Прибор для измерения напряжения и сопротивления

Содержание

Измерение напряжения и тока: специализированные и универсальные приборы

Прибор для измерения напряжения и сопротивления

При ремонте электронного устройства или при эксплуатации электрических цепей приходится сталкиваться с необходимостью провести измерение напряжения и тока какой-либо цепи. Для этого существуют как специальные приборы, так и универсальные. Использовать их совсем несложно, но для этого следует иметь хотя бы простейшее представление, как ими пользоваться.

Взаимодействие и движение электрических зарядов было описано в 1600 году учёным из Англии Уильямом Гильбертом, который ввёл в обиход понятие электричества. Им было обнаружено, что в различных физических телах существуют заряды, способные образовывать электрическое поле и тем самым оказывать воздействие на другие заряженные тела.

Впоследствии было установлено, что заряженные частички разделяются на положительные и отрицательные заряды, при этом с одинаковым знаком друг от друга отталкиваются, а с противоположным — притягиваются. Кроме этого, физики Эрстед, Фарадей, Максвелл, экспериментировавшие с телами, открыли электромагнетизм, который заключается в появлении магнитного поля при перемещении заряженных частиц.

Таким образом, было введено два понятия — ток и напряжение. Первое обозначает упорядоченное движение зарядов, а второе — силу, которую необходимо затратить для переноса единичного заряда без влияния на остальные заряженные частицы, находящиеся в теле. Так как при этом изменяется энергия заряда, то напряжение характеризуется разностью потенциала энергий до и после перемещения заряда.

Изучавший в 1826 году электрические свойства материалов немецкий учёный Георг Симон Ом провёл серию экспериментов, в результате чего им был сформулирован закон для участка цепи. Он установил, что величина тока прямо пропорциональна разности потенциалов и обратно пропорциональна сопротивлению, тем самым обнаружив связь электрических величин между собой. Так появились понятия: электродвижущая сила, падение напряжения, проводимость.

Электрическое напряжение

Обозначая количественно работу по перемещению заряда из одной точки в другую, выделяют различные виды напряжения. Зависят они от протекающих токов. Для их обозначения используются различные термины и способы вычисления. Разность потенциалов может быть:

  1. Постоянной, возникающей в электростатических цепях и контурах постоянного электротока.
  2. Переменной, проявляющейся при возникновении переменного тока.

Единицей измерения физической величины любого вида был принят вольт в честь выдающегося учёного Алессандро Вольта, сконструировавшего первый источник тока. А графическим обозначением стал знак U. Математически напряжение описывается следующей формулой:

U = A/q, где U — разность потенциалов, A — совершаемая электрическим полем работа, q — заряд.

Специализированный прибор, предназначенный для измерения напряжения, называется вольтметром. Для того чтобы измерить разность потенциала, он подключается параллельно источнику энергии или элементу, на котором измеряется падение напряжения.

Так как при параллельном соединении элементов сила электротока распределяется между ними, идеальный измерительный прибор должен иметь бесконечно большое внутреннее сопротивление. Но на практике такого не может быть, поэтому чем выше сопротивление прибора, тем точнее его результат измерения.

Вольтметры выпускаются как для измерения только постоянного или переменного напряжения, так и универсальные. При этом по принципу работы они могут быть:

  1. Цифровые. Их работа основана на использовании аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и жидкокристаллического дисплея.
  2. Аналоговые. Главным элементом такого типа прибора является электродинамическая головка, отклонения стрелки которой по проградуированной шкале позволяет измерить напряжение.

Для измерения постоянного сигнала измеряемое напряжение преобразуется в сигнал прямоугольной формы методом широтно-импульсной модуляции. Затем усиливается и выпрямляется детектором, работающим по принципу удвоения напряжения. Далее, сигнал обрабатывается микроконтроллером, который визуализирует полученные данные на экране в виде цифр. Работа вольтметра переменного напряжения основана на преобразовании переменного сигнала в постоянный, прямо пропорциональный измеряемому значению переменного напряжения.

Сила тока

Для того чтобы появился электрический ток, необходимо выполнение двух условий: физическое тело должно обладать свободными частицами, и на них должна воздействовать сила, двигающая их в одном направлении. Наиболее подходящими телами являются металлы — проводники. Если такой проводник поместить в электрическое поле, то под его действием в металле начнётся направленное перемещение зарядов, то есть образуется ток.

Как и в случае с разностью потенциалов, ток может быть двух видов:

  1. Постоянный. Характеризуется упорядоченным движением зарядов, направление которых не изменяется продолжительное время.
  2. Переменный. Это такой электроток, который может изменять во времени как свою величину, так и направление движения.

Единицей измерения тока любого вида принят ампер. На схемах и в литературе электроток обозначается символом I. Вычислить его можно по формуле:

I = ΔQ / Δt, где I — сила тока, ΔQ — количество заряда, Δt — промежуток времени.

