Как замерить нагрузку мультиметром: Как измерить силу тока мультиметром и не получить электротравму?

Как измерить силу тока мультиметром (проверка мощности постоянного и переменного тока)

Содержание

1. В чем отличие силы тока от напряжения
2. Принципы измерения тока
3. Настройка и замеры переменного тока
4. Настройка и замеры постоянного тока
5. Замеряем мощность на источниках питания
6. Блок питания
7. Автомобильный аккумулятор
8. Зарядное устройства и адаптер
9. Можно ли измерить силу тока в электрической розетке
10. Меры безопасности при высоких токах

Мультиметр является универсальным прибором, позволяющим померить различные электрические величины. Зачастую его используют в качестве амперметра – прибора, измеряющего силу электрического тока.

В чем отличие силы тока от напряжения

Электрический ток и напряжение (разность потенциалов) по своей сути различные физические явления, хотя и связаны друг с другом. Они измеряются в различных величинах – амперах и вольтах соответственно. Понимание их сущности поможет не только избежать безграмотных выражений типа «ток высокого напряжения», но и правильно подойти к вопросу измерения этих величин.

Напряжением называется разность потенциалов между двумя точками. Не углубляясь в физические подробности, можно отметить, что разность потенциалов вызывается:

• наличием в двух точках зарядов разных знаков;
• наличием зарядов в одной точке – относительно нулевого потенциала другой точки;
• наличием в двух точках заряда равного знака, но отличающегося по модулю.

Если обе точки соединить проводником, возникнет направленный переток зарядов, который и называется электрическим током. Его силой (которая измеряется в амперах) определяется количество зарядов, прошедшее через сечение проводника за единицу времени. Иными словами – чем больше расход зарядов, тем выше ток.

Разность потенциалов и электрический ток.

Можно провести аналогии с водой. Пусть имеются два сосуда, наполненные жидкостью и расположенные на разной высоте. Если их соединить трубкой, то по ней пойдет поток жидкости, расход которой определяется давлением, вызванным перепадом высот и сечением трубки. В этой системе:

• перепад высот срезов воды эквивалентен разности потенциалов;
• расход воды через трубку аналогичен току;
• сечение трубки эквивалентно сопротивлению проводника.

Аналогия электрических параметров цепи с водой.

Отсюда можно сделать несколько интересных наблюдений:

1. Если убрать трубку, то это аналогично разрыву электрической цепи. Но разность уровней никуда не делась – сосуды остались на своих местах. Отсюда вывод – напряжение может существовать без тока, даже если цепь разомкнута. А ток течет только в замкнутой цепи.
2. Если сосуды расположить на одном уровне, то переток жидкости также прекратится. Это эквивалентно нулевой разности потенциалов. Вывод – ток не течет при U=0 (ток не может существовать без напряжения) даже при замкнутой цепи.
3. Если первый (верхний) сосуд переместить ниже второго, то переток пойдет в обратном направлении – говоря электрическим языком, при смене полярности напряжения, ток также сменит полярность. Напряжение, полярность которого периодически меняется, называется переменным. Переменная разность потенциалов вызывает переменный ток.

С помощью водяных аналогий можно объяснить и другие явления в электрической цепи, хоть и не все.

Принципы измерения тока

Включение амперметра.

В отличие от вольтметра, амперметр всегда включается последовательно с нагрузкой. При этом необходимо создать разрыв в цепи так, чтобы измеряемый ток шел через прибор. Это не всегда возможно, и всегда неудобно. Поэтому удобным приспособлением являются токовые клещи – они реагируют на магнитное поле, создаваемое при прохождении зарядов через проводник. Если они имеются у тестера, разрывать цепь не нужно. Через клещи пропускается один из проводов, к которому подключена нагрузка.

Принцип измерения токовыми клещами.

По этому принципу тестеры можно разделить на два класса – одни измеряют ток посредством обычных щупов, которые включают в разрыв цепи. Другие оснащаются токоизмерительными клещами. Мультиметры первого типа для данного вида измерений имеют специальный разъем (отличный от гнезда для измерения напряжения, сопротивления и т.п.), иногда два – для разных пределов измерения. Цепи этих коннекторов часто оснащают отдельными предохранителями (в этом случае они имеют маркировку Fused).

