUPPRESSOR определяется посредством приложения заданного тестового броска напряжения (например, одного из описанных в стандарте IEEE 587) и последующего измерения максимального напряжения, которое прошло к защищаемому устройству.

T TAP CHANGING REGULATOR (стабилизатор с автоматически подстраиваемым коэффициентом трансформации, стабилизирующий трансформатор с устройством автоматического переключения выходных отводов)

Устройство, стабилизирующее работу источника переменного тока (REGULATION), которое включается между источником и защищаемой нагрузкой. TAP Changing Regulator имеет специальный трансформатор (TRANSFORMER) с множественными выходами или отводами (taps). Обычно, один из выходных отводов дает напряжение, равное входному, а остальные — отличающиеся от него на несколько процентов в ту или иную сторону. Автоматический переключатель выбирает тот отвод, который дает выходное напряжение, наиболее близкое к желаемому. Если в процессе работы в источнике переменного тока происходит внезапное падение напряжения на 5% от номинала и остается на этом уровне, то TAP Changing Regulator откликается тем, что выбирает вывод трансформатора, повышающий напряжение на 5%, и передает это скорректированное напряжение нагрузке. TAP Changing Regulator особенно полезны там, где потребительские электролинии хронически недогружены или перегружены.

THREE PHASE (три фазы, 3-фазная сеть)

Метод распределения электроэнергии переменного тока. Энергия передается по 3 проводам (т. н. DELTA стиль = «треугольник») или по 4 проводам, где четвертый — «общий провод» или «нуль» (WYE стиль = «звезда»). Иногда имеется дополнительный провод собственно «земли» (safety ground). Оборудование, требующее большой мощности, например вычислительные комплексы или большие системы кондиционирования, проектируется под использование трехфазной сети, которая при высоких энергиях эффективнее однофазной. Трехфазное оборудование часто имеет проводку типа DELTA с 4-штырьковым штепселем, где четвертый контакт — «земля» (зеленый провод). При более низком энергопотреблении, характерном для офисного и сетевого оборудования, используется однофазное напряжение. Поскольку все магистральное энергораспределение — трехфазное, однофазное напряжение должно быть получено из трехфазного. Это выполняется в здании офиса с помощью одного из двух способов подключений, т. н. «фаза к фазе» (line-to-line connection) или «фаза к нулю» (line-to-neutral). При подключении «фаза к фазе» две из трех фаз используются как один источник фазы. Получающееся в этом случае однофазное напряжение составляет от 380 до 415В (в большинстве стран) или 208В (в Северной Америке). При подключении «фаза к нулю» (line-to-neutral) однофазное напряжение берется с одной из трех фаз и «нуля». В этом случае однофазное напряжение составляет 220-240В (в большинстве стран) или 120В (в Северной Америке), оно и присутствует в обычных офисных розетках. Иногда трехфазное электрооборудование снабжается 5-штырьковой штепсельной вилкой. 5-й контакт, являющийся «нулем» (neutral wire), применяется в тех случаях, когда внутри оборудования требуется получать однофазное напряжение (для чего и нужен «нуль», как было показано выше).

TRANSFER (переключение)

Используется для обозначения переключения нагрузки с одного источника питания на другой.

TRANSFER ASYNCHRONOUS (несинхронизированное переключение)

Переключение нагрузки с одного источника питания на другой, когда они несинхронизированы.

TRANSFER SWITCH

Переключатель, используемый для переключения нагрузки с одного источника питания на другой. Часто применяется русскоязычный синоним АВР (автоматический ввод резерва).

TRANSFER SYNCHRONOUS (синхронизированное переключение)

Переключение нагрузки с одного источника питания на другой, когда они синхронизированы (SYNCHRONIZED).

TRANSFER TIME (время переключения)

Интервал времени от начала переключения до начала питания нагрузки от другого источника.

TRANSFORMER (трансформатор)

Устройство, которое может изменять переменное напряжение и/или осуществлять разделение/изолирование цепей. Трансформатор, изменяющий напряжение, называется понижающим (step-down) или повышающим (step-up), в зависимости от того, является ли выходное напряжение, соответственно, ниже или выше входного. Когда трансформатор понижает напряжение, он ровно во столько же раз увеличивает ток, сохраняя произведение напряжения и тока, то есть мощность (POWER). Трансформатор, в которых есть электрическое соединение между входом и выходом, называются автотрансформаторами (auto-transformers). Трансформатор, в которых нет связи по мощности между входом и выходом, называются разделительными (ISOLATION) трансформаторами. В системах энергораспределения переменного тока, энергия передается на большие расстояния под очень высоким напряжением (например, 200,000 Вольт), затем понижается с помощью трансформатора на распределительных подстанциях до промежуточного напряжения (обычно 13,800 Вольт), и в конце концов понижается до напряжения потребительской сети (120В или 230В) в опорных (pole mounted) трансформаторах вне здания. Опорные трансформаторы, которые питают электроэнергией здание, имеют множественные выходные ответвления или отводы («taps»), которые позволяют обслуживающему техперсоналу потребителя выбирать то соединение, которое дает нужное напряжение потребительской сети, даже если напряжение подстанции хронически завышено или занижено. Иногда эти отводы нужно переключать в том случае, когда изменения в системе электрораспределения могут влиять на напряжение подстанции (например, при новом строительстве). Могут приобретаться дополнительные трансформаторы, которые иногда используются для преобразования доступного напряжения сети (например, 220В) в напряжение, требуемое аппаратурой, рассчитанной под другое напряжение (например, 120В).

TRANSIENT (кратковременное изменение)

Быстрое кратковременное изменение, в конце концов полностью исчезающее. Обычно требуется более точное определение, указывающее, что Transeint — это перепад/бросок (surge), выброс, задержка, недогрузка (blackout), шум или Transeint другого типа.

TWIST-LOCK (поворотная фиксация)

Тип силовых разъемов переменного тока, используемый в США. Разъем с поворотной фиксацией (Twist-Lock connector) имеет то преимущество перед обычными ножевыми штекером и гнездом, что его случайное рассоединение весьма затруднительно. Различные типы и классы TWIST-LOCK разъемов описаны в классификации NEMA. Идентификационный номер NEMA для TWIST-LOCK разъемов всегда начинается с буквы «L», например, «NEMA L5-30R» (формальное обозначение для розетки с поворотной фиксацией на 120В 30А).

U UL APPROVED (апробировано UL)

Этот широко используемый термин технически некорректен. Единственными правильными формулировками являются «UL LISTED» или «UL RECOGNIZED».

UL LISTED (внесено в списки UL)

UL выдает этот квалификационный знак оборудованию, устанавливаемому либо эксплуатируемому пользователем, которое оказалось в согласии с требованиями ТБ по нормам пригодности UL. Если изделие является «UL Listed», на нем должна стоять маркировка UL.

UL RECOGNIZED (признано UL)

Это форма официального признания UL, выдаваемого аппаратуре, которая находится не в свободном доступе, а либо устанавливается производителем или специалистом электриком, либо, возможно, конечным пользователем. Примерами изделий «UL RECOGNIZED» являются настенные переключатели /пакетники/, разъемы, проводка, предохранители и автоматические прерыватели тока (circuit breakers).

V V (Voltage, Volt, Вольт, В)

Единица измерения напряжения.

VAC (Volts Alternating Current)

Напряжение переменного тока.

VDC (Volts Direct Current)

Напряжение постоянного тока.

W WATTS (Ватты, Вт)

Одна из энергетических характеристик. Для систем переменного тока, число Ватт (the Watts rating, потребляемая мощность) равно произведению напряжения в Вольтах (the Volts rating) на силу тока в Амперах (the Amps rating) и на коэффициент мощности (the POWER FACTOR). Число Ватт характеризует реально переданную энергию (потребляемую мощность). Обычно в системах переменного тока не весь ток, протекающий через нагрузку, передает энергию этой нагрузке.

WINK (мерцает, «мигает»)

Иногда также говорят «Power Wink» или «Wink-out», жаргонный термин для обозначения кратковременной задержки или потери напряжения.

WYE

То же, что «Звезда». Проводная система для распределения и использования трехфазной (THREE PHASE) электроэнергии. В этой системе используется четыре энергонесущих проводника. Иногда возможен и пятый провод «собственно земли» (safety ground wire). Один из четырех энергонесущих контактов называется «нулем» (NEUTRAL wire). Напряжение между любыми двумя из трех «ненулевых» энергонесущих проводов является установленным напряжением энергораспределения, которое обычно составляет от 380 до 415В в большинстве стран, или же 208В в Северной Америке. Напряжение между «нулем» и любым другим энергонесущим проводом есть типичное напряжение стенной розетки, которое равно напряжению энергораспределения, умноженному на 0,577 (величина, обратная квадратному корню из трех), то есть 220-220В в большинстве стран, либо 120В Северной Америке. Когда нейтральный и один из трех фазовых проводов таким образом отделены от других фазовых проводов, получившиеся два провода называют однофазной электросетью/линией. Большинство однофазных линий получаются из трехфазных именно таким способом. Другой тип трехфазного энергораспределения называется DELTA-стиль (DELTA style) («треугольник» в отечественной терминологии).