Сила тока измеряется с помощью специального прибора — амперметра. Включается он последовательно в цепь на том участке, на котором проводятся измерения.

Идеальным считается прибор с нулевым значением внутреннего сопротивления. Поэтому чем меньше его сопротивление, тем точнее будут измерения.

По своей конструкции приборы могут быть:

  1. Стрелочными. Основу их конструкции составляет электроизмерительная головка разной системы: магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической.
  2. Дискретными. Такой прибор состоит из АЦП и преобразует измеренную силу тока в цифровой сигнал, который потом отображается на экране.

А также все амперметры разделяют на устройства измерения силы тока постоянного и переменного напряжения. При измерении величины постоянного тока используют шунтирование измерительной головки. Это делается, чтобы не спалить катушку, располагающуюся на ней. Тогда при прохождении постоянного электротока через прибор он будет разделяться на ток шунта и головки.

Шунт кратен 10, то есть 1 к 10, 1 к 100 и т. д. , а после отклонения стрелки результат просто умножается на это число. Для измерения переменного тока в прибор добавляется измерительный трансформатор тока, вторичная обмотка которого подключается к амперметру. Шкала прибора размечается исходя из наибольшего тока, текущего через первичную обмотку трансформатора.

Амперметр и вольтметр

Перед началом работы с приборами их необходимо настроить и выполнить калибровку. При этом измерения должны проводиться при температуре около двадцати градусов по Цельсию. Связанно это с тем, что физические свойства материалов зависят от температуры. Особенно это касается проводимости. Самые простые устройства, аналоговые, представляют собой выполненный из пластмассы корпус, в котором располагается:

  • электроизмерительная головка;
  • резистор (шунт);
  • проградуированная на заводе шкала;
  • контактные выводы.

В амперметре резистор располагается параллельно электродинамической головке, а в вольтметре — последовательно. На шкалу наносятся номиналы значений от нуля до предельной величины, а также обязательно указывается единица измерения и форма сигнала, например, А — ампер, mA — миллиампер, V — вольт, mV — милливольт.

При измерении прибор должен быть установлен на ровную горизонтальную поверхность. С помощью регулятора, часто сделанного под шлицевую отвёртку, устанавливается положение стрелки, соответствующее цифре ноль. Как только калибровка выполнена, можно приступать непосредственно к измерениям:

  1. К контактам тестера подключаются два провода: один — к положительной клемме, другой — к отрицательной.
  2. При работе с вольтметром обратными концами проводов (щупами) дотрагиваются до точек, между которыми необходимо измерить напряжение. Таким образом, его подключение окажется параллельным. Для измерения амперметром необходимо разорвать электролинию, в которой проводится замер, и к разорванным концам подключить щупы. При этом и в том, и другом случае важно соблюдать полярность. Это значит, что положительный полюс прибора должен совпадать с плюсом на схеме. Хотя для переменной формы сигнала это неважно.
  3. По отклонению стрелки определяется измеряемая величина.

Если при измерении стрелка отклоняется в левую сторону от нуля, это значит, что неправильно подключена полярность. Долго в неправильном подключении оставлять прибор нельзя, так как электроизмерительная головка выйдет из строя.

Работа с цифровым тестером при измерении аналогична использованию аналогового прибора, но предварительная калибровка в них не выполняется. Для работы дискретных тестеров необходим источник питания, поэтому перед измерением нужно убедиться в его исправности.

Универсальный прибор

В быту специализированными приборами почти не пользуются, так как для этого существуют комбинированные приборы — мультиметры. По принципу работы они разделяются на цифровые и аналоговые устройства. Универсальные приборы могут измерять электрические величины различного рода и форм. Для этого тестер оснащается галетным переключателем, которым выбирается измеряемая величина и диапазон её значений. Но встречаются приборы и с автоматическим подбором этого диапазона.

Читайте также  Прибор для измерения работы электрического тока

Цифровой использует в своей работе сравнение эталонного и входного сигнала. Разность потенциалов измеряется прямым подключением прибора, а замер тока основан на определении падения напряжения на внутренней резистивной нагрузке тестера. Аналоговый вид использует в конструкции электромеханическую головку, помещённую в рамку, создающую магнитное поле. В зависимости от входного сигнала стрелка в рамке отклоняется. В зависимости от силы этого отклонения и вычисляется измеряемая величина.

Перед тем как приступить к работе, мультиметр нужно проверить на исправность его источника питания. В случае его негодности на цифровом приборе при включении загорается индикация с мигающей батарейкой. Для стрелочного же прибора показанием к замене батареек будет невозможность выставить стрелку в нулевое положение.

На лицевой панели мультиметров располагаются переключатели, позволяющие выбрать тот или иной режим работы тестера. Кнопка ON/OFF включает или выключает устройство. Кроме этого, в тестере могут быть следующие разъёмы:

  • 10А — измерения силы тока c пределом до десяти ампер;
  • mA — измерение тока в миллиамперах;
  • СОМ — гнездо для подключения щупа отрицательного полюса;
  • V/Ω — для присоединения щупа положительного полюса.