Гнезда тестера для подключения токовых цепей на пределы 200 мА и 10 А.

Настройка и замеры переменного тока

Чтобы измерить силу переменного тока тестером, не имеющим клещей, надо переставить измерительный щуп (красный) в соответствующее гнездо, а также поставить переключатель рода работы в соответствующее напряжение. У некоторых приборов надо дополнительно выбрать род тока (переменный) – на дисплее появятся символы AC, ~ или подобные.

Тестер, подготовленный к измерению переменного тока.

Если прибор оснащен токоизмерительными клещами, щупы переставлять не надо – отдельного разъема для них нет (лучше их совсем снять на время измерения – чтоб не мешали). Надо просто поставить переключатель в соответствующее положение. Клещами надо охватить один из проводов, идущих к нагрузке. Если охватить два провода, их магнитные потоки скомпенсируют друг друга, и амперметр покажет ноль.

Измерение переменного тока клещами.

Настройка и замеры постоянного тока

Подготовка мультиметра к измерению постоянного тока не отличается от предыдущей, только надо добиться появления на дисплее символа DC (или =, или другого подобного). Перед началом измерения с помощью клещей показания тестера надо обнулить, чтобы исключить влияние сторонних магнитных полей. Эту процедуру надо выполнять, расположив клещи как можно ближе к месту предстоящего замера. Обнуляется мультиметр специальной кнопкой, обычно имеющей маркировку REL (для уточнения надо изучить инструкцию на прибор).

Читайте также

Как найти утечку тока в автомобиле мультиметром

 

Замеряем мощность на источниках питания

Мощность, потребляемая нагрузкой при неизменном напряжении, определяется током. Поэтому измерение тока при известной разности потенциалов позволяет однозначно вычислить мощность, отдаваемую источником питания. Следовательно, можно говорить о том, что мультиметром можно измерить мощность, хотя в его состав не входит ваттметр.

Блок питания

Для замера мощности надо собрать цепь из источника питания и нагрузки. В качестве источника применен импульсный блок питания на 28 ампер. В качестве нагрузки удобно применять автомобильные лампочки на 12 вольт.

Галогеновая автомобильная лампа.

Первым шагом надо точно измерить напряжение на выходе БП. Оно составляет 12,22 вольт.

Измерение выходного напряжения БП.

Дальше к БП подключается нагрузка из автомобильной галогенной лампочки, на цоколе которой указана мощность 60 ватт. В разрыв цепи включается тестер в режиме амперметра с пределом 10 ампер.

Замер силы тока в цепи нагрузки.

Замеренное значение составляет 5,14 ампер. Можно вычислить потребляемую мощность: P=U*I=12,22*5,14=62,8 Вт, что соответствует заявленному.

Автомобильный аккумулятор

С помощью амперметра можно замерить мощность потребителей, запитанных от автомобильного аккумулятора. В этом случае очень удобно пользоваться мультиметром с токовыми клещами – не надо отключать один провод от клеммы для создания разрыва.

Токовые клещи постоянного тока, готовые к замеру.

Надо включить мультиметр и установить переключатель в режим измерения тока в диапазон, соответствующий ожидаемому значению:

• для измерения пускового тока надо выбрать наибольший диапазон;
• чтобы замерить мощность отдельных потребителей, надо выбрать меньший ранг.

Клещи постоянного тока перед началом работы потребуется обнулить, нажав кнопку Rel. Потом надо выключить все нагрузки, которые можно отключить, и обхватить клещами один из проводов, подключенный к выводам батареи (можно плюсовой, можно минусовой). Амперметр покажет какое-то значение (в данном случае 2,26 ампера)

Первый замер токоизмерительными клещами.

Прибор покажет потребление нагрузками, которые отключить не удалось – автосигнализация и т.п. Далее надо включить потребителей, мощность которых надо замерить (в данном случае – фары ближнего света). Прибор покажет большее значение (в данном случае – 13,66 ампер).

Второй замер.