А Аварийный источник питания

Независимый резервный источник электрической энергии (ИБП или ДГУ), который при неисправности или отключении основного источника обеспечивает электропитание необходимого качества и необходимой мощности для продолжения работы подключенного оборудования.

Автономный генератор

Локальный преобразователь механической или какой-либо другой энергии в электрическую, например, дизельная генераторная установка (ДГУ), газогенераторная установка (ГГУ), и т.д.

Активная мощность

Термин, используемый для описания произведения эффективного значения тока, напряжения и коэффициента мощности. Выражается в Ваттах (Вт) или Киловаттах (кВт). Физически представляет собой мощность, реально потребляемую оборудованием.

Активная нагрузка

Полезная мощность, отбираемая любой нагрузкой из электросети и преобразуемая в дальнейшем в любой вид энергии (механическую, тепловую, электрическую и т.п.). Единица измерения активной мощности: Ватт (Вт).

Ампер, А

Единица измерения силы электрического тока. Ток равен одному Амперу при его протекании через проводник сопротивлением 1 Ом при приложенном напряжении 1 Вольт.

В Ватт, Вт

Единица измерения активной мощности. Электрически определяется как мощность, выделяемая в нагрузке при приложенном к ней напряжении 1 Вольт и силе тока в 1 Ампер.

Вольт, В

Единица измерения напряжения.

Вольтампер (ВА) или киловольт-ампер (кВА)

Произведение среднеквадратических (эффективных) значений напряжения в вольтах или киловольтах и силы тока в амперах. Единица измерения полной мощности.

Входное напряжение

Напряжение, получаемое ИБП из внешней электросети от питающей подстанции или от дизель-генераторной установки (ДГУ).

Входной коэффициент мощности ИБП / UPS

Определяет, как ведут себя входные цепи ИБП по отношению к входной сети, т.е. какую нагрузку и с каким коэффициентом мощности представляет собой ИБП для питающей сети или ДГУ.

Выброс напряжения (перенапряжение)

Повышение напряжения (не менее 0,008 с), которое может повлечь за собой преждевременный выход компонентов из строя.

Г Гальваническая развязка

Схемотехническое решение, при котором электрические цепи не имеют замкнутой электрической связи между входом и выходом. Гальваническая развязка осуществляется трансформаторами или оптоэлектронными приборами.

Генератор

Общее название устройства для генерирования электрического напряжения или тока, или какой-либо другой энергии.

Герц, Гц

Единица измерения частоты напряжения.

Д Децибел, дБ (одна десятая бела)

Число, выражающее в логарифмической мере отношение двух величин. Употребляется при большом диапазоне изменения этих величин. Бел можно определить как число десятикратных увеличений меньшей величины i(2), требуемых для достижения значения большей величины i(1), то есть lg i(2) /i(1). Число децибел получается путем умножения последней величины на 10.

Джоуль, Дж

Единица измерения энергии.

Дизель-генераторная установка (ДГУ)

Устройство, состоящее из двигателя внутреннего сгорания и электрического генератора, применяемое для гарантированного, резервного или аварийного питания электрооборудования.

Дрейф частоты

Постепенное увеличение или уменьшение ее среднего значения при постоянной нагрузке.

З Завершение работы компьютеров (сворачивание приложений, Shut down)

Корректное завершение работы серверов и других компьютеров с сохранением данных в запущенных приложениях.

Заземление (земля)

Выравнивание потенциалов металлических поверхностей оборудования с потенциалом земли (нулевым) для обеспечения безопасности обслуживающего персонала, обеспечивается с помощью заземляющего проводника. Также служит для подавления синфазной помехи по фазному и нейтральному питающим проводникам. Правила выполнения заземления строго регламентируются в нормативной документации.

И Импульсный бросок напряжения

Мгновенное значительное повышение напряжения, вызванное ударом молнии или случившееся в момент возобновления подачи напряжения. Броски напряжения могут проникать в электронное оборудование из электросети, по кабелям вычислительных сетей, последовательным линиям передачи данных или телефонным проводам и вызывать значительный ущерб.

Индуктивность (L)

Любое устройство, в состав деталей которого входит железо, имеет некоторое количество магнитной инерции. Эта инерция препятствует любым изменениям тока. Характеристика контура, которая вызывает эту магнитную инерцию, известна под названием индуктивность. Она измеряется в Генри и обозначается как L.

К Коэффициент мощности

Показатель, характеризующий линейные и нелинейные искажения, вносимые нагрузкой в электросеть. Равен отношению активной и полной мощностей P/S (Вт/ВА), потребляемых нагрузкой. В случае единичного коэффициента мощности ток и напряжение совпадают по фазе и оборудование потребляет только активную мощность — это идеальный вариант, поскольку за низкое значение коэффициента мощности на предприятие может быть наложен штраф. 0,95 — хороший показатель, 0,9 — удовлетворительный показатель, 0,8 — плохой показатель, 0,7 — компьютерное оборудование, 0,65 — двухполупериодный выпрямитель. При наличии только гармонических искажений коэффициент мощности равен косинусу угла сдвига между током и напряжением и бывает двух видов: опережающий и отстающий. При наличии только нелинейных искажений тока коэффициент мощности равен доле мощности первой гармоники тока в общей активной мощности, потребляемой в нагрузку.

Коэффициент нелинейных искажений (КНИ, коэффициент несинусоидальности)

Характеризует степень отличия формы напряжения или тока от идеальной синусоидальной формы. Чем КНИ меньше, тем ближе форма напряжения к чистой синусоиде. Типовые значения КНИ: 0% — синусоида, 3% — форма, близкая к синусоидальной, 5% — форма, приближенная к синусоидальной (отклонения формы уже заметны на глаз), до 21% — сигнал трапецеидальной или ступенчатой формы, 43% — сигнал прямоугольной формы.

Критичная нагрузка

1. Нагрузка, чувствительная к неполадкам в электросети и нуждающаяся в специальном источнике питания, обеспечивающем требуемое качество электроэнергии (серверы, персональные компьютеры, телекоммуникационные сети и др.). 2. Оборудование, функционирование которого влияет на непрерывный технологический процесс или бизнес-процессы, простой такого оборудования или нарушение функционирования которого в результате сбоя электроснабжения может привести к финансовым или другим потерям.

Л Линейная нагрузка

Нагрузка, в которой ток и напряжение связаны между собой линейным законом. Например: нагреватели, электролампы, электродвигатели и т.д.

М Мощность

Скорость выполнения работы или энергия в единицу времени. Механическая мощность часто измеряется в лошадиных силах, а электрическая — в киловаттах.

Мощность электрическая

Работа электрического тока в единицу времени. В цепи постоянного тока мощность равна произведению напряжения и тока. В цепи переменного тока различают полную мощность, активную мощность, реактивную мощность.

Н Нейтраль

Один из проводников, условно считающийся обратным в пятипроводной, четырехпроводной или трехпроводной системе переменных токов. Потенциал этого проводника близок к потенциалу заземляющего проводника. В трехфазных сетях (пяти или четырехпроводных) с нелинейной нагрузкой, даже при условии равномерной загрузки всех трех фаз на нейтральный провод ложиться повышенная токовая нагрузка. Теоретически максимальный ток через нейтральный проводник может в 1,7 раза превышать ток в фазном проводнике.

Нелинейная нагрузка

Нагрузка (оборудование), в которой ток и напряжение связаны между собой нелинейным законом (компьютер, монитор и т. д.), т.е. любая цепь, в которой присутствуют полупроводниковые элементы.

Нелинейная нагрузка

Нагрузка (оборудование), в которой ток и напряжение связаны между собой нелинейным законом (компьютер, монитор и т. д.), т.е. любая цепь, в которой присутствуют полупроводниковые элементы.

Неполадки в электросети

Любые отклонения параметров питающего напряжения от установленных стандартами значений. Качество электрической энергии в Российской Федерации нормируется в ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» и определяет номиналы и допустимые отклонения следующих параметров электросети: питающее напряжение сети — 220 В с предельно допустимым отклонением ±10%, частота напряжения питающей сети — 50 Гц с предельно допустимым отклонением ±2%, КНИ питающего напряжения — менее 8% в течение длительного промежутка времени и менее 12% кратковременно. Основные неполадки сетевого питания: полное пропадание напряжения в сети (авария в сети), долговременные и кратковременные проседания и всплески напряжения, высоковольтные импульсные помехи, высокочастотный шум, отклонение частоты за пределы допустимых значений. Наиболее распространенным видом неполадок в больших городах являются долговременные проседания напряжения, а в сельской местности к ним добавляются аварии в электросети и высоковольтные импульсные помехи.