Вычисление разности потенциалов

Перед проведением измерений нужно подключить к тестеру пару проводов. Один провод (минусовой) вставляется в гнездо COM, а другой (плюсовой) — V/Ω. На одном конце каждого из проводов находится штекер, предназначенный для установки в гнездо измерителя, а на другом — контактный щуп. Для того чтобы померить напряжение, следует выполнить следующие действия:

  1. Нажатием кнопки ON/OFF включить мультиметр.
  2. Для измерения постоянного напряжения переключатель установить в зону тестера, обозначенную DCV или V—, а переменного — ACV или V ~.
  3. Перемещением этого же переключателя установить максимально возможное напряжение.
  4. Касанием щупов, соблюдая полярность, стать в точках измерения.

Через одну секунду на экране высветится число, обозначающее измеряемое напряжение.

Измерение перемещения заряда

Как и при измерении напряжения, перед началом замера к тестеру подключается измерительная пара проводов. В разъём COM вставляется общий провод, а плюсовой — в mA или A. Далее измерения проводятся в следующем порядке:

  1. Включается тестер.
  2. Для вычисления значения постоянного тока переключатель устанавливается в область мультиметра, обозначенную DCA или A, а переменного — ACA.
  3. Устанавливается наибольшее возможное значение силы тока.
  4. В разрыв линии подключаются щупы прибора.
  5. Появившееся число на экране и буде обозначать измеряемое значение силы тока.

Таким же образом проводятся измерения и с использованием аналогового устройства. Но результат измерения определяется не по дисплею, а по отклонению стрелки.

Источник: https://220v.guru/fizicheskie-ponyatiya-i-pribory/napryazhenie/metodika-izmereniya-toka-i-napryazheniya-razlichnymi-priborami.html

Прибор для измерения тока напряжения и сопротивления, измерительные электроприборы

Прибор для измерения напряжения и сопротивления

В радиолюбительской практике использу­ются, преимущественно, стрелочные щитовые приборы с измерительным меха­низмом магнитоэлектрической системы, обладающие высокой чувствительно­стью, точностью, надежностью и износоустойчивостью.

Приборы снабжены шка­лой с делениями и числовыми отметками и стрелкой для отсчета показаний. Разность значений измеряемой величины между двумя соседними делениями называется ценой деления.

Приборы харак­теризуются чувствительностью, выражающейся числом делений, на ко­торое перемещается стрелка, к вызвавшему это перемещение изменению изме­ряемой величины.

Важнейшими параметрами прибора являются ток полного отклоне­ния, вызывающий отклонение стрелки до конца шкалы, и внутреннее сопротивление, иногда указываемое на шкале. Эти параметры приборов приводятся в справочной литературе, а также могут быть определены экспери­ментально. Широкое применение в радиолюбительских конструкциях получали стрелочные приборы типа М20, М24, М261М, М265, М494, М592 и др.

Измерение тока

Для измерения постоянного тока служат микроампермет­ры, миллиамперметры и амперметры, включаемые в цепь измеряемого тока по­следовательно. Их сопротивление должно быть значительно меньше сопротивле­ния этой цепи, чтобы не изменять ее электрический режим.

При измерении малых токов (рис. 1,а) стрелочный прибор ИП1 включает­ся в цепь непосредственно. Для увеличения верхнего предела измерения (рис. 1,6) в цепь включается шунт — резистор R1, а параллельно ему — прибор ИП1. Сопротивление шунта рассчитывается по формуле

(1)

где R1 — сопротивление шунта; Rи — внутреннее сопротивление измерительного

прибора ИП1; Iи — ток его полного отклонения; I — верхний предел измере­ния тока.

Шунты обычно изготовляются из манганинового или константанового про­вода, диаметр которого должен быть не менее

(2)

где d—диаметр провода, мм; I—верхний предел измерения тока; Iи—ток полного отклонения прибора А.

Рис. 1. Измерение тока:

а — непосредственное;

б — с шунтом;

в — с безобрывным переключением шунтов;

г — с универсальным шунтом;

д — переменного тока

Для получения нескольких пределов измерения тока (рис. 1,в) можно при­менить набор шунтов, поочередно присоединяемых параллельно прибору ИП1 специальным переключателем В1 без обрыва измерительной цепи. Коммутацию пределов обычнымпереключателем можно производить только после отключе­ния прибора во избежание его перегрузки в момент отсоединения шунта.

Для измерения переменного тока (рис. 1,д) его предварительно выпрямля­ют полупроводниковым диодом Д1, пропускающим через измерительный при­бор ИП1 только положительную волну тока. Отрицательная волна протекает через диод Д2, который предохраняет диод от пробоя обратным напряже­нием. Из-за нелинейности вольт-амперных характеристик полупроводниковых ди­одов шкала прибора ИП1 на переменном токе неравномерна. Расширение пре­делов измерения осуществляется с помощью шунтов так же, как и на посто­янном токе.