Отсюда можно определить прирост тока: ΔI=13,66-2,26=11,4 А. Напряжение аккумулятора под нагрузкой составило 12,3 вольта. Отсюда можно вычислить мощность, потребляемую лампами ближнего света во включенном состоянии: P= ΔI*U=11,4*12,3=140,22 ватт. Если в каждой фаре лампы одинаковые, значит, мощность каждой равна 70 ватт.

Зарядное устройства и адаптер

В качестве следующего источника питания используется сетевой адаптер ноутбука. Его выходное напряжение составляет 19 вольт, поэтому автомобильные лампочки от него использовать нельзя. В качестве нагрузки применяется лампочка накаливания на 24 вольта.

Измерение мощности, потребляемой лампой от сетевого адаптера ноутбука.

Сначала измерено напряжение на выходе БП – оно составляет 19,2 вольта. Потом собирается схема измерения с амперметром в разрыве. Измеренное значение составляет 2,04 ампера, а мощность P=U*I=19,2*2,04=39 ватт, хотя на лампочке написано 60 ватт. Расхождение связано с пониженным напряжением питания – лампа горит не в полный накал. С другой стороны, ее нить не достаточно нагревается, и ее сопротивление снижено, что несколько увеличивает потребляемую мощность. Очевидно, что первый фактор (уменьшенное напряжение) перевешивает.

Для наглядности смотрите видео.

Можно ли измерить силу тока в электрической розетке

Если начинающий электрик не до конца уяснил, что такое электрический ток, у него может возникнуть идея «измерить силу тока в розетке». Как показано выше, ток существует только в замкнутой цепи. При попытке подключить амперметр к контактам розетки, цепь замкнется через шунт (измерительный резистор) внутри мультиметра. Его сопротивление в лучшем случае составляет единицы ом, а скорее всего – десятые доли ома (чем оно меньше, тем меньшее влияние вносит амперметр в измеряемую цепь).

Подключение амперметра параллельно контактам розетки равносильно короткому замыканию (при Rшунта=0,1 Ом наибольшая сила тока КЗ может достичь 2200 А). Это может привести (в порядке возрастания негативных последствий):

1. К отключению автоматического выключателя, защищающего розетку.
2. К перегоранию внутреннего предохранителя токовой цепи тестера (придется разбирать мультиметр и менять плавкие вставки).
3. Если ни одна защита не сработает, к оплавлению изоляции проводов и даже возгоранию.

Схема электрической цепи при подключении тестера к розетке.

Меры безопасности при высоких токах

Большой ток не всегда означает высокое напряжение (хотя зачастую это так), а именно напряжение является мерой опасности при работе с электрооборудованием. Расхожее выражение «убивает не напряжение, убивает ток» не совсем верно, хотя определенная доля истины в нем есть. Поэтому главная опасность при работе с сильнотоковыми цепями (при отсутствии высокого напряжения) – это тепловое действие электрического тока.

Закон Джоуля-Ленца утверждает, что количество теплоты, которое выделяется на проводнике, тем больше, чем больше его сопротивление и чем выше ток. И если попытаться через провод с малым сечением (значит, большим сопротивлением) пропустить большой ток, нагрев может вызвать оплавление изоляции с ее возгоранием.

Оплавление и возгорание изоляции как следствие сверхтока.

Если же большой ток вызван соответствующим высоким напряжением, надо принимать обычные меры электробезопасности. Изоляция проводников не должна иметь повреждений, касание неизолированных токоведущих частей в процессе замера надо исключить. Приветствуется применение средств защиты (диэлектрических перчаток, изолированного электроинструмента и т.д.).

Померить силу тока мультиметром не намного сложнее, чем определить сопротивление или напряжение. Но данный вид замеров требует более ответственного отношения, а оно невозможно без полного понимания сути процессов и осознанности любого из действий.

Как измерить силу тока мультиметром

Измерение силы тока в цепи домашней электропроводки – важный этап определения ее характеристик. Одно из применений данного вида замера – выяснение допустимой мощности подключаемых приборов. Проще всего решить вопрос, зная, как измерить силу тока мультиметром – этот универсальный прибор есть в большинстве домов.

Содержание статьи

Тип проводки и ее параметры

В домашних условиях чаще всего приходится иметь дело с переменным током, гораздо реже – с постоянным. Обычно постоянный ток замеряется в аккумуляторах и батареях, домовая проводка всегда работает на переменном. Даже если электросеть запитана от аккумуляторов (резервный источник питания, основной при отсутствии централизованного энергоснабжения), в ней обязательно присутствует «переходник» — устройство, преобразующее постоянный ток в переменный.