Непрерывная подзарядка

Метод перезарядки батарей, при котором в батарею непрерывно направляется слабый ток, поддерживающий ее постоянно заряженной. Такой режим заряда не оптимален для батареи, поскольку постоянное прохождение тока через батарею ускоряет ее деградацию.

Номинальный ток

Номинальный непрерывный ток установки или аппаратуры определяет среднеквадратичное значение переменного тока или величину постоянного тока в Амперах, которое может поддерживаться при нормальном режиме работы без превышения установленных пределов температуры.

О Однофазная нагрузка

Нагрузка или источник переменного тока, обычно имеющие три входных или три выходных клеммы, соответственно. Три клеммы — для подключения фазного, нейтрального и заземляющего проводников.

Основная гармоника

Первая гармоника (50 Гц).

П Падение напряжения

Падение напряжения электросети более чем на 10%.

Переменный ток

Электрический ток, который периодически изменяет свое направление и амплитудное значение при протекании через проводник или контур. Величина переменного тока растет от нуля до максимального значения, затем возвращается к нулю, а далее происходит то же самое в противоположном направлении. Одно полное изменение происходит за один период или 360 градусов. В случае переменного тока с частотой 50 Герц изменение направления тока происходит 50 раз в секунду.

Период

Время, в течение которого происходит полное изменение переменного тока или напряжения от нуля до положительного максимума, нуля, отрицательного максимума и снова до нуля. Количество периодов в секунду представляет собой частоту, величина которой выражается в Герцах (Гц). Для сети с частотой 50 Гц период составляет 20 мс.

Полная мощность (кажущаяся мощность, кВА, ВА)

Термин, используемый в случае, когда ток и напряжение находятся в разных фазах или имеют несинусоидальную форму, что обуславливает протекание реактивных (излишних) составляющих токов в цепях. В результате говорят о кажущейся мощности и выражают ее в Вольт-амперах (ВА) или Киловольт-амперах (кВА).

Полная нагрузка (мощность)

Суммарная мощность, потребляемая нагрузкой и учитывающая активную и реактивную составляющие мощности. Вычисляется как произведение среднеквадратичных значений входного тока и напряжения. Единица измерения: вольт-ампер (ВА).

Постоянный ток

Электрический ток, который течет только в одном направлении при данном напряжении. Величина постоянного тока обычно неизменна для конкретной нагрузки.

Пропадание напряжения

Кратковременное полное отключение сети электропитания.

Р Рабочая станция

Любой сетевой компьютер, не являющийся сервером.

Реактивность

Присутствует при наличии в цепи индуктивности и/или емкости.

С Система бесперебойного питания (СБП)

Обеспечивает электроснабжение оборудования напряжением с нормированными параметрами при полном отсутствии напряжения в питающей электросети или недопустимо высоком отклонении параметров сетевого напряжения от номинальных значений (см. «Неполадки в электросети»). Различают два основных типа СБП: источники бесперебойного питания (ИБП), генераторные установки (ДГУ и ГГУ) и / или их комбинации.

Соединение звездой

Метод соединения фаз в трехфазной системе. К средней точке может быть подключен четвертый или нейтральный проводник.

Соединение треугольником

Трехфазное соединение, в котором начало каждой фазы соединено с концом следующей. Нагрузка подключается к углам треугольника. В некоторых случаях в каждой фазе делается центральный отвод, но наиболее часто он делается в одном плече, обеспечивая четырехпроводное соединение.

Среднеквадратичное значение (эффективное значение, RMS)

Результат возведения в квадрат, усреднения и последующего извлечения квадратного корня. Используется для измерения переменного тока и напряжения. Приборы, измеряющие такое значение, имеют маркировку «True RMS».

Срок эксплуатации

Обычно имеется ввиду срок службы аккумуляторной батареи, который сильно зависит от температуры окружающей среды, количества и глубины разрядов батареи, режима заряда батареи. На практике для 5-летних батарей срок службы составляет 3-6 лет, для 10-летних — 7-10 лет.

Стабилизация (напряжения и др.)

Способность поддерживать какую-либо величину как можно ближе к номинальному значению, измеряется в процентах.

Стойка

Стандартизованная стойка для размещения оборудования. Наибольшее распространение получила стойка шириной 19 дюймов.

Т Температура окружающей среды

Температура среды, в которой функционирует оборудование, в частности ИБП или СБП. Может выражаться в градусах Цельсия или Фаренгейта.

Ток (I)

Направленное движение заряженных частиц. Постоянный ток течет от отрицательного полюса к положительному. Переменный ток меняет свое направление. Теоретически при расчете тока и мощности общепризнано направление от положительного полюса к отрицательному. Измеряется в Амперах.

Трехфазность

Три синусоидальные волны напряжения/тока с периодом 360 градусов и сдвигом между ними в 120 градусов. Трехфазная система может быть либо 4-, либо 5-проводной (3 фазовых проводника, один нейтральный и один заземляющий).

Ф Фаза

Один из проводников в питающей сети. Потенциал этого проводника меняется с частотой 50 Гц относительно нейтрального проводника. В трехфазной питающей сети форма напряжения каждой фазы представляет собой синусоиду сдвинутую на 120o относительно других фаз.

Фильтрация напряжения

Очищение или выделение основной кривой, в частности, синусоиды на фоне шумов и различных помех.

Форма напряжения

Закономерность изменения величины напряжения.

Ч Частота напряжения

Количество циклов изменения знака (полных периодов) напряжения или тока за 1 секунду. Измеряется в Герцах (Гц). Частота напряжения 50 Гц означает, что напряжение меняет свой знак 50 раз в секунду.

Ш Шум

Явление, вызываемое грозовым разрядом, переключением нагрузки, работой генераторов и прочими источниками помех и приводящее к отклонению формы напряжения в электросети от правильной синусоиды. Может быть причиной сбоев и ошибок в файлах программ и данных.

Э Электромагнитная совместимость

Свойство оборудования не создавать помех работе другого оборудования.

экспериментальной физики — Как вы физически измеряете напряжение и ток?

Краткий ответ: Отклонение из-за магнетизма или напряжения оцифровки.

(Большинство) аналоговых счетчиков основаны на движении счетчика Д’Арсоноваля. Это всего лишь гальванометр, который вызывает отклонение из-за тока.

Механизм счетчика Д’Арсоноваля работает как электродвигатель. Постоянные полюса и железные сегменты образуют подковообразный магнит. Катушка (сделанная из проволоки Manganin или Constsntin, чтобы измерить нечувствительность к температуре) образована вокруг цилиндрического железного сердечника, но не прикреплена к нему.

Ток проходит через подвижную катушку, которая образует магнитное поле. Это поле взаимодействует с постоянными магнитами, вызывая отклонение. Чем сильнее ток, тем больше отклонение. Прогиб линейный. Ток полной шкалы вызовет максимальное отклонение. 50%, отклонение на половину шкалы. 200% тока полной шкалы, и игла будет пытаться попасть туда, как правило, повреждая иглу.

Характеристики этой подвижной катушки (пример: сопротивление 100 Ом и ток полной шкалы 1 мА) позволяют преобразовать движение в любой аналоговый измеритель.Амперметр постоянного тока — шунтирующий резистор, вольтметр постоянного тока — последовательный резистор, омметр — последовательный резистор + батарея и т. Д. Для переменного тока требуются диоды для преобразования переменного тока в постоянный, но тот же подход.

Все схемы предназначены для ограничения тока до 1 мА, полномасштабного тока. Добавьте параллельно шунтирующий резистор 0,1001 Ом и соответствующую аналоговую шкалу, и измеритель станет амперметром на 1 А.

Добавьте резистор 119,9 кОм последовательно с механизмом измерителя с соответствующей аналоговой шкалой, и вы превратите механизм измерителя, который измеряет ток, в вольтметр на 120 В.

Все аналоговые измерители имеют ошибку (от 1% до 3%), потому что они отбирают ток из цепи, которую они измеряют.

Цифровые счетчики еще проще. В их основе лежит аналого-цифровой преобразователь. Вход подключен к резистору с высоким сопротивлением. Входное напряжение сравнивается с опорным напряжением и преобразуется в цифры. Ток использует внутренний шунтирующий резистор для генерации напряжения для преобразования. Погрешности зависят от масштаба и обычно составляют ± последняя цифра.

Напряжение и ток

Напряжение и ток Эта лабораторная работа представляет собой введение в определение напряжения и тока в основных схемах.Узнаем, как пользоваться мультиметром.

Мы будем использовать трансформатор в качестве источника переменного тока для наших схем. Обсудим, как работает это устройство позже в семестре.

Для подключения проводов к мультиметру предусмотрено 4 слота, но одновременно используются только 2. Уведомление в На фотографиях ниже показано, что провода для измерения напряжения подключаются иначе, чем для измерения тока!

