Pomiar prądu elektrycznego za pomocą multimetru

Ogólnie rzecz biorąc, natężenie prądu (CT) to wartość, która pokazuje, ile energii elektrycznej przeszło przez przekrój przewodnika w ciągu jednej sekundy. W tym przypadku uważa się, że w przewodniku osiąga wartość 1 A w przypadku, gdy przez jego przekrój co sekundę przepływa energia elektryczna równa 1 kulombowi. Zmierz to w amperach (A). Stosowane są również dodatkowe jednostki, takie jak miliampery (1/1000 A) i mikroampery (1/1000000 A).

Dlaczego musisz mierzyć prąd

Istotny wpływ na wielkość natężenia prądu ma napięcie i rezystancja obwodu elektrycznego, które są mierzone odpowiednio w jednostkach takich jak wolty (V) i omy. W tym przypadku wzrost napięcia przy stałej rezystancji obwodu elektrycznego powoduje wzrost natężenia prądu, a wzrost rezystancji obwodu o stałej wartości napięcia prowadzi do jego zmniejszenia. Prąd (I), napięcie (U) i rezystancja (R) zależą od siebie i są powiązane wzorami empirycznymi:

• I = U / R
• U = I * R
• R = U / I

Jednocześnie upraszcza się założenie, że w przewodzie o rezystancji 1 Ohm powstaje prąd o wartości 1 A, jeśli zostanie do niego przyłożone napięcie 1 V.

Po zmierzeniu CT za pomocą multimetru możesz:

• wyjaśnienie rzeczywistego zużycia energii określonego urządzenia elektrycznego;
• znaleźć wady urządzenia elektrycznego, jeśli jego moc rzeczywista nie odpowiada wartości zadeklarowanej w dokumentacji;
• sprawdzić pojemność elektryczną autonomicznych źródeł zasilania (baterie itp.);
• zidentyfikować istnienie upływu prądu w obwodach elektrycznych i, jeśli to konieczne, zlokalizować uszkodzony obszar;
• sprawdź ładowarkę, aby sprawdzić, czy prąd ładowania odpowiada określonej wartości itp.

Takie pomiary są przeprowadzane za pomocą specjalnych urządzeń - amperomierzy. Na rynku krajowym jest ich wystarczająco dużo odmian, aby zaspokoić potrzeby wszystkich kupujących.

Najbardziej popularne, zwłaszcza na poziomie gospodarstwa domowego, są małe multimetry wielofunkcyjne (amperomierz + omomierz + woltomierz), za pomocą których można zmierzyć prawie wszystkie niezbędne parametry obwodu elektrycznego.

Urządzenie multimetrowe

Nowoczesny multimetr (tester) to złożone urządzenie elektroniczne. Te urządzenia pomiarowe różnią się zasadą działania oraz sposobem wyświetlania uzyskanych wyników. Jednocześnie ich budowa i wygląd całkowicie zależą od producenta, który ma możliwość wyposażenia multimetrów w dodatkowe możliwości. Na przykład istnieją testery wyposażone we wbudowane cęgi przewodzące, które pozwalają mierzyć parametry elektryczne obwodów bez zrywania przewodów.

Klasyfikacja i zasada działania

Z założenia multimetry mogą być stacjonarne i małe. Dodatkowo w oparciu o schematyczne rozwiązanie mogą to być:

• analog;
• cyfrowy.

Multimetry stacjonarne działają z reguły ze scentralizowanej sieci zasilającej. Są to urządzenia elektroniczne o wysokiej precyzji, używane do precyzyjnych pomiarów w warunkach laboratoryjnych lub przemysłowych. Pracują również w ramach systemów informacyjno-pomiarowych oraz specjalistycznych kompleksów przemysłowych.Niewielkie (kieszonkowe) testery do pomiaru rezystancji wykorzystują wbudowane baterie lub wymienne elementy zasilacza.

W multimetrach analogowych wynik pomiaru jest wyświetlany przez odchylenie strzałki na skali stopniowanej, a w cyfrowym - na wyświetlaczu LED lub ekranie LCD. Mogą być również oryginalne modele wyposażone jednocześnie we wskaźnik i wyświetlacz cyfrowy.

Obwód elektryczny multimetrów analogowych typu dial-up jest prosty i składa się z zestawu precyzyjnych rezystorów bocznikowych o dużej i małej wartości znamionowej. W celu wykorzystania takich testerów do pomiaru parametrów obwodów elektrycznych prądu przemiennego, do obwodu wprowadza się diody prostownicze. Wynika to z faktu, że układ magnetoelektryczny mikroamperomierza wskaźnikowego działa tylko na prąd stały.