Разбираясь, как измерить ток мультиметром, надо четко уяснить: для работы с постоянным током используют сегмент DCA (A-) мультиметра, для замеров переменного – сектор ACA (A~). Обозначения связаны с аббревиатурами английских терминов: direct current amperage (DCA) и alternating current amperage (ACA) – это обозначение переменного тока на мультиметре.

Обычно мультиметры позволяют замерять микротоки – до 200 мА – и более сильные (до 10А). Приборы, допускающие замеры в более мощных электросетях, имеют дополнительное гнездо для штекера (щупа) с обозначением 20А. Обычно в моделях с четырьмя разъемами два предназначены для измерения силы тока в разном диапазоне, одно – для остальных измерений (напряжение, сопротивление).

Общий (универсальный) для всех видом замеров разъем COM (COMMON) предназначен для минусового (черного) щупа мультиметра.

Таким образом, чтобы замерить ток мультиметром, необходимо включить черный щуп в разъем COM, а красный – в гнездо для проверки микротоков или обычных токов. Для розеток и выключателей регулятор прибора выставляется в сектор переменного напряжения, для аккумуляторов и батарей – постоянного. При неизвестном заранее уровне выбирается самое большое из допустимых устройством значений.

Важно: если в розетку (на выключатель) не подключено никакое энергопотребляющее устройство, электрическая цепь разомкнута и тока в ней нет!!! Замерять силу тока непосредственно в розетке или на контактах выключателя бесполезно и опасно! При этом происходит короткое замыкание.

 

Как правильно проверить ток в розетке мультиметром

Засовывать щупы в розетку к контактам фазы и ноля нельзя, для выполнения проверки необходимо подключить «нагрузку», то есть любой электроприбор.

Ниже показана схема для замера тока трансформатора, в качестве нагрузки к его контактам подключена обычная лампа накаливания. Как видно по показаниям дисплея, ток составляет 1,14 А. Важно понимать – в домовой электросети показатели выше, поэтому не стоит рисковать, напрямую «закорачивая» фазу и ноль щупами мультиметра.

Фактически для проверки выполняется такая последовательность действий:

1. отключается ток в выбранной для замеров розетке (автоматом на щитке). Проверить, подключена розетка или нет, можно с помощью замера напряжения мультиметром. Эта процедура безопасна даже под нагрузкой;
2. с розетки снимается лицевая (защитная часть) так, чтобы был прямой доступ к контактам. После этого к одному из них, например, фазному, подключается контакт через клеммник от вилки (провода) любого маломощного электроприбора – настольной лампы, например; 
3. далее, как показано на иллюстрации, также через клеммники, свободный штырек вилки (провод лампы) к одному из щупов, свободный контакт розетки – к другому.
   В большинстве современных мультиметров полярность подключения (куда подключать плюсовый щуп, куда минусовый) не важна, показания на дисплее будут одинаковыми. При перепутанной полярности рядом с цифрами появится знак «-»;
4. после выполненных подключений розетку снова включат в общедомовую цепь автоматом. После перевода выключателя лампы в положение «ON» можно проводить замер. Для разных приборов-потребителей ток будет различаться. Так, при подключении обычной лампы накаливания ток составить около половины ампера.

Как измерить силу тока мультиметром на аккумуляторе

Для маломощных аккумуляторов и батареек замер силы тока проще, чем для сети с переменным током.

Измерение силы тока мультиметром в этом случае проводится на диапазоне измерений «постоянный ток», величина выставляется с учетом маркировки аккумулятора или, при отсутствии данных, на максимально допустимое значение диапазона.

Замеры также, как и в случае с переменным током, производятся в присутствии «нагрузки», контакты подключаются параллельно.

Схема для замера тока в автомобильном аккумуляторе приводится ниже. Важно: здесь измеряется ток утечки.

Заключение

При работе с мощными энергопотребителями при замерах любого типа проводки – с постоянным или переменным током – необходима предельная осторожность и соблюдение правил безопасности. В противном случае лучшим исходом будет выход из строя мультиметра.