Также обратите внимание, что существует два типа цепей: переменного и постоянного тока.Для этого эксперимента мы будем использовать переменный ток. цепи, поэтому обязательно установите мультиметр на переменное напряжение (V ~) и переменный ток (A ~).

При измерении напряжения мультиметр должен быть частью схема. Сначала постройте всю схему, не используя мультиметр. Затем коснитесь двух проволочных щупов. в любые два места в цепи. Показание на счетчике — это напряжение между этими двумя точками (это также называется «падение напряжения»).

При измерении тока мультиметр должен быть частью схема. Ток должен запускать мультиметр для того, чтобы для счетчика, чтобы измерить количество ампер тока. Вы можете подключить мультиметр к схеме так же, как лампочка.

1) Включите источник питания без подключенных лампочек или проводов. Используйте мультиметр для измерения НАПРЯЖЕНИЕ источника питания.

2) Постройте цепь, подключив лампочку к источнику питания. Измерьте следующие величины:

• напряжение на блоке питания
• напряжение на лампочке
• ток через цепь (Примечание: это измеряется в миллиамперах!)

Используя полученные результаты, вычислите следующие величины:

• сопротивление лампы в единицах Ом
  (Подсказка: используйте закон Ома \ (V = IR \))
• сопротивление проводов в цепи
  (Подсказка: используйте крошечную разницу между напряжением источника питания и напряжение лампы)
• внутреннее сопротивление блока питания
  (Подсказка: в уравнении \ (V = \ epsilon — Ir \) используйте напряжение источника питания на шаге 2 и напряжение питания на шаге 1)

3) Постройте цепь, содержащую источник питания, лампочку и потенциометр (диммер), подключенные в ряд.То есть: проложите один провод от источника питания к лампочке, затем один провод от лампы к потенциометру, затем один провод от потенциометра обратно к источнику питания.

Потенциометр имеет 3 точки для подключения; вы будете использовать только 2 (один желтый и один оранжевый).

Поверните шкалу потенциометра так, чтобы лампа была как можно ярче, и измерьте следующие величины:

• напряжение на блоке питания
• напряжение на лампочке
• напряжение на потенциометре
• ток через цепь

Используя полученные результаты, рассчитайте следующие величины:

• сопротивление потенциометра в Ом
• сопротивление лампы (Примечание: возможно, оно отличается от предыдущего!)

4) Используя ту же схему, что и на шаге 3, поверните ручку потенциометра так, чтобы лампа была тусклой, как возможно.Измерьте следующие величины:

• напряжение на блоке питания
• напряжение на лампочке
• напряжение на потенциометре
• ток через цепь

Используя полученные результаты, рассчитайте следующие величины:

• сопротивление потенциометра в Ом
• сопротивление лампы (Примечание: возможно, оно отличается от предыдущего!)

Увеличивается или уменьшается сопротивление лампы, когда она светит ярче?

Какой эксперимент (с яркой лампочкой или тусклой лампочкой?) Дал более низкое напряжение на источник питания? Объясните, как этот результат соотносится с внутренним сопротивлением источника питания.

5) Начиная со схемы из шага 4 (с тусклой лампочкой), протяните новый провод через лампочку. То есть поместите два конца новый провод в двух разъемах для подключения лампочек. Лампочка должна погаснуть, потому что теперь она «закорочена».

Объясните, как протекание тока в цепи заставляет лампочку перестать светиться.

6) В схеме, начиная с шага 5, поверните ручку потенциометра до тех пор, пока источник питания не зазвонит, и автоматически Выключается.Это предохранительный механизм в блоке питания.

Какое количество измеряет предохранительный механизм источника питания, чтобы знать, когда он должен отключиться?
Есть ли у вас в цепях в вашем доме аналогичный предохранительный механизм?
Используйте Интернет, чтобы узнать, когда срабатывают эти механизмы безопасности в электрических цепях вашего дома.

Почему нам нужно, чтобы мультиметр действительно был частью цепи для измерения тока?

Почему сопротивление лампочки изменяется в зависимости от яркости лампы?

Основные операции, уход и обслуживание, а также расширенное устранение неисправностей для квалифицированных специалистов

Как вы видели, процедура измерения напряжения относительно проста.Провода просто подключаются к точкам измерения напряжения или параллельно им.

Однако для текущих измерений процесс немного сложнее. Во-первых, цепь должна быть разомкнута в контрольных точках, а счетчик последовательно вставлен в это отверстие (Рисунок 5). Полный ток должен протекать через счетчик. Чтобы измерение можно было проводить без нарушения самой цепи, измеритель тока имеет очень маленькое внутреннее сопротивление.

Здесь неопытный техник должен быть особенно внимательным.Если счетчик случайно подключен к точке P.D. (разность потенциалов) или в параллельно с компонентом вместо серии , небольшое внутреннее сопротивление позволит очень большому току течь через измеритель, что приведет к короткому замыканию. Это наверняка серьезно повредит измеритель и, возможно, цепь. Более тревожным является возможность вызвать опасную вспышку дуги . Сила вспышки дуги зависит от ряда факторов, включая, помимо прочего, расстояние до вспышки дуги, изношенное защитное оборудование или, в частности, его отсутствие, продолжительность вспышки дуги, а также продолжительность вспышки дуги. .Для получения дополнительной информации о безопасности от дугового разряда посетите сайт www.esasafe.com.

При измерении тока необходимо отключать питание перед подключением измерителя. Вы будете отключать один конец провода или компонента для последовательного подключения измерителя. Если вы оставите питание включенным, вы легко можете получить опасный удар током или повредить цепь.

На счетчиках с ручным выбором диапазона начните с максимального значения тока и постепенно уменьшайте его.

Рисунок 5 — Использование цифрового мультиметра для измерения силы тока

Процедуры измерения тока

Для измерения тока в цепях 0-30 В выполните следующие действия:

1. Перед началом испытаний технический специалист всегда должен знать, каких результатов следует ожидать, исходя из технических характеристик производителя, номинальной таблички, закона Ома и закона Кирхгофа.Слепое тестирование опасно и контрпродуктивно.
2. Выключите питание и убедитесь, что измеряемая цепь «не работает», используя метод тестирования T3 и процедуры измерения напряжения. Обязательно используйте СИЗ, поскольку мы всегда предполагаем, что цепь находится под напряжением, пока не будет доказано обратное.
3. Разомкните цепь, отсоединив или отпаяв соединение в точке, где вы хотите измерить ток.
4. Выберите функцию постоянного или переменного тока, повернув функциональный переключатель в положение постоянного или переменного тока.
5. Подключите щупы к соответствующим гнездам, черный провод — к общему гнезду, а красный — к гнезду А или мА. Помните, что у вас уже есть ожидаемое значение, это ожидаемое значение будет определять, какой разъем, А или мА, будет использоваться. 1/1000 А = 1 мА.
   Обратите внимание, что используемые гнезда не будут такими же, как те, которые используются для измерения напряжения.
6. Подсоедините концы зондов к разрыву цепи, как показано на рисунке 6, так, чтобы измеряемый ток протекал через измеритель.Обратите внимание, что это последовательное соединение. Никогда не подключайте амперметр параллельно источнику или нагрузке, так как это вызовет короткое замыкание и повреждение измерителя и, возможно, опасную вспышку дуги.

Рисунок 6: Соединения амперметра для измерения одного и того же тока в разных точках цепи

7. Снова включите питание схемы.
8. Просмотрите показания на дисплее. Обязательно укажите единицу измерения.
9. Снова выключите питание, еще раз испытав метод Т3, не снимая СИЗ.
10. Отсоединить провода счетчика от цепи.
11. Если на этой контрольной точке тестирование завершено, восстановите цепь, повторно замкнув соединение. Когда измерения тока будут завершены, поверните функциональный переключатель в положение «ВЫКЛ» и отсоедините измерительные провода.

При измерении тока в цепях со значениями напряжения более 30 В или в тех случаях, когда «разрыв» цепи нецелесообразен или опасен, можно использовать клещи или амперметр. Эти амперметры имеют две подпружиненные выдвижные губки, которые позволяют зажимать один проводник (Рисунок 7).Эта функция позволяет вам измерять магнитное поле, создаваемое током, протекающим через провод, чтобы получить показания в амперах без физического контакта или вмешательства в цепь.

