Messen des elektrischen Stroms mit einem Multimeter

Allgemein gesprochen ist die Stromstärke (CT) ein Wert, der angibt, wie viel Strom in einer Sekunde durch den Querschnitt eines Leiters geflossen ist. In diesem Fall wird angenommen, dass er in einem Leiter einen Wert von 1 A erreicht, wenn jede Sekunde eine Elektrizitätsmenge von 1 Coulomb durch seinen Querschnitt fließt. Messen Sie ihn in Ampere (A). Zusätzliche Einheiten wie Milliampere (1/1000 A) und Mikroampere (1/1000000 A) werden ebenfalls verwendet.

Warum Sie Strom messen müssen

Einen wesentlichen Einfluss auf die Höhe der Stromstärke haben die Spannung und der Widerstand des Stromkreises, die in Einheiten wie Volt (V) bzw. Ohm gemessen werden. In diesem Fall bewirkt eine Spannungserhöhung bei konstantem Widerstand des Stromkreises eine Erhöhung der Stromstärke und eine Erhöhung des Widerstands der Schaltung bei konstantem Spannungswert führt zu dessen Abnahme. Strom (I), Spannung (U) und Widerstand (R) hängen voneinander ab und hängen durch empirische Formeln zusammen:

• I = U / R
• U = ich * R
• R = U / I

Gleichzeitig wird vereinfacht angenommen, dass in einem Leiter mit einem Widerstand von 1 Ohm ein Strom von 1 A entsteht, wenn an ihm eine Spannung von 1 V angelegt wird.

Nachdem Sie den CT mit einem Multimeter gemessen haben, können Sie:

• um den tatsächlichen Stromverbrauch eines bestimmten Elektrogeräts zu klären;
• Mängel am Elektrogerät feststellen, wenn seine Wirkleistung nicht dem in der Dokumentation angegebenen Wert entspricht;
• die elektrische Kapazität autonomer Stromquellen (Batterien usw.) ermitteln;
• das Vorhandensein eines Leckstroms in Stromkreisen feststellen und gegebenenfalls den defekten Bereich lokalisieren;
• Überprüfen Sie das Ladegerät, ob der Ladestrom mit dem angegebenen Wert übereinstimmt usw.

Solche Messungen werden mit speziellen Geräten - Amperemetern - durchgeführt. Auf dem heimischen Markt gibt es genügend Sorten, um die Bedürfnisse aller Käufer zu befriedigen.

Am beliebtesten, insbesondere auf Haushaltsebene, sind kleine multifunktionale (Amperemeter + Ohmmeter + Voltmeter) Multimeter, mit denen Sie fast alle notwendigen Parameter des Stromkreises messen können.

Multimeter-Gerät

Ein modernes Multimeter (Tester) ist ein komplexes elektronisches Gerät. Diese Messgeräte unterscheiden sich im Funktionsprinzip und der Darstellung der erhaltenen Ergebnisse. Gleichzeitig hängen ihre Struktur und ihr Aussehen vollständig vom Hersteller ab, der die Multimeter mit zusätzlichen Funktionen ausstatten kann. Es gibt beispielsweise Tester mit eingebauten leitfähigen Klemmen, mit denen Sie die elektrischen Parameter von Stromkreisen messen können, ohne die Drähte zu brechen.

Klassifizierung und Funktionsprinzip

Multimeter können konstruktionsbedingt stationär und klein sein. Darüber hinaus können sie basierend auf der schematischen Lösung sein:

• analog;
• Digital.

Stationäre Multimeter arbeiten in der Regel von einem zentralen Stromversorgungsnetz aus. Sie sind hochpräzise elektronische Geräte und werden für Präzisionsmessungen in Labor- oder Industrieumgebungen verwendet. Sie arbeiten auch als Teil von Informations- und Messsystemen und spezialisierten Industriekomplexen.Kleine (Taschen-)Tester verwenden eingebaute Batterien oder austauschbare Stromversorgungselemente, um den Widerstand zu messen.

Bei analogen Multimetern wird das Messergebnis durch die Auslenkung des Pfeils auf einer graduierten Skala und bei digitalen - auf einem LED-Display oder LCD-Bildschirm angezeigt. Es kann auch Originalmodelle geben, die gleichzeitig mit einer Zeigeranzeige und einem digitalen Bildschirm ausgestattet sind.

Die elektrische Schaltung von analogen Einwahl-Multimetern ist einfach und besteht aus einem Satz von Shunt-Präzisionswiderständen mit großem und kleinem Nennwert. Um solche Tester zum Messen der Parameter von Wechselstrom-Stromkreisen zu verwenden, werden Gleichrichterdioden in den Stromkreis eingebracht. Dies liegt daran, dass das magnetoelektrische System des Zeigermikroamperemeters nur mit Gleichstrom arbeitet.

Die Stromkreise von Digitalmultimetern sind viel komplizierter und enthalten folgende Einheiten:

• Operationsverstärker;
• Dämpfungsglied;
• Analog-Digital-Wandler;
• hochpräziser Gleichrichter;
• mechanischer oder elektronischer Schalter.