 

Как проверить тензодатчик с помощью мультиметра

Установите мультиметр в милливольтах постоянного тока и подключите выходные провода тензодатчика к мультиметру. Подайте напряжение 5 В или 9 В постоянного тока на провода возбуждения и поместите тестовый груз на тензодатчик. Мультиметр зарегистрирует изменение напряжения, измеренного на выходе тензодатчика.

Как проверить тензодатчик

Чтобы протестировать тензодатчик перед его использованием, вам понадобится мультиметр и источник напряжения. Измерьте сопротивление входных и выходных проводов тензодатчика, установив мультиметр в Омах. Сравните значения измерений с сертификатом калибровки от производителя, чтобы убедиться, что они точно совпадают друг с другом. Точно так же проверьте точность тензодатчика, измерив сигнал в милливольтах от входных проводов. Если к тензодатчику не приложено никакой силы, значение должно быть равно нулю. Приложите калиброванный собственный вес, как указано в сертификате калибровки, и снова сравните значения.

Как измерить выходной сигнал тензодатчика

Выход тензодатчика измеряется цифровым измерителем. Цифровой измеритель подключается к выходу тензодатчика. Он преобразует цифровые сигналы, производимые тензодатчиком, в читаемые цифровые значения. Вы также можете измерить выходной сигнал тензодатчика с помощью мультиметра. Однако мультиметр удалит выходное напряжение в милливольтах и ​​не преобразует его в силу или вес.

Как проверить сопротивление тензодатчика

Тест тензодатчика выполняется с помощью цифрового мультиметра. Цифровой мультиметр подключается между проводом положительного сигнала и проводом отрицательного сигнала тензодатчика. Выход между ними должен быть равен или значению, указанному в таблице. Это проверка выходного сопротивления тензодатчика. Теперь проверьте сигнал между положительным проводом возбуждения и отрицательным проводом возбуждения. Они должны быть равны. Это проверка входного сопротивления.

Колебание значения тензодатчика

Значения тензодатчиков могут колебаться по нескольким причинам. От физических повреждений, таких как ударная нагрузка и длительная перегрузка, до условий окружающей среды, таких как температура, влажность, попадание воды или коррозия, датчик нагрузки может давать ошибочные выходные данные. Значения измерений также будут колебаться при обрыве кабелей или коротком замыкании. Чтобы выяснить, что вызывает колебания значения тензодатчика, выполните визуальную проверку, чтобы определить место неисправности. Выполните проверку нулевого баланса, чтобы определить, не претерпел ли тензорезистор необратимую деформацию. Проверка сопротивления изоляции может также помочь вам определить, попадает ли влага внутрь тензодатчика. Кроме того, проверка сопротивления моста определит, есть ли короткое замыкание внутри тензодатчика.

Дрейф нуля тензодатчика

Дрейф нуля — это состояние, при котором измерения нуля тензодатчика изменяются случайным образом в условиях холостого хода. Также это может происходить при загрузке аппарата, и это явление называется дрейфом. Несколько причин, таких как механические ошибки, колебания напряжения возбуждения и изменения температуры, могут вызвать дрейф. Для устранения неисправности тензодатчика по дрейфу нуля важно проверить всю систему.

Отрицательное значение тензодатчика

Отрицательное показание тензодатчика возникает, когда тензодатчик находится в неправильной ориентации. Если тензодатчик перевернут, он будет давать отрицательные показания под нагрузкой. Обычно на тензодатчике есть стрелка, указывающая направление нагрузки. Весоизмерительный датчик, используемый для измерения натяжения, не будет отражать отрицательные показания, если он установлен в перевернутом положении, что приведет к ошибочным показаниям. Однако, если тензодатчик установлен правильно, а показания по-прежнему отрицательные, проверьте подключение проводов в соответствии с цветовым кодом, указанным производителем.