Рисунок 7: Зажим на мультиметре

Видео: измерение тока

Как измерить напряжение, ток и мощность

Трансформаторы тока (ТТ)

Трансформаторы тока (ТТ) — это датчики, используемые для линейного понижения тока, проходящего через датчик, до более низкого уровня, совместимого с измерительными приборами.Сердечник трансформатора тока имеет тороидальную или кольцевую форму с отверстием в центре. Проволока оборачивается вокруг сердечника, образуя вторичную обмотку, и покрывается кожухом или пластиковым кожухом. Количество витков провода вокруг сердечника определяет коэффициент понижения, или коэффициент ТТ, между током в измеряемой линии (первичной) и токовым выходом, подключенным к приборам (вторичным). Нагрузочный провод, который необходимо измерить, пропускают через отверстие в центре трансформатора тока.Пример: CT с соотношением 500: 5 означает, что нагрузка 500 ARMS на главной линии приведет к выходу 5 ARMS на вторичной цепи CT. Прибор будет измерять 5 ARMS на терминалах и может применять коэффициент масштабирования, введенный пользователем, для отображения полных 500 ARMS. Для трансформаторов тока указано номинальное значение, но часто указывается точность, превышающая 100% от номинала. ТТ могут быть с разделенным сердечником или сплошным сердечником. ТТ с разъемным сердечником открываются на петлях или имеют съемную секцию, чтобы установщик мог подключить ТТ вокруг провода нагрузки без физического отсоединения измеряемого провода нагрузки.

Предупреждение о безопасности: хотя ТТ может физически подключаться к установленной линии, перед установкой ТТ необходимо безопасно отключить питание. Открытые соединения вторичной обмотки при включенном питании первичной обмотки могут привести к возникновению чрезвычайно опасных потенциалов напряжения.

Опции

CT при покупке включают номинальный диапазон, диаметр отверстия, разъемный / сплошной сердечник, тип выхода (напряжение / ток) и выходной диапазон (0,333 В RMS, ± 10 В, 1 ARMS, 5 ARMS и т. Д.). Поставщики ТТ часто могут настроить датчик под конкретные нужды, такие как диапазон входного или выходного сигнала.

Рис. 5. ТТ с разъемным сердечником обычно имеют шарнир или съемную секцию для установки вокруг линии без физической разборки, хотя питание все равно следует отключать. (Изображение предоставлено Magnelab)

Рис. 6. ТТ с твердым сердечником дешевле, но могут потребовать больше труда для установки в уже работающих цепях.
(Изображение любезно предоставлено Magnelab)

Полоса пропускания измерения ТТ

Полоса пропускания от 1 кГц до 2 кГц достаточна для большинства приложений контроля качества электроэнергии в цепях переменного тока.Для более высокочастотных приложений подключайтесь напрямую к NI 9246 или NI 9247 для полосы пропускания до 24 кГц или выбирайте более дорогие трансформаторы тока с более высокой частотой. Все модули, перечисленные в таблице выше, имеют полосу пропускания приблизительно 24 кГц для сигналов, подключенных напрямую. Высокочастотные трансформаторы тока более специализированы и имеют характеристики полосы пропускания в диапазоне сотен МГц. Измерительные модули NI 9215, NI 9222 и NI 9223 имеют частоту дискретизации от 100kS / s / ch до 1MS / s / ch при разрешении 16 бит для более высокочастотных измерений.

Для высокочастотных измерений, выходящих за рамки возможностей NI 9223, NI рекомендует осциллограф или дигитайзер для PXI, предназначенный для лабораторных, исследовательских и испытательных систем.

Измерение постоянного тока

ТТ

не измеряют ток постоянного тока или компонент смещения постоянного тока в сигнале переменного тока. Для большинства источников питания переменного тока в этом нет необходимости. Когда необходимо измерение постоянного тока, NI 9227 имеет встроенные калиброванные шунты и может измерять постоянный ток до 5 ампер. Для измерения постоянного тока более 5 ампер используется шунт для измерения тока большой мощности (см. Ниже) или датчик Холла (см. Ниже), подключенный к соответствующему измерительному модулю.

Катушки Роговского

Катушки

Роговского, иногда называемые «тросовыми трансформаторами тока», представляют собой еще один вариант датчика для измерения тока в линии. Катушки Роговского похожи в том, что они наматываются вокруг провода нагрузки, но они гибкие, имеют гораздо большее отверстие, чем стандартные трансформаторы тока, и принцип измерения отличается. Катушки Роговского индуцируют напряжение, которое пропорционально скорости изменения тока и, следовательно, требуется в цепи интегратора для преобразования в пропорциональный ток.Интегратор представляет собой отдельный блок / компонент, который обычно устанавливается на панели или на DIN-рейке, требует источника питания постоянного тока и выдает сигналы низкого напряжения или тока на приборы. Размер и гибкость катушек Роговского делают их подходящими для обхода более крупных шин, используемых в коммерческих зданиях или на заводах, особенно когда они уже построены и измерение мощности добавлено в качестве модернизации, но они дороже, чем ТТ с сопоставимым входом. диапазон.

Рисунок 7.Катушки Роговского требуют внешнего источника питания, интегральной схемы (расположенной в черном монтажном блоке на изображении выше) и являются более дорогими, чем типичные трансформаторы тока с твердым / разъемным сердечником, но обеспечивают быструю фазовую характеристику и подходят для модернизации установок и измерений больших шин из-за к их большому гибкому открытию. (Изображение предоставлено Magnelab)

Датчики на эффекте Холла

Датчики

на эффекте Холла основаны на «эффекте Холла», названном в честь Эдвина Холла, когда ток, протекающий через полупроводник, расположенный перпендикулярно магнитному полю, создает потенциал напряжения на полупроводниковом материале.Для измерения тока схема на эффекте Холла размещается перпендикулярно сердечнику магнитного поля и выдает напряжение, которое масштабируется с учетом токовой нагрузки в измеряемой линии. ТТ на эффекте Холла обычно имеют лучшую частотную характеристику и могут измерять смещение постоянного тока, но они более дороги, требуют питания и могут подвергаться температурному дрейфу.

Рис. 8. Датчики на эффекте Холла имеют чувствительную цепь, перпендикулярную магнитному полю, и требуют питания.Датчики на эффекте Холла не подчиняются ограничениям насыщения, как ТТ, и могут измерять постоянный ток, но они более дорогостоящие.

Резисторы токового шунта

Токоизмерительные шунты или токовые шунтирующие резисторы — это резисторы, включенные в цепь с целью измерения тока, протекающего через шунт. Это довольно распространенные электрические компоненты, которые могут использоваться в самых разных областях. Размер шунта будет зависеть от диапазона измерения тока, выходного диапазона и мощности, протекающей через цепь.Для большей точности доступны более дорогие прецизионные резисторы. Шунты не наматываются на провод цепи и размещаются на линии как компонент. Это устраняет изолирующий барьер между измеряемой схемой и измерительным оборудованием и может сделать установку более сложной, чем ТТ или катушка Роговского. Однако шунты могут измерять постоянный ток, иметь лучшую частотную характеристику и лучшую фазовую характеристику. Модуль NI 9238 для CompactRIO и CompactDAQ был разработан с аналоговым интерфейсом низкого диапазона (± 0.5 В) специально для токовых шунтирующих резисторов. Кроме того, NI 9238 имеет межканальную изоляцию 250 В.

