Merjenje električnega toka z multimetrom

V splošnem je jakost toka (CT) vrednost, ki kaže, koliko elektrike je prešlo skozi prečni prerez prevodnika v eni sekundi. V tem primeru se šteje, da v vodniku doseže vrednost 1 A v primeru, ko vsako sekundo skozi njegov presek prehaja količina električne energije, ki je enaka 1 kulonu. Izmeri se v amperih (A). Uporabljajo se tudi dodatne enote, kot sta miliamper (1/1000 A) in mikroamper (1/1000000 A).

Zakaj morate meriti tok?

Napetost in upornost električnega tokokroga, ki se merita v voltih (V) oziroma ohmih, pomembno vplivata na količino toka. V tem primeru povečanje napetosti s konstantnim uporom električnega tokokroga povzroči povečanje tokovne jakosti, povečanje upora tokokroga s konstantno vrednostjo napetosti pa povzroči njegovo zmanjšanje. Tok (I), napetost (U) in upor (R) so odvisni drug od drugega in so povezani z empiričnimi formulami:

• I = U/R
• U = I*R
• R = U/I

V tem primeru je poenostavljeno predpostaviti, da se v prevodniku z uporom 1 Ohm pojavi tok 1 A, če nanj deluje napetost 1 V.

Z merjenjem CT z multimetrom lahko:

• pojasniti dejansko porabo električne energije določenega električnega aparata;
• ugotoviti okvare električnega aparata, če njegova dejanska moč ne ustreza vrednosti, navedeni v dokumentaciji;
• ugotovite električno zmogljivost avtonomnih virov energije (baterije itd.);
• ugotoviti obstoj uhajanja toka v električnih tokokrogih in po potrebi lokalizirati okvarjeno območje;
• preverite polnilnik akumulatorja, da zagotovite, da polnilni tok ustreza navedeni vrednosti itd.

Takšne meritve se izvajajo s posebnimi instrumenti - ampermetri. Na domačem trgu jih je dovolj vrst, da zadovoljijo potrebe vseh kupcev.

Najbolj priljubljeni, zlasti na ravni gospodinjstva, so majhni večnamenski (ampermeter + ohmmeter + voltmeter) multimetri, s katerimi lahko izmerite skoraj vse potrebne parametre električnega tokokroga.

Naprava multimeter

Sodobni multimeter (tester) je zapletena elektronska naprava. Ti merilni instrumenti se razlikujejo po principu delovanja in načinu prikaza dobljenih rezultatov. Poleg tega sta njihova zasnova in videz v celoti odvisna od proizvajalca, ki ima možnost opremiti multimetre z dodatnimi zmogljivostmi. Na primer, obstajajo testerji, opremljeni z vgrajenimi prevodnimi sponkami, ki vam omogočajo merjenje električnih parametrov tokokrogov brez prekinitve žic.

Razvrstitev in princip delovanja

Po zasnovi so lahko multimetri stacionarni in majhni.Poleg tega so lahko glede na zasnovo vezja:

• analogni;
• digitalni.

Stacionarni multimetri običajno delujejo iz centraliziranega napajalnega omrežja. So visoko natančne elektronske naprave in se uporabljajo za natančne meritve v laboratorijskih ali industrijskih okoljih. Delujejo tudi v sklopu informacijsko-merilnih sistemov in specializiranih industrijskih kompleksov. Majhni (žepni) testerji za merjenje upora uporabljajo vgrajene baterije ali zamenljive napajalnike.

V analognih multimetrih je rezultat merjenja prikazan z odklonom igle na graduirani lestvici, v digitalnih multimetrih pa na LED zaslonu ali zaslonu s tekočimi kristali. Obstajajo lahko tudi originalni modeli, opremljeni tako z indikatorjem kot z digitalnim zaslonom.

Električno vezje analognih multimetrov s številčnico je preprosto in je sestavljeno iz nabora natančnih uporov velikih in majhnih vrednosti. Za uporabo takšnih testerjev za merjenje parametrov električnih tokokrogov izmeničnega toka se v vezje vnesejo usmerniške diode. To je posledica dejstva, da magnetoelektrični sistem kazalnega mikroampermetra deluje samo na enosmerni tok.