Obwody elektryczne multimetrów cyfrowych są znacznie bardziej skomplikowane i zawierają następujące jednostki:

• wzmacniacz operacyjny;
• tłumik;
• Analogowy do cyfrowego konwertera;
• precyzyjny prostownik;
• przełącznik mechaniczny lub elektroniczny.

Schemat blokowy jest podstawą wszystkich multimetrów cyfrowych i pozwala z dużą dokładnością mierzyć parametry obwodów elektrycznych AC i DC.

Zasada działania testerów analogowych polega na tym, że pomiar poprzedzony jest przekształceniem wszystkich przychodzących sygnałów na prąd, który jest następnie mierzony. W przeciwieństwie do tego, multimetry cyfrowe wstępnie konwertują wszystkie przychodzące sygnały na napięcie.

Podstawowe zasady pomiaru prądu

Podstawowym warunkiem, jaki musi być spełniony przy pomiarze PP w obwodzie elektrycznym, jest włączenie testera w przerwie przewodu tego obwodu, czyli stanie się jego elementem na czas pomiaru. Przed pomiarem natężenia prądu za pomocą multimetru równie ważne jest prawidłowe ustawienie na urządzeniu:

• tryb pomiaru (prąd stały lub przemienny);
• górna granica pomiarów.

Nieprawidłowo ustawione parametry z konieczności doprowadzą do awarii urządzenia pomiarowego.

Gdy użytkownik nie zna rzędu wielkości prądu w obwodzie, konieczne jest ustawienie maksymalnego limitu pomiaru. Jeśli ustawiony zakres okaże się zawyżony, jest on stopniowo zmniejszany za pomocą przełącznika trybu pracy testera.

Urządzenie do pomiaru natężenia prądu jest podłączone do obwodu elektrycznego szeregowo z obciążeniem. Podczas pomiaru dużych prądów multimetr jest podłączony do obwodu za pośrednictwem przekładnika prądowego, bocznika lub wzmacniacza magnetycznego. Jeżeli pomiary mają być wykonywane w obwodach elektrycznych o napięciu większym niż 1 kV, należy zastosować przekładnik prądowy (prąd zmienny) lub wzmacniacz magnetyczny (prąd stały).

Inżynieria bezpieczeństwa

Pomiary wykonywane w obwodach elektrycznych pod niebezpiecznym napięciem ~220 V wymagają przestrzegania przepisów bezpieczeństwa. Za bezpieczny dla ludzi uważa się prąd nie większy niż 0,001 A. Każdy, nawet niewielki nadmiar może spowodować obrażenia użytkownika. Dlatego podczas pracy z elektrycznością musisz być bardzo ostrożny i zachować szczególną ostrożność.

Podczas pracy przy górnych granicach multimetru pomiary należy wykonać tak szybko, jak to możliwe. Wynika to z faktu, że wiele testerów nie ma ochrony przed przegrzaniem, a przy dłuższym kontakcie z dużym prądem mogą się po prostu przepalić, co z kolei jest obarczone obrażeniami elektrycznymi. Niekiedy producenci multimetrów ostrzegają użytkowników przed takim niebezpieczeństwem, zastrzegając np., że dopuszczalny czas pomiaru nie powinien przekraczać 10 sekund. nie więcej niż raz w ciągu 15 minut.

Podłączanie i odłączanie multimetru odbywa się po całkowitym odłączeniu obwodu elektrycznego. Dostarczają zasilanie i rozpoczynają pomiary dopiero po zakończeniu wszystkich prac związanych z podłączeniem testera.

Aby uniknąć porażenia prądem, należy podjąć środki zapobiegające dotykaniu odsłoniętych części pod napięciem. Należy również pamiętać, że po otwarciu sprawnego obwodu elektrycznego może wystąpić łuk elektryczny, który również spowoduje obrażenia elektryczne.

Aktualny pomiar

W domu natężenie prądu w obwodach elektrycznych mierzy się w przypadkach, gdy konieczne jest np. określenie rzeczywistej wartości poboru mocy przez urządzenie elektryczne lub porównanie parametrów technicznych urządzenia elektrycznego podłączonego do sieci z realne możliwości instalacji elektrycznej. W takim przypadku należy pamiętać o niebezpieczeństwach, które czyhają na niedoświadczonego właściciela multimetru podczas próby przeprowadzenia takich pomiarów w gniazdku elektrycznym. Z reguły prowadzi to do całkowitej awarii testera, aw niektórych przypadkach do porażenia prądem użytkownika.

W gniazdku nie ma prądu. Na jego stykach jest tylko napięcie między fazą a „zerem”. Prąd w sieci pojawia się dopiero po podłączeniu urządzenia elektrycznego do gniazdka.