Измерение тока и напряжения — HomoFaciens

Новости Проект Технология РобоСпатиум Способствовать Предметный указатель Скачать Ответы Игры Советы по покупкам Контакт <<< Осциллограф температуры >>> Видео про цифровые мультиметры Функции Цифровые мультиметры объединяют в себе несколько измерительных функций; обычно эти инструменты предназначены для измерения сопротивления, тока и напряжения. Измерение сопротивления Рисунок 1: Цифровой мультиметр измеряет сопротивление, пропуская постоянный ток через тестируемое устройство и масштабируя указанное падение напряжения до соответствующего значения сопротивления. Величина тока зависит от набранного диапазона измерения. Чем выше диапазон, тем меньше ток проходит через тестируемое устройство, потому что в противном случае для генерации большого тока через устройство с высоким сопротивлением потребовалось бы высокое напряжение.Для измерения сопротивления требуется электрическая энергия, которая обеспечивается внутренней батареей мультиметра. Какой кабель подключается к положительной или отрицательной клемме внутренней батареи, зависит от используемого мультиметра. Сопротивление таких устройств, как диоды, зависит от полярности приложенного напряжения и т. Д. От расположения измерительных проводов, но не имеет значения при проверке омических резисторов. Если установлено значение измерения сопротивления 2 кОм, мультиметр, используемый в видео, может показывать падение напряжения на диоде с прямым смещением.Черный измерительный провод должен быть подключен к катоду проверяемого диода, а красный измерительный провод — к аноду. Если соединение перевернуто, отображается единичная 1. Особым видом измерения сопротивления является проверка целостности цепи. Если задана эта функция, встроенный зуммер срабатывает всякий раз, когда сопротивление меньше 1,5 кОм, поэтому измерения можно проводить, не глядя на дисплей. Эта функция полезна при проверке трансформаторов или обмоток электродвигателя. Ни в коем случае не измеряйте сопротивление цепей под напряжением! Во-первых, обнаруженное значение будет искажено из-за напряжения, приложенного к мультиметру, а во-вторых, устройства цепи или мультиметра могут быть повреждены. Неправильная полярность может вызвать повреждение интегральных схем (например, операционных усилителей, микроконтроллеров)! Если установлено измерение сопротивления, мультиметр также называется Омметр . Измерение напряжения Рисунок 2: При использовании мультиметра с поворотным переключателем, установленным на измерение напряжения, устройство также называется , вольтметр .Напряжение всегда измеряется между двумя точками в системе. Обычно в качестве одной из точек используется общий опорный потенциал, такой как земля системы, и к этой точке подключается черный измерительный провод. Разность потенциалов между контрольной точкой и потенциалом на конце красного щупа отображается мультиметром. При измерении напряжения вы должны знать, какое это напряжение: постоянное или переменное. Расположение измерительных проводов имеет значение при регистрации постоянного напряжения. Отображаемое значение мультиметра отрицательное, если красный измерительный провод подключен к более низкому потенциалу (отрицательной клемме).Обычно черный измерительный провод подключается к отрицательной клемме, а красный измерительный провод используется для индикации разности потенциалов в нескольких точках на плате или в электрической цепи. Разницу потенциалов можно обнаружить не только в источнике напряжения, но и на устройстве в электрической цепи. Для этого мультиметр необходимо подключить параллельно к тестируемому устройству. Измерение тока Рисунок 3: При использовании мультиметра с поворотным переключателем, установленным на измерение тока, устройство также называется Амперметр .В принципе, измерение тока — это измерение напряжения. Ток проходит через резистор с точно известным сопротивлением, и обнаруженное падение напряжения на устройстве масштабируется до соответствующего значения тока. Чем выше ток, тем ниже должно стать сопротивление считывания, поскольку резистор, в свою очередь, влияет на измерение, как мы увидим позже. Для измерений выше 200 мА между средним и левым разъемом мультиметра помещается перемычка. Этот специальный путь с низким сопротивлением называется шунтирующим резистором .Конструкция позволяет току обходить крошечные контакты поворотного переключателя. Эти тонкие полосковые проводники не выдержат тока выше одного ампера. Рисунок 4: Чтобы измерить токи, мультиметр необходимо подключить последовательно к устройству или цепи, которую необходимо обнаружить. Цепь должна быть разомкнута, чтобы вставить мультиметр. Как и при измерениях сопротивления и напряжения, определение тока следует начинать с максимально возможного диапазона.Таким образом, поворотный переключатель должен быть установлен на диапазон 10 А, а красный измерительный провод должен быть подключен к левому разъему, чтобы включить сильноточный шунт. Если обнаруженный ток ниже 200 мА, вы можете перейти к более низкому диапазону. Для включения более низкого диапазона тестируемая цепь должна быть отключена от источника напряжения, красный измерительный провод должен быть повторно вставлен в правый разъем, а поворотный переключатель должен быть установлен на диапазон 200 мА. При измерении тока следует отключить тестируемую цепь от источника питания, прежде чем поворачивать поворотный переключатель.Во время процедуры переключения ток, протекающий через поворотный переключатель мультиметра, прерывается на короткий промежуток времени, что может вызвать высокие пики напряжения на переключающих контактах, если индукторы помещены в тестируемую цепь. Внимание! Что может пойти не так, пойдет не так! Некоторые моменты, которые следует учитывать при работе с цифровым мультиметром: Рисунок 5: 1.) Напряжение выше 50 В обычно может вызвать опасное протекание тока через человека, касающегося неизолированных кабелей цепи! Умножители напряжения или индуктивные устройства (электродвигатели, индукторы) могут вызывать опасные напряжения, даже если цепь подключена к источнику питания с напряжением менее 50 В! Рисунок 6: 2.) Переключите переключатель диапазонов на соответствующую функцию (напряжение, ток или сопротивление) ПЕРЕД подключением мультиметра к проверяемой цепи. Устройства тестовой цепи или мультиметра могут быть повреждены при изменении функции при подключенном мультиметре. При переключении на измерение сопротивления мультиметр подключает измерительные провода к внутреннему источнику напряжения. Подробности см. В описании выше. Рисунок 7: 3.) При переключении на измерение тока внутреннее сопротивление мультиметра очень низкое, поэтому существует опасность короткого замыкания в проверяемой цепи! Когда включен сильноточный шунт (красный измерительный провод подключен к разъему 10A), мультиметр не защищен предохранителями от высоких токов! 4.) Если измеряемое значение заранее неизвестно, установите переключатель диапазона в положение наивысшего диапазона и уменьшайте его, пока не будет достигнуто наилучшее разрешение. Внутреннее сопротивление Чтобы обеспечить обнаружение напряжения, аналого-цифровой преобразователь цифрового мультиметра должен быть подключен параллельно к цепи или устройству, которое проверяется с помощью того, какой ток проходит через этот измерительный прибор. Величина тока зависит от падения напряжения на мультиметре и внутреннего сопротивления аналого-цифрового преобразователя .Чем ниже внутреннее сопротивление мультиметра, тем выше (нежелательный) ток, протекающий через прибор, поэтому внутреннее сопротивление мультиметра должно быть высоким при настройке на функцию вольтметра. При измерении тока мультиметр подключается последовательно к проверяемой цепи или устройству. Ток проходит через резистор с точно известным сопротивлением, и обнаруженное падение напряжения на устройстве масштабируется до соответствующего значения тока. Внутреннее сопротивление должно быть низким при работе амперметра. Переключив один мультиметр на измерение сопротивления, а второй, который является тестируемым мультиметром, на измерение напряжения или тока, мы можем напрямую определить внутреннее сопротивление второго мультиметра. На видео были записаны следующие значения: Функция / диапазон Сопротивление Замечание Напряжение постоянного тока 600 В 1002кОм * (1 ± 12) Напряжение постоянного тока 200 В 1009кОм * (1 ± 12) Напряжение постоянного тока 20 В 1002кОм * (1 ± 12) Напряжение постоянного тока 2 В 1005 кОм * (1 ± 12) Напряжение постоянного тока 200 мВ 1004кОм * (1 ± 12) Значительное отклонение от косвенно обнаруженного значения (см. Ниже). Постоянный ток 200 мА 1,5 Ом * (1 ± 0,3) Постоянный ток 20 мА 10,6 Ом * (1 ± 0,4) Постоянный ток 2 мА 100.6 Ом * (1 ± 0,8) Рисунок 8: С помощью трех мультиметров можно определить внутреннее сопротивление тестируемого мультиметра путем измерения падения напряжения и тока, протекающего через устройство. Результаты серии тестов, записанные в видео, перечислены в таблице ниже: Диапазон / функция Напряжение Текущий Сопротивление (рассчитано) Замечание Напряжение постоянного тока 600 В 11.50 В * (1 ± 0,08) 0,012 мА * (1 ± 0,002) 958 кОм Напряжение постоянного тока 200 В 11,50 В * (1 ± 0,08) 0,011 мА * (1 ± 0,002) 1045 кОм Напряжение постоянного тока 20 В 11.50 В * (1 ± 0,08) 0,011 мА * (1 ± 0,002) 1045 кОм Напряжение постоянного тока 2 В 11,50 В * (1 ± 0,08) 0,012 мА * (1 ± 0,002) 958 кОм Напряжение постоянного тока 200 мВ 11.50 В * (1 ± 0,08) 0,019 мА * (1 ± 0,002) 605 кОм Значительное отклонение от непосредственно обнаруженного значения (см. Выше). Постоянный ток 200 мА 0,017 В * (1 ± 0,002) 13.68 мА * (1 ± 0,09) 1,2 Ом Используйте диапазон 200 мВ, чтобы получить более высокую точность. Постоянный ток 20 мА 0,141 мВ * (1 ± 0,003) 13,68 мА * (1 ± 0,09) 10,3 Ом Используйте диапазон 200 мВ, чтобы получить более высокую точность. Постоянный ток 2 мА 1,376 В * (1 ± 0,009) 13,68 мА * (1 ± 0,09) 100,6 Ом Внутреннее сопротивление при установке на функцию постоянного напряжения составляет около 1 МОм, следовательно, ток равен 0.Через измерительный прибор проходит 001 мА на вольт. При определении падения напряжения на устройствах с высоким сопротивлением с помощью мультиметра на тестируемую цепь всегда влияет ток, протекающий через прибор: Рисунок 9: Схема, изображенная здесь, состоит из делителя напряжения и батареи: U Бита = 12В R 1 = 1 МОм R 2 = 220 кОм Для падения напряжения на двух резисторах: и Для U 2 мы получаем уравнение (1): При напряжении батареи 12 В получаем 2.16 В для R 2 и 9,84 В для R 1 . Для определения падения напряжения на R 1 мультиметр необходимо подключить параллельно этому устройству. Тип мультиметра, который используется в видео, имеет внутреннее сопротивление 1 МОм при настройке на измерение напряжения, что дает эквивалентную схему: Рисунок 10: Общее сопротивление R 1 и R V рассчитывается с использованием [3.12]: . Мы получаем 500 кОм для R X , и, подставляя это значение в уравнение (1), мы получаем падение напряжения 3 .67 В на R 2 и всего 8,33 В на R X . При включении мультиметра параллельно верхнему резистору общее сопротивление R 2 (220 кОм) и мультиметра (1 МОм) составляет 180 кОм. Обнаруженное падение напряжения на R 2 составляет всего 1,83 В. Согласно измерениям, общее напряжение U 1 + U 2 составляет всего 10,16 В, что на 1,84 В ниже выходного напряжения батареи. Тестируемая цепь четко управляется измерением! Аналогичная проблема возникает при проведении измерений тока: Рисунок 11: Напряжение питания: 3.3 В R1 = 180 Ом R2 = 100 Ом R3 = 2 кОм Ток, протекающий через R 1 , тем выше, чем ниже сопротивление R 1 по сравнению с сопротивлением R 2 : Общее сопротивление R 1 и R 2 составляет 64 Ом, поэтому мы получаем падение напряжения на 0,10 В на R1 и R2, используя уравнение (1). Для тока через R 1 мы получаем I 1 = 0,10 В / 180 Ом = 0,556 мА, а для тока через R 2 I 2 = 1 мА.Если амперметр включен последовательно на R 1 , что позволяет измерять ток, общее сопротивление этой ветви цепи увеличивается. Суммарное сопротивление амперметра (100 Ом) и R 1 (180 Ом) составляет 280 Ом. Падение напряжения на R 1 и амперметре (которое идентично падению напряжения на R 2 ) увеличивается до 0,12 В, но ток, проходящий через R 1 и, следовательно, через амперметр, уменьшается до I 1 = 0.12 В / (180 Ом + 100 Ом) = 0,42 мА. Измерение тока также влияет на тестируемую цепь! Точность Как объясняется в главе, посвященной ошибкам наблюдений, всегда следует учитывать пределы погрешности измерительных приборов. Для мультиметров, использованных в видео, получаем: Рисунок 12: Напряжение постоянного тока Диапазон Разрешение Точность 200 мВ 0.1 мВ ± 0,5% ± 2 цифры 2В 0,001 В ± 0,5% ± 2 цифры 20В 0,01 В ± 0.5% ± 2 цифры 200 В 0,1 В ± 0,5% ± 2 цифры 600 В 1В ± 0,8% ± 2 цифры Постоянный ток Диапазон Разрешение Точность 2 мА 0.001 мА ± 1% ± 2 цифры 20 мА 0,01 мА ± 1% ± 2 цифры 200 мА 0,1 мА ± 1.5% ± 2 цифры 10А 0,01 А ± 3% ± 2 цифры Напряжение переменного тока Диапазон Разрешение Точность 200 В 0.1В ± 1,2% ± 10 цифр 600 В 1В ± 1,2% ± 10 цифр Сопротивление Диапазон Разрешение Точность 200 Ом 0.1 Ом ± 0,8% ± 3 цифры 2кОм 0,001 кОм ± 0,8% ± 2 цифры 20 кОм 0,01 кОм ± 0.8% ± 2 цифры 200 кОм 0,01 кОм ± 0,8% ± 2 цифры 2 МОм 0,001 МОм ± 1,0% ± 2 цифры Температура Диапазон Разрешение Точность -20 ° С — 0 ° С 1 ° C ± 10% ± 2 цифры 0 ° C — 400 ° C 1 ° C ± 1% ± 3 цифры 400 ° С — 1000 ° С 1 ° C ± 2% Указанная точность следующая: Сначала необходимо рассчитать относительное отклонение отображаемого значения.Если выбран диапазон измерения постоянного напряжения 20 В и можно считать напряжение 10,00 В, относительная погрешность составит 10,00 В * 0,005 = 0,05 В. К процентной ошибке необходимо добавить две цифры. цифра , строго говоря, наименьшая значащая цифра — это самый низкий десятичный разряд в показании. В диапазоне 20 В одна цифра соответствует 0,01 В, следовательно, две цифры соответствуют 0,02 В, таким образом, общее отклонение составляет ± 0,07 В, а истинное значение находится где-то между 9,93 и 10,07 В. Если при использовании диапазона 600 В отображается 10 В, наименьший десятичный разряд соответствует 1 В.Одна цифра равна 1 В, поэтому мы должны учитывать отклонение до 2 В. Общее отклонение составляет 10 В * 0,008 + 2 В = 2,08 В. Истинное значение теперь составляет от 8 В до 12 В. Оттуда всегда целесообразно переключать мультиметр на минимально возможный диапазон. Измерение температуры Рисунок 13: Как объяснялось в предыдущей главе, для измерения температуры используется термопара. Еще раз обнаруживается напряжение и масштабируется до соответствующего значения температуры.Вода со льдом имеет температуру 0 ° C, а температура кипящей воды — 100 ° C, однако это значение зависит от атмосферного давления. Вы можете использовать эти две точки для калибровки датчика температуры. Согласно инструкции по эксплуатации, мультиметр, использованный в видео, способен определять температуру в диапазоне от -20 до + 1000 ° C. Рекомендации по покупке Рисунок 14: Если вы собираетесь купить цифровой мультиметр, обратите внимание на инструменты с хорошим качеством сборки.Целью роликов было проанализировать электрические свойства малобюджетных устройств. Хотя точность приемлема, я заметил очень низкое механическое качество инструментов: Чтобы заменить аккумулятор, необходимо ослабить два винта с пластмассовой резьбой и снять всю заднюю крышку. После нескольких замен резьба повреждается, и крышка не закрывается должным образом. Кроме того, изоляция домкратов треснула во время использования. Оба дефекта касаются изоляции мультиметра и при измерении высокого напряжения существует опасность для жизни! Кабели очень хрупкие, поэтому один из них треснул внутри измерительного щупа, что привело к неточным показаниям мультиметра.Это может стать очень опасным, если вы полагаетесь на показания мультиметра, предполагая, что неизвестная цепь не подключена к источнику напряжения, но вы просто не можете ее обнаружить. Поворотный переключатель одного устройства не всегда вставляется правильно, что приводит к неправильным показаниям. Так что неплохо потратить немного денег и купить инструмент хорошего качества. Вы всегда получаете то, за что платите. Для любителей точность даже малобюджетных мультиметров достаточна, так что это несущественная проблема, которую следует учитывать.Какие функции должен обеспечивать ваш мультиметр, помимо измерения сопротивления, напряжения и тока, зависит от вас. <<< Осциллограф температуры >>> Новости Проект Технология РобоСпатиум Способствовать Предметный указатель Архивы Скачать Ответы Игры Ссылки Советы по покупкам Контакт Отпечаток