Das Blockschaltbild ist die Grundlage für alle Digitalmultimeter und ermöglicht Ihnen, die Parameter von AC- und DC-Stromkreisen mit hoher Genauigkeit zu messen.

Das Funktionsprinzip analoger Tester beruht darauf, dass vor der Messung alle eingehenden Signale in Stromstärke umgewandelt und dann gemessen werden. Im Gegensatz dazu wandeln digitale Multimeter alle eingehenden Signale in Spannung um.

Grundlagen der Strommessung

Die Hauptbedingung, die bei der Messung von Stromwandlern in einem Stromkreis erfüllt sein muss, besteht darin, den Tester im Drahtbruch dieses Stromkreises einzuschalten, dh für die Zeit der Messung sein Bestandteil zu werden. Vor dem Messen der Stromstärke mit einem Multimeter ist es ebenso wichtig, das Gerät richtig einzustellen:

• Messmodus (Gleich- oder Wechselstrom);
• obere Messgrenze.

Falsch eingestellte Parameter führen zwangsläufig zum Ausfall des Messgerätes.

Wenn der Benutzer die Größenordnung des Stroms im Stromkreis nicht kennt, muss die maximale Messgrenze eingestellt werden. Stellt sich heraus, dass der eingestellte Bereich zu hoch eingeschätzt wird, wird dieser mit dem Betriebsartenschalter des Testers schrittweise reduziert.

Das Gerät zur Messung der Stromstärke ist in Reihe mit der Last an den Stromkreis angeschlossen. Bei der Messung hoher Ströme wird das Multimeter über einen Stromwandler, Shunt oder Magnetverstärker an den Stromkreis angeschlossen. Wenn in Stromkreisen mit einer Spannung von mehr als 1 kV gemessen werden soll, verwenden Sie einen Stromwandler (Wechselstrom) oder einen magnetischen Verstärker (Gleichstrom).

Sicherheitstechnik

Messungen in Stromkreisen unter gefährlicher Spannung ~ 220 V erfordern die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften. Ein Strom von nicht mehr als 0,001 A gilt als unbedenklich für den Menschen, bereits ein geringer Überschuss kann zu Verletzungen des Benutzers führen. Daher müssen Sie beim Arbeiten mit Elektrizität äußerst vorsichtig sein und besondere Vorsicht walten lassen.

Bei Arbeiten an den oberen Grenzen des Multimeters sollte möglichst schnell gemessen werden. Dies liegt daran, dass viele Tester keinen Überhitzungsschutz haben und bei längerem Kontakt mit hohem Strom einfach durchbrennen können, was wiederum mit elektrischen Verletzungen verbunden ist. Manchmal warnen Hersteller von Multimetern vor einer solchen Gefahr und schreiben beispielsweise vor, dass die zulässige Messzeit 10 Sekunden nicht überschreiten sollte. nicht mehr als einmal innerhalb von 15 Minuten.

Das Anschließen und Trennen des Multimeters erfolgt, nachdem der Stromkreis vollständig spannungslos ist. Erst wenn alle Arbeiten zum Anschluss des Testers abgeschlossen sind, liefern sie Strom und beginnen mit der Messung.

Um einen elektrischen Schlag zu vermeiden, müssen Sie Maßnahmen ergreifen, um das Berühren freiliegender spannungsführender Teile zu verhindern. Es ist auch zu beachten, dass beim Öffnen eines funktionierenden Stromkreises ein Lichtbogen entstehen kann, der ebenfalls eine elektrische Verletzung zur Folge hat.

Strommessung

Zu Hause wird die Stromstärke in Stromkreisen gemessen, wenn es beispielsweise erforderlich ist, den tatsächlichen Wert des Stromverbrauchs eines Elektrogeräts zu ermitteln oder die technischen Parameter eines an das Netz angeschlossenen Elektrogeräts mit dem reale Möglichkeiten der elektrischen Verkabelung. In diesem Fall ist es notwendig, sich an die Gefahren zu erinnern, die auf den unerfahrenen Besitzer des Multimeters warten, wenn er versucht, solche Messungen an einer Steckdose durchzuführen. Dies führt in der Regel zu einem vollständigen Ausfall des Testers und in einigen Fällen zu einem Stromschlag für den Benutzer.

In der Steckdose fließt kein Strom. An seinen Kontakten liegt nur Spannung zwischen Phase und "Null" an. Der Strom im Netz erscheint erst, nachdem das Elektrogerät an die Steckdose angeschlossen wurde.

Stecken Sie die Messleitungen eines Multimeters, das sich im Strommessmodus befindet, in die Löcher der Buchse, kommt es zu einem Kurzschluss im Netzwerk und das Messgerät fällt aus. Es ist gut, wenn es mit einer Schmelzsicherung ausgestattet ist, die einfach durchbrennt und den Tester vom Netzwerk trennt. Ist eine solche Sicherung konstruktionsbedingt nicht vorgesehen, kann sich das Multimeter durch Überhitzung entzünden oder sogar „explodieren“.