1. Прибор для измерения силы тока

Как и напряжение, ток бывает постоянный и переменный. Приборы, служащие для измерения тока, называют амперметрами, миллиамперметрами и микроамперметрами. Так же, как и вольтметры, амперметры бывают стрелочными и цифровыми.

На электрических схемах приборы обозначаются кружком и буквой внутри: А (амперметр), мА (миллиамперметр) и мкА (микроамперметр). Рядом с условным обозначением амперметра указывается его буквенное обозначение «PА» и порядковый номер в схеме. Например. Если амперметров в схеме будет два, то около первого пишут «PА1», а около второго «PА2».

Для измерения тока амперметр включается непосредственно в цепь последовательно с нагрузкой, то есть в разрыв цепи питания нагрузки. Таким образом, на время измерения амперметр становится как бы еще одним элементом электрической цепи, через который протекает ток, но при этом в схему амперметр никаких изменений не вносит. На рисунке ниже изображена схема включения миллиамперметра в цепь питания лампы накаливания.

Также надо помнить, что амперметры выпускаются на разные диапазоны (шкалы), и если при измерении использовать прибор с меньшим диапазоном по отношению к измеряемой величине, то прибор можно повредить. Например. Диапазон измерения миллиамперметра составляет 0…300 мА, значит, силу тока измеряют только в этих пределах, так как при измерении тока свыше 300 мА прибор выйдет из строя.

2. Измерение силы тока мультиметром

Измерение силы тока мультиметром практически ни чем не отличается от измерения обыкновенным амперметром или миллиамперметром. Разница состоит лишь в том, что у обычного прибора всего один диапазон измерения, рассчитанный на определенную максимальную величину тока, тогда как у мультиметра диапазонов несколько, и перед измерением приходится определять каким из диапазон пользоваться в данный момент.

Обычные мультиметры, не профессиональные, рассчитаны на измерение постоянного тока и имеют четыре поддиапазона, что на бытовом уровне вполне достаточно. У каждого поддиапазона есть свой максимальный предел измерения, который обозначен цифровым значением: 2m, 20m, 200m, 10А. Например. На пределе «20m» можно измерять постоянный ток в диапазоне 0…20 мА.

Для примера измерим ток, потребляемый обычным светодиодом. Для этого соберем схему, состоящую из источника напряжения (пальчиковой батарейки) GB1 и светодиода VD1, а в разрыв цепи включим мультиметр РА1. Но перед включением мультиметра в схему подготовим его к проведению измерений.

Измерительные щупы вставляем в гнезда мультиметра, как показано на рисунке:

красный щуп называют плюсовым, и вставляется он в гнездо, напротив которого изображены значки измеряемых параметров: «VΩmA»;
черный щуп является минусовым или общим и вставляется он в гнездо, напротив которого написано «СОМ». Относительно этого щупа производятся все измерения.

В секторе измерения постоянного тока выбираем предел «2m», диапазон измерения которого составляет 0…2 мА. Подключаем щупы мультиметра согласно схеме и затем подаем питание. Светодиод загорелся, и его потребление тока составило 1,74 мА. Вот, в принципе, и весь процесс измерения.

Однако этот вариант измерения подходит тогда, когда величина потребления тока известна. На практике же часто возникает ситуация, когда необходимо измерить ток на каком-либо участке цепи, величина которого неизвестна или известна приблизительно. В таком случае измерение начинают с самого высокого предела.

Предположим, что потребление тока светодиодом неизвестно. Тогда переключатель переводим на предел «200m», который соответствует диапазону 0…200 мА, и после этого щупы мультиметра включаем в цепь.

Затем подаем напряжение и смотрим на показания мультиметра. В данном случае показания тока составили «01,8», что означает 1,8 мА. Однако нолик впереди указывает на то, что можно снизиться на предел «20m».

Отключаем питание. Переводим переключатель на предел «20m». Включаем питание и опять производим измерение. Показания составили 1,89 мА.

Часто бывает ситуация, когда при измерении тока или напряжения на индикаторе появляется единица. Единица говорит о том, что выбран низкий предел измерения и он меньше величины измеряемого параметра. В этом случае необходимо перейти на предел выше.

Читайте также  Каким прибором измеряют емкость конденсатора?

Также может возникнуть момент, когда измеряемый ток выше 200 мА и необходимо перейти на предел измерения «10А». Однако здесь есть нюанс, который надо запомнить. Помимо того, что переключатель переводится на предел «10А», еще также необходимо переставить плюсовой (красный) щуп в крайнее левое гнездо, напротив которого стоит цифро-буквенное значение «10А», указывающее, что это гнездо предназначено для измерения больших токов.