Integrated Publishing — Ваш источник военных спецификаций и образовательных публикаций

Integrated Publishing — Ваш источник военных спецификаций и образовательных публикаций

Администрация — Навыки, процедуры, обязанности военнослужащих и т. Д.

Продвижение — Военное продвижение по службе книги и др.

Аэрограф / Метеорология — Метеорология основы, физика атмосферы, атмосферные явления и др.
Руководство по аэрографии и метеорологии ВМФ

Автомобили / Механика — Руководства по обслуживанию автомобилей, механика дизельных и бензиновых двигателей, руководства по автомобильным запчастям, руководства по запчастям дизельных двигателей, руководства по запчастям для бензиновых двигателей и т. Д.
Автомобильные аксессуары | Перевозчик, Персонал | Дизельные генераторы | Механика двигателя | Фильтры | Пожарные машины и оборудование | Топливные насосы и хранилище | Газотурбинные генераторы | Генераторы | Обогреватели | HMMWV (Хаммер / Хаммер) | и т.п…

Авиация — Принципы полета, самолетостроение, авиационная техника, авиационные силовые установки, руководства по авиационным деталям, руководства по деталям самолетов и т. д.
Руководства по авиации ВМФ | Авиационные аксессуары | Общее техническое обслуживание авиации | Руководства по эксплуатации вертолетов AH-Apache | Руководства по эксплуатации вертолетов серии CH | Руководства по эксплуатации вертолетов Chinook | и т.д …

Боевой — Служебная винтовка, пистолет меткая стрельба, боевые маневры, органическое вспомогательное оружие и т. д.
Химико-биологические, маски и оборудование | Одежда и индивидуальное снаряжение | Инженерная машина | и т.д …

Строительство — Техническое администрирование, планирование, оценка, календарное планирование, планирование проекта, бетон, кладка, тяжелые строительство и др.
Руководства по строительству военно-морского флота | Агрегат | Асфальт | Битуминозный распределитель кузова | Мосты | Ведро, раскладушка | Бульдозеры | Компрессоры | Обработчик контейнеров | Дробилка | Самосвалы | Земляные двигатели | Экскаваторы | и т.п…

Дайвинг — Руководства по дайвингу и утилизации разного оборудования.

Чертежник — Основы, приемы, составление проекций, эскизов и др.