Električna vezja digitalnih multimetrov so veliko bolj zapletena in vsebujejo naslednje komponente:

• operacijski ojačevalnik;
• atenuator;
• analogno-digitalni pretvornik;
• visoko natančni usmernik;
• mehansko ali elektronsko stikalo.

Blokovni diagram je osnovni za vse digitalne multimetre in omogoča merjenje parametrov električnih tokokrogov DC in AC z visoko natančnostjo.

Načelo delovanja analognih testerjev temelji na dejstvu, da se pred merjenjem izvede pretvorba vseh dohodnih signalov v tok, ki se nato izmeri. Nasprotno pa digitalni multimetri vse dohodne signale vnaprej pretvorijo v napetost.

Osnovni principi merjenja toka

Glavni pogoj, ki mora biti izpolnjen pri merjenju CT v električnem tokokrogu, je priključitev testerja na prekinitev žice v tem tokokrogu, to je, da postane njegova komponenta med meritvijo. Pred merjenjem jakosti toka z multimetrom je enako pomembno, da na napravi pravilno nastavite:

• način merjenja (DC ali AC);
• zgornja meja merjenja.

Nepravilno nastavljeni parametri bodo zagotovo povzročili okvaro merilne naprave.

Če uporabnik ne pozna velikosti toka v tokokrogu, je treba nastaviti največjo mejo meritve. Če se nastavljeno območje izkaže za previsoko, ga postopoma zmanjšamo s stikalom za način delovanja testerja.

V električnem tokokrogu je naprava za merjenje toka zaporedno povezana z bremenom. Pri merjenju velikih tokov je multimeter povezan z vezjem prek tokovnega transformatorja, šunta ali magnetnega ojačevalnika. Če je treba opraviti meritve v električnih tokokrogih z napetostjo nad 1 kV, uporabite tokovni transformator (izmenični tok) ali magnetni ojačevalnik (enosmerni tok).

Varnostni ukrepi

Meritve v električnih tokokrogih pod nevarno napetostjo ~220 V zahtevajo skladnost z varnostnimi predpisi. Vrednost toka, ki ne presega 0,001 A, se šteje za varno za ljudi. Vsak, tudi majhen, presežek lahko povzroči poškodbe uporabnika. Zato morate biti pri delu z elektriko zelo previdni in še posebej previdni.

Pri delu na zgornjih mejah multimetra je treba meritve opraviti čim hitreje. To je posledica dejstva, da mnogi testerji nimajo zaščite pred pregrevanjem in pri dolgotrajnem stiku z visokim tokom lahko preprosto izgorijo, kar lahko povzroči električne poškodbe. Včasih proizvajalci multimetrov opozarjajo uporabnike na takšno nevarnost, na primer, da dovoljeni čas merjenja ne sme presegati 10 sekund. ne več kot enkrat v 15 minutah.

Priključitev in odklop multimetra se izvede po popolnem izklopu električnega tokokroga. Napajanje je napajano in meritve se začnejo šele, ko so končana vsa dela pri povezovanju testerja.

Da bi se izognili električnemu udaru, je treba sprejeti ukrepe za preprečevanje dotika izpostavljenih delov pod napetostjo. Ne smemo pozabiti, da lahko ob odprtju delujočega električnega tokokroga nastane električni oblok, ki bo povzročil tudi električne poškodbe.

Merjenje toka

Doma se jakost toka v električnih tokokrogih meri v primerih, ko je potrebno na primer določiti dejansko količino električne energije, ki jo porabi električni aparat, ali primerjati tehnične parametre električnega aparata, priključenega na omrežje, z dejanskim zmogljivosti električne napeljave.Hkrati se je treba spomniti nevarnosti, ki čaka neizkušenega lastnika multimetra, ko poskuša izvesti takšne meritve v električni vtičnici. Praviloma to povzroči popolno odpoved testerja, v nekaterih primerih pa tudi električni udar uporabnika.

V vtičnici ni toka. Na njegovih kontaktih je samo napetost med fazo in "ničlo". Tok v električnem omrežju se pojavi šele, ko je električni aparat priključen na vtičnico.

Če sonde multimetra, vklopljenega v načinu trenutnega merjenja, vstavite v luknje vtičnice, bo v omrežju prišlo do kratkega stika in merilna naprava bo odpovedala. Dobro je, če je opremljen z varovalko, ki bo preprosto izgorela in odklopila tester iz omrežja. Če zasnova naprave ne zagotavlja takšne varovalke, se lahko multimeter zaradi pregrevanja vname ali celo "eksplodira".