И еще совет. Возьмите за правило: когда закончите все измерения на пределе «10А» сразу же переставляйте плюсовой (красный) щуп на свое штатное место. Этим Вы сбережете себе нервы, щупы и мультиметр.

Ну вот, в принципе и все, что хотел сказать об измерении тока мультиметром. Главное понимать, что при измерении напряжения вольтметр подключается параллельно нагрузке или источнику напряжения, тогда как при измерении силы тока амперметр включается непосредственно в цепь и через него протекает ток, которым питаются элементы схемы.

Ну и в качестве закрепления прочитанного предлагаю посмотреть видеоролик, в котором на примере схем рассказывается об измерениях напряжения и силы тока мультиметром.

Удачи!

Источник: https://otdelkagres.ru/pribor-dlya-izmereniya-toka/

Измеритель сопротивления: как называется прибор и как проводятся измерения?

Прибор для измерения напряжения и сопротивления

Сопротивление элементов электрической цепи — важнейший параметр, поскольку от него зависит величина протекающего в цепи тока. А сила тока, в свою очередь, определяет сечение проводов, номинал автоматов защиты и многое другое. Какой же используют прибор для измерения сопротивления в той или иной ситуации?

Принципы измерения электрического сопротивления

Различают два вида электрического сопротивления: активное и реактивное.

Активное или резистивное

Это противодействие материала движению электрически заряженных частиц, имеющее место при любом виде тока.

Закон Ома наглядно

Определяется из закона Ома для участка цепи: R = U/I, где:

  • R — сопротивление участка цепи, Ом;
  • U — падение напряжения на участке цепи, В;
  • I — сила тока на данном участке, А.

Таким образом, для вычисления активного сопротивления элемента требуется приложить к его выводам некоторое известное напряжение и замерять силу протекающего в цепи тока.

Реактивное

Существует только в цепях переменного тока, подразделяется на два типа:

Емкостное сопротивление в цепи переменного тока

Для расчета реактивного сопротивления применяются более сложные методики и приборы.

Конструкция простейшего омметра

Омметр — прибор для измерения активного сопротивления. Самый простой вариант — аналоговый или стрелочный. Действие основано на способности протекающего по проводнику тока создавать магнитное поле, значительно усиливающееся при сматывании провода в катушку.

Внутри аналогового омметра имеются такие компоненты:

  1. подвижная катушка на пружинке с присоединенной к ней стрелкой;
  2. постоянный магнит;
  3. блок ограничивающих резисторов R (нужный выбирается переключателем);
  4. источник питания — батарейка или аккумулятор;
  5. щупы с разъемами для подключения к прибору.

При подсоединении щупов к выводам проверяемого элемента с сопротивлением RX, цепь замыкается и через катушку течет ток.

Его величина зависит от RX, а ограничивающий резистор R исключает возможность короткого замыкания. От силы тока зависит индукция магнитного поля, создаваемого катушкой, и, соответственно, сила ее взаимодействия с постоянным магнитом.

Чем выше эта сила, тем больше смещается катушка, растягивая пружину, и тем дальше отклонится прикрепленная к ней стрелка. Подключая разные ограничивающие резисторы, меняют чувствительность прибора — от нее зависит диапазон измерений.

Цифровой омметр

Цифровой омметр — современный вариант. Вместо аналогового измерительного механизма используются датчики напряжения и тока, отсылающие сигнал на микропроцессор. Тот анализирует данные и выводит результат на жидкокристаллический дисплей.

Преимущества перед аналоговыми:

  • высокая точность показаний;
  • результаты измерений легко читаются (при использовании аналогового омметра приходится вглядываться в шкалу);
  • компактные размеры;
  • дополнительные функции: память, фиксация показаний и пр.

Недостаток цифровых моделей: датчики опрашивают цепь через определенные временные интервалы, потому невозможно отследить изменения измеряемого параметра в режиме реального времени.

Из-за этого профессиональные мастера-электронщики часто отдают предпочтение аналоговым моделям.

В быту применяют не омметры, а мультиметры — многофункциональные приборы для измерения нескольких параметров (сопротивление, напряжение, сила тока, емкость конденсатора и т.д.).

Мегаомметры

Важное значение имеет величина сопротивления изоляции токоведущих частей, поскольку она обеспечивает безопасную эксплуатацию электроустановки и предотвращает короткое замыкание. Изоляцию изготавливают из диэлектриков — материалов с высоким электрическим сопротивлением, измеряемым мегаомами.

Потому для создания тока в цепи напряжения источника, тока имеющегося в обычном омметре недостаточно. Мегаомметр оснащен генератором постоянного тока, приводимым в действие вращением рукоятки. Он способен развивать напряжение до 2,5 кВ.

Вместо двух разъемов для подключения щупов, как у омметра, в мегаомметре имеется три с такой маркировкой:

  1. «З» (в некоторых моделях «Rx»): земля;
  2. «Л» («-»): линия;
  3. «Э»: экран.