Электроника — Руководства по обслуживанию электроники для базового ремонта и основ. Руководства по компьютерным компонентам, руководства по электронным компонентам, руководства по электрическим компонентам и т. Д.
Кондиционер | Усилители | Антенны и мачты | Аудио | Аккумуляторы | Компьютерное оборудование | Электротехника (NEETS) (самая популярная) | Техник по электронике | Электрооборудование | Электронное общее испытательное оборудование | Электронные счетчики | и т.п…

Инженерное дело — Основы и приемы черчения, черчение проекций и эскизов, деревянное и легкое каркасное строительство и т. Д.
Военно-морское дело | Программа исследования прибрежных заливных отверстий в армии | так далее…

Еда и кулинария — Руководства по рецептам и оборудованию для приготовления пищи.

Логистика — Логистические данные для миллионов различных деталей.

Математика — Арифметика, элементарная алгебра, предварительное исчисление, введение в вероятность и т. д.

Медицинские книги — Анатомия, физиология, пациент уход, оборудование для оказания первой помощи, аптека, токсикология и др.
Медицинские руководства ВМФ | Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний

MIL-SPEC — Правительственные MIL-Specs и другие сопутствующие материалы

Музыка — мажор и минор масштабные действия, диатонические и недиатонические мелодии, ритм биения, пр.

Ядерные основы — Теории ядерной энергии, химия, физика и др.
Справочники DOE

Фотография и журналистика — Теория света, оптические принципы, светочувствительные материалы, фотографические фильтры, копия редактирование, написание статей и т. д.
Руководства по фотографии и журналистике военно-морского флота | Армейская фотография Полиграфия и пособия по журналистике

Религия — Основные религии мира, функции поддержки поклонения, венчания в часовне и т. д.

Электроизмерительные приборы — Университетская физика, том 2

Цели обучения

К концу раздела вы сможете:

• Опишите, как подключить вольтметр в цепь для измерения напряжения
• Опишите, как подключить амперметр в цепь для измерения тока
• Опишите использование омметра

Закон

Ома и метод Кирхгофа полезны для анализа и проектирования электрических цепей, предоставляя вам значения напряжения, проходящего тока и сопротивления компонентов, составляющих цепь.Для измерения этих параметров требуются инструменты, и эти инструменты описаны в этом разделе.

Вольтметры и амперметры постоянного тока

В то время как вольтметр с измеряет напряжение, амперметр с измеряет ток. Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях на самом деле являются вольтметрами или амперметрами ((рисунок)). Внутренняя конструкция простейшего из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, позволяют лучше понять применение последовательного и параллельного подключения.

Датчики топлива и температуры (крайний правый и крайний левый соответственно) в этом Volkswagen 1996 года выпуска представляют собой вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение «передающих» устройств. Эти единицы пропорциональны количеству бензина в баке и температуре двигателя. (Источник: Кристиан Гирсинг)

Измерение тока с помощью амперметра

Для измерения тока через устройство или компонент амперметр подключается последовательно с устройством или компонентом. Последовательное соединение используется потому, что последовательно соединенные объекты имеют одинаковый ток, проходящий через них.(См. (Рисунок), где амперметр обозначен символом A.)

(a) Когда амперметр используется для измерения тока через два резистора, подключенных последовательно к батарее, один амперметр помещается последовательно с двумя резисторами, потому что ток через два последовательно включенных резистора одинаков. (b) Когда два резистора соединены параллельно с батареей, три метра или три отдельных показания амперметра необходимы для измерения тока от батареи и через каждый резистор.Амперметр подключается последовательно к рассматриваемому компоненту.

Амперметры должны иметь очень низкое сопротивление, доли миллиома. Если сопротивлением нельзя пренебречь, установка амперметра в цепь изменит эквивалентное сопротивление цепи и изменит измеряемый ток. Поскольку ток в цепи проходит через измеритель, амперметры обычно содержат предохранитель для защиты измерителя от повреждения слишком высокими токами.

Измерение напряжения с помощью вольтметра

Вольтметр подключается параллельно к любому устройству, которое он измеряет.Параллельное соединение используется потому, что объекты, находящиеся параллельно, испытывают одинаковую разность потенциалов. (См. (Рисунок), где вольтметр обозначен символом V.)

Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) помещается параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между положительной клеммой и отрицательной клеммой аккумулятора или источника напряжения. Невозможно подключить вольтметр напрямую через ЭДС без учета внутреннего сопротивления r батареи.

Поскольку вольтметры подключаются параллельно, вольтметр должен иметь очень большое сопротивление. Цифровые вольтметры преобразуют аналоговое напряжение в цифровое значение для отображения на цифровом индикаторе ((рисунок)). Недорогие вольтметры имеют сопротивление порядка, тогда как у высокоточных вольтметров сопротивление порядка. Значение сопротивления может варьироваться в зависимости от того, какая шкала используется на измерителе.

(a) Аналоговый вольтметр использует гальванометр для измерения напряжения.(b) Цифровые счетчики используют аналого-цифровой преобразователь для измерения напряжения. (кредит: модификация работ Джозефа Дж. Траута)

Аналоговые и цифровые счетчики

В лаборатории физики вы можете встретить два типа измерителей: аналоговые и цифровые. Термин «аналоговый» относится к сигналам или информации, представленной непрерывно изменяющейся физической величиной, такой как напряжение или ток. Аналоговый измеритель использует гальванометр, который по сути представляет собой катушку провода с небольшим сопротивлением в магнитном поле, с прикрепленной стрелкой, указывающей на шкалу.Ток течет через катушку, заставляя катушку вращаться. Чтобы использовать гальванометр в качестве амперметра, параллельно катушке помещают небольшое сопротивление. Для вольтметра большое сопротивление ставится последовательно с катушкой. Цифровой измеритель использует компонент, называемый аналого-цифровым (аналого-цифровым) преобразователем, и выражает ток или напряжение как серию цифр 0 и 1, которые используются для работы цифрового дисплея. Большинство аналоговых счетчиков было заменено цифровыми.

Проверьте свое понимание Цифровые измерители способны обнаруживать меньшие токи, чем аналоговые измерители, использующие гальванометры.Как это объясняет их способность измерять напряжение и ток более точно, чем аналоговые измерители?

Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые счетчики, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики. Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя. Обратитесь к (Рисунок) и (Рисунок) и их обсуждение в тексте.

Омметры

Омметр — это прибор, используемый для измерения сопротивления компонента или устройства.Работа омметра основана на законе Ома. Традиционные омметры содержат внутренний источник напряжения (например, аккумулятор), который подключается к проверяемому компоненту, создавая ток через компонент. Затем для измерения силы тока использовался гальванометр, а сопротивление вычислялось по закону Ома. Современные цифровые измерители используют источник постоянного тока для пропускания тока через компонент, и измеряется разность напряжений на компоненте. В любом случае сопротивление измеряется по закону Ома, где известно напряжение и измеряется ток, либо известен ток и измеряется напряжение.

Интересующий компонент должен быть изолирован от цепи; в противном случае вы будете измерять эквивалентное сопротивление цепи. Омметр никогда не следует подключать к «активной» цепи, к которой подключен источник напряжения и через нее протекает ток. Это может повредить глюкометр.

Сводка

• Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток. Аналоговые счетчики основаны на комбинации резистора и гальванометра, устройства, которое дает аналоговые показания тока или напряжения.Цифровые измерители основаны на аналого-цифровых преобразователях и обеспечивают дискретное или цифровое измерение тока или напряжения.
• Вольтметр помещается параллельно источнику напряжения для получения полного напряжения и должен иметь большое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
• Амперметр подключается последовательно, чтобы получить полный ток, протекающий через ответвление, и должен иметь небольшое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
• Стандартные вольтметры и амперметры изменяют схему, к которой они подключены, и поэтому их точность ограничена.
• Омметры используются для измерения сопротивления. Компонент, в котором должно быть измерено сопротивление, должен быть изолирован (удален) от цепи.

Концептуальные вопросы

Что произойдет, если вы включите вольтметр последовательно с проверяемым компонентом?

Вольтметр включит большое сопротивление последовательно с цепью, что значительно изменит схему. Это, вероятно, дало бы толкование, но это было бы бессмысленно.

Каков основной принцип действия омметра при измерении сопротивления резистора?

Почему не следует подключать амперметр непосредственно к источнику напряжения, как показано ниже?

Амперметр имеет малое сопротивление; следовательно, будет образовываться большой ток, который может повредить измеритель и / или перегреть аккумулятор.

Проблемы

Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах щелочного элемента на 1,585 В, имеющего внутреннее сопротивление, путем подключения вольтметра к его клеммам (см. Ниже). а) Какой ток течет? (b) Найдите напряжение на клеммах. (c) Чтобы увидеть, насколько близко измеренное напряжение на клеммах к ЭДС, рассчитайте их отношение.