Merjenje CT v tokokrogu električnega aparata, priključenega na vir napajanja

Za merjenje toka v tokokrogu priključene električne naprave je treba multimeter priključiti na režo ene od napajalnih žic, kot je prikazano na diagramu.

Tukaj:

• 1 — AC vtičnica ali kontakti avtonomnega napajanja;
• 2 - električni aparat;
• 3 — žice (kabel) za napajanje električnega aparata;
• 4 - mesto prekinitve električnega tokokroga in priključitev multimetrskih sond;
• 5 - tester vklopljen v načinu merjenja izmeničnega toka;
• 6 — testni kabli, ki so priloženi multimetru.

Če želite multimeter priključiti na prekinitev električnega tokokroga, morate odrezati enega od njegovih vodnikov in odstraniti izolacijo na odrezanih koncih.

Merjenje toka se izvaja v naslednjem zaporedju:

1. S stikalnim gumbom multimetra nastavite želeni način merjenja, pri čemer upoštevajte vrsto toka (izmenični ali enosmerni).
2. Isti ročaj nastavi zgornjo mejo meritve CT. V tem primeru je priporočljivo na začetku izbrati mejo meritve, ki presega pričakovano vrednost merjenega parametra.
3. Vstavite vtič merilnega kabla v ustrezne vtičnice na multimetru.
4. Priključite sonde testerja na ogoljene konce žice in se prepričajte, da je stik zanesljiv.
5. Vklopite napajanje naprave in zabeležite odčitke multimetra. Po potrebi lahko spremenite zgornjo mejo meritev in ponovno posnamete rezultat.
6. Izklopite napajanje in odklopite sonde testerja s koncev vodnika.
7. Priključite odrezano žico in skrbno izolirajte to mesto.

Pri izvajanju meritev v tokokrogih z enosmernim tokom je potrebno upoštevati polarnost povezovanja testnih vodnikov.

Če morate izmeriti tok, ne da bi pri tem kršili celovitost električnega tokokroga, bi bila najboljša možnost uporaba multimetra, opremljenega z vgrajenimi tokovnimi sponkami.

Včasih se lahko pojavi potreba po merjenju toka v izmeničnem tokokrogu, ko pri roki ni multimetra s takšno funkcijo. Vendar pa so radijski amaterji našli izhod iz situacije z uporabo testerjev, ki delujejo samo na enosmerni tok za merjenje toka v AC tokokrogih. Dovolj je, da električno vezje dopolnite z diodnim mostom tako, da vklopite multimeter, ki meri parametre enosmernih tokokrogov po naslednji shemi:

Podoben rezultat lahko dobite, če v električni tokokrog vključite poseben kalibriran shunt z znanim uporom.V tem primeru je shunt izbran tako, da se njegova nazivna napetost ujema z nazivno napetostjo merilne naprave.

Nato vzporedno s shuntnimi kontakti priključite multimeter z nastavljenim načinom merjenja napetosti (voltmeter) in izmerite velikost padca napetosti na shuntiranem odseku električnega omrežja. Kako meriti napetost z multimetrom, je navedeno v njegovih navodilih za uporabo.

V tem primeru multimeter opravlja funkcijo voltmetra, vendar bo izmerjena napetost neposredno sorazmerna s tokom. Če poznamo upor natančnega šanta, lahko z uporabo formule I = U/R enostavno izračunamo tok v vezju. Če vzamete kalibriran shunt z uporom 1 Ohm, lahko njegovo nazivno vrednost določite na lestvici voltmetra (I = U/1 = U).

Doma je tak nizkouporni shunt (R = 1 Ohm) najlažje izdelati sam, na primer z navijanjem majhnega kosa tanke nikromove žice (prerez - 0,123 mm, upornost - 7,94 Ohm / m, premer - 0,4 mm) z dolžino 126 mm, na letvi iz steklenih vlaken.

Z namestitvijo domačega upora v odprto vezje in priključitvijo multimetra na njegove kontakte lahko izmerite napetost na ranžiranem odseku vezja. Njegova nazivna vrednost bo ustrezala toku, ki teče skozi upor: I = U/1 = U.