Первые два разъема используют при измерении сопротивления изоляции между токоведущими частями и землей либо между разными фазами. При помощи разъема «Э» нейтрализуют помехи, влияющие на точность показаний.

Мегаомметры также делятся на аналоговые и цифровые. В первых применяется тот же измерительный механизм, что и в обычных омметрах.

При работе с мегаомметром из-за высокого напряжения требуется осторожность; после измерений необходимо по особой методике разрядить наведенную прибором высоковольтную разность потенциалов (заряд накапливается протяженными участками кабелей).

Измерительные мосты постоянного тока

Недостаток омметров — большая погрешность. В обычных условиях она допустима, но в ряде случаев требуется более точное определение сопротивления.

Для измерения собирают мостовую схему из 4-х резисторов, один из которых — тестируемый (Rx), а три других — образцовые регулируемые (R1, R2, R3).

Одну диагональ моста подключают к полюсам источника питания, к другой через выключатель и ограничивающий резистор подсоединяют амперметр высокой чувствительности (милли- или микроамперметр). Подстраивая резисторы R1, R2 и R3, проверяющий балансирует мост — добивается, чтобы на амперметре отобразился «0».

Такая ситуация наступит при равенстве произведений сопротивлений на противоположных плечах моста, откуда определяют сопротивление Rx тестируемого элемента по формуле: Rx = (R1*R3)/R2.

Контура заземления

Залог надлежащей работы защитного заземления — его низкое сопротивление.

Требуется регулярно проверять сопротивление контура заземления, поскольку он может возрастать из-за следующих причин:

  • окисление (коррозия) поверхности электродов заземлителя;
  • увеличение удельного сопротивления грунта;
  • нарушение контакта между токопроводящей шиной и заземлителем из-за коррозии или механических повреждений.

Измерение сопротивления заземлителя также вычисляют по закону Ома для участка цепи.

Для этого на определенном расстоянии от тестируемого заземлителя, в грунт вбивают основной и вспомогательный измерительный электроды, затем соединяют их проводами с заземлителем.

Полученную цепь подключают к калиброванному источнику питания и замеряют две величины:

  1. протекающий в цепи ток I;
  2. падение напряжения U на участке между тестируемым заземлителем и вспомогательным электродом.

Искомое сопротивление определяют делением: R = U / I.

Измерение контура заземления

Описанный метод амперметра и вольтметра является наиболее простым, но дает значительную погрешность. Поэтому работа современных приборов основана на более точных методах, например, компенсационном. Сопротивление контуров заземления измеряют как аналоговыми приборами (МС-08, Ф4103-М1, М4116), так и цифровыми.

Весьма удобны приборы с токоизмерительными клещами, обладающие следующими преимуществами:

  • не используются дополнительное оборудование и электроды (необходимо двое токоизмерительных клещей);
  • не требуется разрывать цепь заземлителя.

Удельного сопротивления грунта

Некоторые из приборов для измерения сопротивления контура заземлителя, дополнительно снабжены функцией определения удельного сопротивления грунта. Для этого электроды подключают по иной схеме. Например, часто используют метод 4-х электродов.

Важно не располагать электроды ближе 20 м от коллекторов, металлических башен и прочих конструкций с хорошей проводимостью, так как они сильно искажают результаты измерений.

В цепях переменного тока

В цепях переменного тока помимо активного сопротивления имеет место реактивное. Для его измерения применяются другие приборы.

Петли фаза-ноль

Сопротивление участка электросети от трансформатора на подстанции до розетки нормируется. Если оно вследствие ошибок при монтаже или неверного подбора сечения проводов окажется завышенным, это приведет к несбалансированному режиму работы и даже аварии.

Данный участок представляет собой петлю, образованную фазным и нулевым проводниками. Отсюда и название — петля фаза-ноль.

Порядок действий при расчете сопротивления:

  1. вольтметром замеряют напряжение U1 между фазой и нулем в розетке. В идеале следует замерять ЭДС на выводах обмотки трансформатора, но доступа к нему обычно нет;
  2. в розетку включают нагрузку и последовательно с ней — амперметр. Нагрузка подбирается так, чтобы сила тока I в цепи была стабильной и составляла 10 – 20 А. При меньших значениях завышенное сопротивление петли может себя не проявить;
  3. вольтметром определяется падение напряжения U2 на нагрузке.

Расчет производят так:

  1. вычисляют полное сопротивление цепи: R1 = U1/I;
  2. рассчитывают сопротивление нагрузки: R2 = U2/I;
  3. определяют сопротивление петли фаза-ноль путем вычитания из полного сопротивления цепи сопротивления нагрузки: Rп = R1 – R2.

Обычным мультиметром выполнить измерения нельзя — он дает большую погрешность. Требуются приборы повышенной точности — класса 0,2. Это измерители лабораторного уровня: они часто поверяются и требуют от оператора высокой квалификации.Вместо амперметра и вольтметра по отдельности для измерения сопротивления петли фаза-ноль, используют специальные приборы.