Messung des Stromwandlers im Stromkreis eines an eine Stromquelle angeschlossenen elektrischen Geräts

Um den Strom im Stromkreis des angeschlossenen Elektrogeräts zu messen, muss das Multimeter wie in der Abbildung gezeigt an die Unterbrechung eines der Stromkabel angeschlossen werden.

Hier:

• 1 - Wechselstromsteckdose oder Kontakte einer autonomen Stromversorgung;
• 2 - Elektrogerät;
• 3 - Drähte (Kabel) Stromversorgung des Elektrogeräts;
• 4 - der Ort der Unterbrechung des Stromkreises und der Anschluss der Multimeter-Sonden;
• 5 - Tester im Wechselstrom-Messmodus enthalten;
• 6 - Messleitungen, die mit dem Multimeter geliefert werden.

Um ein Multimeter an eine Unterbrechung in einem Stromkreis anzuschließen, ist es notwendig, einen seiner Leiter abzuschneiden und die Isolierung an den abgeschnittenen Enden abzuisolieren.

Der Strom wird in folgender Reihenfolge gemessen:

1. Der gewünschte Messmodus wird mit dem Drehknopf des Multimeterschalters unter Berücksichtigung der Stromart (wechselnd oder direkt) eingestellt.
2. Verwenden Sie denselben Griff, um die Obergrenze der CT-Messung einzustellen. In diesem Fall empfiehlt es sich, zunächst eine Messgrenze zu wählen, die den Erwartungswert des gemessenen Parameters überschreitet.
3. Stecken Sie die Messleitungen in die entsprechenden Buchsen am Multimeter.
4. Verbinden Sie die Testersonden mit den abisolierten Enden des Drahtes und stellen Sie sicher, dass der Kontakt sicher ist.
5. Schalten Sie die Stromversorgung des Geräts ein und zeichnen Sie die Messwerte des Multimeters auf. Bei Bedarf können Sie die Obergrenze der Messungen ändern und das Ergebnis erneut aufzeichnen.
6. Schalten Sie die Stromversorgung aus und trennen Sie die Testersonden von den Enden des Leiters.
7. Schließen Sie den abgeschnittenen Draht an und isolieren Sie den Bereich sorgfältig.

Bei Messungen in Gleichstromkreisen ist auf die Polarität des Anschlusses der Messleitungen zu achten.

Wenn Sie den Strom messen müssen, ohne die Integrität des Stromkreises zu verletzen, ist die beste Option die Verwendung eines Multimeters mit einer eingebauten Stromzange.

Manchmal muss der Strom im Wechselstromkreis gemessen werden, wenn kein Multimeter mit einer solchen Funktion zur Verfügung steht. Funkamateure fanden jedoch einen Ausweg, indem sie Tester verwendeten, die nur mit Gleichstrom arbeiteten, um den Strom in Wechselstromkreisen zu messen.Es reicht aus, den Stromkreis durch eine Diodenbrücke zu ergänzen, indem Sie ein Multimeter einschalten, das die Parameter von Gleichstromkreisen nach folgendem Schema misst:

Ein ähnliches Ergebnis kann erzielt werden, wenn ein spezieller kalibrierter Shunt mit einem bekannten Widerstand in die Schaltung eingefügt wird. Dabei wird der Shunt so gewählt, dass seine Nennspannung mit der Nennspannung des Messgerätes übereinstimmt.

Schließen Sie dann parallel zu den Shunt-Kontakten ein Multimeter mit dem eingestellten Spannungsmessmodus (Voltmeter) an und messen Sie den Spannungsabfall über dem nebengeschlossenen Abschnitt des Stromnetzes. Wie man die Spannung mit einem Multimeter misst, ist in der Bedienungsanleitung angegeben.

In diesem Fall fungiert das Multimeter als Voltmeter, aber die Höhe der gemessenen Spannung ist direkt proportional zur Stromstärke. Wenn Sie den Widerstand eines Präzisions-Shunts kennen, können Sie mit der Formel I = U / R leicht den Wert des Stroms im Stromkreis berechnen. Nimmt man einen kalibrierten Shunt mit einem Widerstand von 1 Ohm, lässt sich dessen Nennwert auf der Voltmeterskala ermitteln (I = U / 1 = U).

Zu Hause lässt sich ein solcher niederohmiger Shunt (R = 1 Ohm) am einfachsten selbst herstellen, indem Sie beispielsweise ein kleines Stück dünnen Nichrom-Draht (Querschnitt - 0,123 mm, spezifischer Widerstand - 7,94 Ohm / m, Durchmesser - 0,4 mm) 126 mm, auf einer Glasfaserstange.

Indem Sie einen hausgemachten Widerstand im offenen Stromkreis installieren und ein Multimeter an seine Kontakte anschließen, können Sie die Spannung am Nebenschluss des Stromkreises messen. Sein Nennwert entspricht dem durch den Widerstand fließenden Strom: I = U / 1 = U.