Перегрузка тензодатчика

Каждый тензодатчик поставляется с номинальной грузоподъемностью. Загрузка тензодатчиков сверх номинального значения приводит к перегрузке тензодатчика. Явными признаками перегрузки тензодатчика являются непостоянные показания дисплея, показания, которые не возвращаются к нулю даже после снятия нагрузки, резкое изменение нулевого баланса и т. д. Ударная перегрузка является одной из самых разрушительных среди перегрузок. Здесь вес груза изменяется в значительной степени за очень короткий промежуток времени. Большинство тензодатчиков выдерживают некоторую перегрузку, и это значение называется безопасной перегрузкой. Все, что сверх этого, может привести к необратимому повреждению.

Как пользоваться мультиметром

Авторы: Нейт

Избранное Любимый 69

Измерение тока — одно из самых сложных и важных измерений в мире встроенной электроники. Это сложно, потому что вам нужно измерять ток последовательно. Там, где напряжение измеряется путем тыкания на VCC и GND (параллельно), для измерения тока необходимо физически прервать протекание тока и включить измеритель в линию. Чтобы продемонстрировать это, мы будем использовать ту же схему, что и в разделе измерения напряжения.

Прежде всего нам понадобится дополнительный кусок провода. Как уже упоминалось, нам нужно будет физически разорвать цепь, чтобы измерить ток. Другими словами, вытяните провод VCC, идущий к резистору, добавьте провод к тому месту, где этот провод был подключен, а затем прощупайте от контакта питания на источнике питания до резистора. Это эффективно «разрывает» питание цепи. Затем мы вставляем мультиметр в линию, чтобы он мог измерять ток, когда он «протекает» через мультиметр в макетную плату.

Для этих фотографий мы схитрили и использовали зажимы из кожи аллигатора. При измерении тока часто полезно наблюдать за тем, что делает ваша система с течением времени, в течение нескольких секунд или минут. Хотя вам, возможно, захочется постоять и поднести датчики к системе, иногда проще освободить руки. Эти зонды с зажимом типа «крокодил» могут пригодиться. Обратите внимание, что почти все мультиметры имеют разъемы одинакового размера (они называются «банановыми штекерами»), поэтому, если вы находитесь в крайнем случае, вы можете использовать пробники вашего друга.

С подключенным мультиметром теперь мы можем установить циферблат в правильное положение и измерить ток. Измерение тока работает так же, как напряжение и сопротивление — вы должны получить правильный диапазон. Установите мультиметр на 200 мА и работайте оттуда. Потребляемый ток для многих макетных плат обычно не превышает 200 мА. Убедитесь, что красный щуп подключен к порту с предохранителем 200 мА. На нашем любимом мультиметре отверстие 200 мА — это тот же порт/отверстие, что и для измерения напряжения и сопротивления (порт помечен 9).0045 мАОм ). Это означает, что вы можете держать красный щуп в том же порту для измерения тока, напряжения или сопротивления. Однако, если вы подозреваете, что ваша цепь будет использовать ток около 200 мА или более, переключите пробник на сторону 10 А, просто на всякий случай. Перегрузка по току может привести к перегоранию предохранителя, а не просто к отображению перегрузки. Подробнее об этом чуть позже.

Эта схема потребляла всего 1,8 мА во время измерения, небольшой ток. Среднее значение было ближе к 2,1 мА.

Поймите, что мультиметр действует как кусок провода — теперь вы замкнули цепь, и цепь включится. Это важно, потому что с течением времени светодиод, микроконтроллер, датчик или любое другое измеряемое устройство может изменить свою потребляемую мощность (например, включение светодиода может привести к увеличению на 20 мА в секунду, а затем к уменьшению на секунду, когда он переключится). выключенный). На дисплее мультиметра вы должны увидеть мгновенные показания тока. Все мультиметры снимают показания с течением времени, а затем дают вам в среднем , так что ожидайте, что показания будут колебаться. Как правило, более дешевые счетчики усредняют более жестко и реагируют медленнее, поэтому относитесь к каждому показанию с долей скептицизма. В уме возьмите средний диапазон, например, от 7 до 8 мА при нормальных условиях 5 В (не 7,48 мА).

Как и при других измерениях, при измерении тока цвет щупов не имеет значения. Что произойдет, если мы поменяем датчики? Ничего плохого не происходит! Это просто приводит к тому, что текущее показание становится отрицательным:

Ток все еще течет через систему, вы только что изменили точку зрения, и теперь счетчик показывает отрицательное значение.