Читайте также  Прибор для прожига кабеля

Иногда их называют «измерителями тока короткого замыкания», но это не совсем верно: непосредственно токи КЗ прибор не определяют, он лишь вычисляет его значение, основываясь на результатах измерения (по обычному закону Ома).

Прибор содержит:

  • высокоточный амперметр;
  • высокоточный вольтметр;
  • нагрузочный резистор;
  • элементы питания для функционирования цифрового блока обработки данных.

Пользователю достаточно вставить щупы в розетку и нажать кнопку «пуск». Измеритель сам выполнит порядок действий, описанный выше, и отобразит результат на дисплее.

по теме

Как правильно пользоваться прибором для измерения сопротивления изоляции:

В процессе эксплуатации электросети приходится замерять сопротивление самых разных ее элементов. Для этого выпускают широкий перечень приборов, каждый из которых имеет свое назначение и не может быть заменен другими.

Источник: https://proprovoda.ru/instrument/izmeritelnyj/soprotivleniya.html

Омметр

Прибор для измерения напряжения и сопротивления

Радиоэлектроника для начинающих

Стоит открыть любой учебник по электротехнике и сразу выясняется, что практически все электротехнические величины названы в честь великих физиков прошлого: Вольт, Ампер, Генри, Ом, Фарада, Тесла, Герц. Конечно, обидно, что российских физиков в этом списке нет.

Немецкий физик Георг Ом первый ввёл понятие сопротивления. В его честь единицу измерения сопротивления стали называть «Ом». Эта величина изображается греческой буквой омега – Ω.

Раньше радиоэлементы так и назывались «сопротивление» и лишь много позже в обиход вошло слово резистор. До введения маркировки с помощью цветных полосок все необходимые данные наносились непосредственно на корпус резистора.

В технической литературе можно встретить такие обозначения: килоом и мегаом, что означает соответственно тысяча ом и миллион ом. На принципиальных схемах рядом с обозначением резистора можно встерить надписи: 4К7 – четыре и семь килоома (4,7 кОм) или 1М2 – один и два мегаома (1,2 МОм).

На зарубежных схемах «Ом» пишется как «Ohm».

Для измерения сопротивлений используется прибор, который называется Омметр. Приборы, измеряющие только сопротивление, в радиолюбительской практике обычно не используются. Такие высокоточные приборы применяются на заводах выпускающих резисторы для определения номинала с определённой погрешностью или в научно-исследовательских лабораториях.

Зато все знают такое понятие как тестер или мультиметр. Такие приборы объединяют в себе вольтметр, амперметр и омметр + ещё функционал дополняется возможностью проверки диодов или же измерения температуры. Всё зависит от стоимости и исполнения прибора. Мультиметры бывают стрелочные и цифровые. Каждый из них имеет свои особенности, достоинства и недостатки.

На принципиальных схемах омметр обозначается следующим условным графическим обозначением.

Стоит понимать, что так обозначается прибор целиком. В реальности же омметр также собран из достаточно большого количества радиодеталей, и его принципиальная схема включает в себя немалое количество элементов. Данное условное обозначение применяется в основном для того, чтобы показать, на каком участке схемы и каким прибором необходимо проводить измерение. Вот пример.

Здесь на схеме показано, как нужно замерять сопротивление звуковой катушки динамика. Из схемы видно, что кроме омметра (измерительного прибора) и самого динамика ничего не нужно.

Как уже говорилось, омметр, как правило, входит в состав мультиметра. Исключение составляют только узкоспециализированные и высокоточные приборы для измерения сопротивления. Они стоят довольно дорого и их могут позволить себе только крупные фирмы и исследовательские лаборатории.

Омметр в составе тестера-мультиметра используется как вспомогательный. Прежде всего, им можно проверять исправность транзисторов и диодов, а при небольшом навыке стабилитронов и тиристоров. Омметр незаменим при поиске самых главных неисправностей электронных схем:

  • Короткое замыкание, где его быть не должно.

  • Обрыв там, где должна быть замкнутая цепь.

Конечно, омметром проверяются обмотки трансформаторов, электродвигателей. Несложно проверить электролитические конденсаторы большой ёмкости, но только на исправность. На утечку проверить электролит не удастся.

О стрелочных измерительных приборах…

Стрелочные приборы в настоящее время применяются редко ввиду большой погрешности, ограниченной функциональности и необходимости расчёта результатов показаний. Кроме того, стрелочные приборы время от времени требуют калибровки.

Стоит отметить, что стрелочные омметры устроены проще своих цифровых собратьев. Ранее, ещё до широкого распространения цифровых мультиметров, в ходу у радиолюбителей были так называемые авометры.