Jeśli sondy multimetru, który jest w trybie pomiaru prądu, włożysz do otworów gniazda, nastąpi zwarcie w sieci i urządzenie pomiarowe ulegnie awarii. Dobrze, jeśli jest wyposażony w bezpiecznik topikowy, który po prostu wypali się i odłączy tester od sieci. Jeśli taki bezpiecznik nie jest przewidziany w konstrukcji urządzenia, multimetr może się zapalić, a nawet „eksplodować” z powodu przegrzania.

Pomiar CT w obwodzie urządzenia elektrycznego podłączonego do źródła zasilania

Aby zmierzyć prąd w obwodzie podłączonego urządzenia elektrycznego, multimetr musi być podłączony do przerwania jednego z przewodów zasilających, jak pokazano na schemacie.

Tutaj:

• 1 - gniazdo prądu przemiennego lub styki autonomicznego zasilacza;
• 2 - urządzenie elektryczne;
• 3 - przewody (kabel) zasilanie urządzenia elektrycznego;
• 4 - miejsce przerwy w obwodzie elektrycznym i podłączenie sond multimetru;
• 5 - tester włączony w tryb pomiaru prądu przemiennego;
• 6 - przewody pomiarowe dostarczone z multimetrem.

Aby podłączyć multimetr do przerwy w obwodzie elektrycznym, należy przeciąć jeden z jego przewodów i zdjąć izolację na odciętych końcach.

Prąd jest mierzony w następującej kolejności:

1. Wymagany tryb pomiaru ustawia się pokrętłem przełącznika multimetru, biorąc pod uwagę rodzaj prądu (przemienny lub bezpośredni).
2. Użyj tego samego uchwytu, aby ustawić górną granicę pomiaru CT. W takim przypadku zaleca się wstępnie wybrać granicę pomiaru, która przekracza oczekiwaną wartość mierzonego parametru.
3. Włóż przewody pomiarowe do odpowiednich gniazd multimetru.
4. Podłącz sondy testera do pozbawionych izolacji końcówek przewodu i upewnij się, że styk jest bezpieczny.
5. Włącz zasilanie urządzenia i zapisz odczyty multimetru. W razie potrzeby możesz zmienić górną granicę pomiarów i ponownie zapisać wynik.
6. Wyłączyć zasilanie i odłączyć sondy testera od końców przewodu.
7. Podłącz przecięty przewód i dokładnie zaizoluj obszar.

Wykonując pomiary w obwodach prądu stałego należy zwrócić uwagę na biegunowość podłączenia przewodów pomiarowych.

Jeśli potrzebujesz zmierzyć prąd bez naruszania integralności obwodu elektrycznego, najlepszym rozwiązaniem będzie użycie multimetru wyposażonego we wbudowany miernik cęgowy.

Czasami potrzeba pomiaru prądu w obwodzie prądu przemiennego może pojawić się w momencie, gdy nie ma pod ręką multimetru z taką funkcją. Jednak radioamatorzy znaleźli wyjście z sytuacji, używając testerów działających wyłącznie na prąd stały do ​​pomiaru prądu w obwodach prądu przemiennego.Wystarczy uzupełnić obwód elektryczny mostkiem diodowym, włączając multimetr mierzący parametry obwodów prądu stałego według następującego schematu:

Podobny wynik można uzyskać, jeśli w obwodzie znajduje się specjalny skalibrowany bocznik o znanej rezystancji. W takim przypadku bocznik dobiera się w taki sposób, aby jego napięcie znamionowe pokrywało się z napięciem znamionowym urządzenia pomiarowego.

Następnie równolegle do styków bocznikowych podłącz multimetr z ustawionym trybem pomiaru napięcia (woltomierz) i zmierz spadek napięcia na bocznikowanym odcinku sieci. Sposób pomiaru napięcia za pomocą multimetru jest wskazany w jego instrukcji obsługi.

W takim przypadku multimetr działa jak woltomierz, ale wielkość mierzonego napięcia będzie wprost proporcjonalna do natężenia prądu. Znając rezystancję precyzyjnego bocznika, korzystając ze wzoru I = U / R, można łatwo obliczyć wartość prądu w obwodzie. Jeśli weźmiesz skalibrowany bocznik o rezystancji 1 oma, jego wartość nominalną można określić na skali woltomierza (I = U / 1 = U).

W domu taki bocznik o niskiej rezystancji (R = 1 Ohm) najłatwiej wykonać samodzielnie, na przykład przez nawijanie małego kawałka cienkiego drutu nichromowego (przekrój - 0,123 mm, rezystywność - 7,94 Ohm / m, średnica - 0,4 mm) 126 mm, na pręcie z włókna szklanego.

Instalując rezystor domowej roboty w obwodzie otwartym i podłączając multimetr do jego styków, można zmierzyć napięcie na bocznikowanym odcinku obwodu. Jego wartość przy wartości nominalnej będzie odpowiadać prądowi płynącemu przez rezystor: I = U / 1 = U.