Авометр – это стрелочный многофункциональный прибор, который в одном корпусе объединяет три прибора для измерения основных электрических величин: амперметр – измеряет силу тока, вольтметр – измеряет напряжение и омметр – измеряет сопротивление. Как видим, название авометра происходит от названий тех приборов, которые входят в его состав.

Стоит отметить, что для стрелочных приборов, таких как амперметр и вольтметр не нужен источник питания (батарейка), а омметр обязательно требует наличие батареи питания.

Дело тут в том, что стрелочные приборы амперметр и вольтметр измеряют такие величины, как ток и напряжение на рабочих, включенных приборах. И именно поэтому им не нужен свой собственный источник питания, так как энергию для отклонения указательной стрелки они получают от участка схемы, на котором проводится замер электрических величин.

С омметром другая история. Омметр замеряет сопротивление. Но замерить сопротивление участка цепи, которое находиться под рабочим напряжением нельзя. Можно лишь замерить ток и напряжение на участке цепи и с помощью закона ома вычислить сопротивление этого участка. Думаю, с этим понятно.

Поэтому омметр используют лишь в тех случаях, когда нужно измерить сопротивление участка цепи или радиодетали при выключенном рабочем электропитании. А для того, чтобы определить сопротивление какого-либо участка цепи или радиодетали, нужно пропустить через него пусть и небольшой ток, которого достаточно для отклонения стрелки стрелочного прибора. Именно поэтому стрелочные вольтметры и амперметры могут работать и без батареи питания, но вот даже стрелочный омметр без батарейки работать не будет.

К недостаткам стрелочных приборов можно отнести достаточно большие габариты, необходимости калибровки, трудоёмкость при считывании показаний. Но, несмотря на это, и у стрелочных приборов есть свои преимущества.

Преимущество стрелочных приборов

Что можно сказать в пользу стрелочных измерительных приборов? А вот что. Как уже говорилось, стрелочный амперметр и вольтметр не нуждаются в источнике питания. Об этом весомом преимуществе вспоминаешь регулярно, когда в цифровом мультиметре наглухо садится батарейка

Современный мультиметр в обязательном порядке требует наличия батареи питания. Она нужна для того, чтобы питать микросхемы контроллера и дисплея, на котором отображаются результаты измерений.

В пользу стрелочных приборов можно отнести и то, что они имеют достаточно простое устройство. Это напрямую сказывается на ремонтопригодности таких приборов. Восстановить работу стрелочного прибора порой не так уж и сложно и дорого, в то время как восстановить современный цифровой мультиметр иногда просто невозможно.

Взглянем на внутренности цифрового мультиметра.

Прибор питается от батарейки типа «Крона» напряжением 9 вольт. Её, предохранитель и контроллер прибора видно при снятой задней стенке. Также видны контактные участки многопозиционного переключателя и другие элементы схемы.

Рассмотрим основные практические измерения с помощью популярного прибора DT-830B. Прибор представляет собой компактный универсальный мультиметр, позволяющий измерять постоянное и переменное напряжение, силу тока и сопротивление. Кроме того на панели прибора есть специальный разъём для проверки коэффициента усиления h21Э (hFE) маломощных транзисторов.

Практическая работа с мультиметром DT-830B

Прежде чем приступать к работе следует твёрдо запомнить одно правило. Независимо от того, что вы собираетесь мерить: ток, напряжение или сопротивление всегда необходимо начинать с максимального предела и поэтапно переходить на более низкие пределы измерения.

Пределы измерения омметра выглядят вот так.

На панели мультиметра DT-830B они ограничены зелёной линией. Прибор имеет 5 пределов измерений:

  • 200 — на этом пределе измеряются сопротивления величиной до 200 Ом;

  • 2000 — на этом пределе измеряются сопротивления до 2 килоом (2 кОм = 2000 Ом);

  • 20k — на этом пределе измеряются сопротивления, величина которых не превышает 20 килоом (20 кОм = 20 000 Ом);

  • 200k — предел для измерения сопротивлений до 200 килоом (200 кОм = 200 000 Ом);

  • Ну, и наконец, 2000k — предел для измерения сопротивлений до 2 мегаом.

Если вы запутались в килоомах и мегаомах, и не знаете как определить, сколько это будет в омах, то добро пожаловать сюда. Там подробно рассказано о сокращённой записи численных величин.

Когда в режиме измерения сопротивления оба щупа разомкнуты, на индикаторе в старшем разряде высвечивается цифра 1, что означает бесконечно большое сопротивление.

А при замкнутых накоротко щупах на индикаторе высвечиваются три нуля. Это значить, что измерительная цепь коротко замкнута. Иногда самая правая цифра может быть 1 или 2 (на дисплее типа вот так 001 или 002). Это величина погрешности самого прибора. Она настолько незначительна, что ей можно пренебречь.

У профессиональных мультиметров, например В-38, которые используются в лабораториях, имеется потенциометр калибровки, с помощью которого можно установить > 0

Источник: http://go-radio.ru/ommetr.html