Как измерить напряжение переменного и постоянного тока

Как измерить напряжение переменного и постоянного тока

Способы измерения напряжения постоянного и переменного тока. Чем измерять напряжение и как это правильно делать. Примеры измерения напряжения в разных условиях.

Измерение напряжения – для непрофессионального электрика задача, на первый взгляд не простая, но если разобраться, то окажется, что нет ничего проще (при условии наличия специальных измерительных инструментов). Данный навык может понадобиться как при домашнем ремонте бытовых электроприборов или проверке в однофазной или в трехфазной сети переменного тока, так и при работе с цепями постоянного тока: при проверке на аккумуляторе мультиметром или на генераторе автомобиля, а также на блоке питания компьютера. Чтобы помочь вам разобраться с тем, как это делается, мы решили написать статью о том, как измерить напряжение переменного и постоянного тока.

Сопротивление у идеального вольтметра равно бесконечности. Но это у идеального, у реального оно значительно меньше, но все еще очень высоко. Поэтому при подключении измерительного прибора в цепь последовательно его показания не будут иметь ничего общего с правдой, а его внутреннее сопротивление окажет существенное влияние на электрическую цепь (практически разрыв цепи из-за большого внутреннего сопротивления).

Вольтметр всегда подключается параллельно цепи, так что падение напряжения на измерительном приборе никак не влияет на работу электрической цепи. Также если измерительный прибор является многопредельным (например 3, 15, 75 и 150 В), при переключении предела последовательно катушке измерения вводится добавочное сопротивление (как правило оно уже установлено в корпусе прибора, но стоит уточнить это в техпаспорте), которое предохраняет измерительную катушку электрического прибора от токов выше номинального и обеспечивают точность измерения.

Вольтметр. Виды. Устройство. Работа. Применение. Особенности

Вольтметр – измерительный прибор для считывания уровня электрического напряжения. Он подключается параллельно нагрузке или непосредственно к источнику напряжения (U). Единица измерения напряжения — Вольт (V). Прибор имеет большое сопротивление. Чем оно больше, тем он лучше и точнее. Это снижает воздействие на измеряемую цепь, и дает возможность считать данные о напряжении с минимальной погрешностью.

Разновидности по предназначению
По предназначению приборы могут быть:
  • Постоянного напряжения.
  • Переменного напряжения.
  • Импульсной чувствительности.
  • Фазовые.
  • Селективного поиска частот.
  • Универсальные.
Постоянного напряжения

Вольтметр постоянного напряжения имеет маркировку В2. Он применяется в сетях с постоянным током. Обычно такие приборы используют как тестер для различного оборудования, а также автомобильной проводки.

Переменного напряжения

Приборы переменного напряжения имеют маркировку В3. Он используется в сетях соответствующего тока. Прибор преобразовывает переменные параметры в постоянные, на выходе проводится усиление сигнала, который поступает на измерительный механизм. Фактически внутри, устройство для переменных сетей, соответствует прибору постоянного тока, но перед этим имеет специальную систему для преобразования параметров электричества.

Импульсной чувствительности

Импульсочувствительные модели маркируются обозначением В4. Они предназначены для снятия показаний коротких импульсных напряжений. Часто такие вольтметры применяют для поиска импульсных помех. Иными словами, с помощью данного прибора можно выявить, на каком участке электрической цепи присутствует слабый контакт. Благодаря этому свойству импульсные блоки применяют при тестировании электропроводки автомобилей, микросхем и т.д.

Фазовые

Фазовые аппараты маркируются как В5. Приборы предназначены для снятия измерений квадратурных составляющих первой гармоники. Принцип действия таких измерителей заключается в том, что они оснащаются двумя чувствительными зонами. Прибор снимает два показания. Первоначальная фаза устройством воспринимается как ноль. Такие приборы практически не востребованы, поскольку в быту являются ненужными.

Селективного поиска частот

Измерительные приборы селективного поиска частот имеют на корпусе обозначение В6. Они одни из самых габаритных. Вольтметры этого типа могут выделять гармонические составляющие сложных сигналов. Фактически их конструкция имеет много общего с радиоприемниками, которые ловят частоты сигналов.

Универсальные

Универсальные измерители являются многофункциональным устройством, которое позволяет снимать показатель напряжение в любых электрических сетях. На корпусе таких приборов стоит маркировка В7. Зачастую в комплекте с такими устройствами идут наборы шунтов для проведения безопасного подключения.

Разновидности по внешним параметрам
По внешним параметрам измерители разделяют на три категории:
  • Переносные.
  • Стационарные.
  • Щитовые.

Переносные вольтметры являются полностью автономными. Они отличаются небольшими размерами, весом и удобным корпусом для транспортировки. Мультиметр или тестер считаются одной из разновидностей переносных вольтметров. Зачастую такие приборы оснащаются двумя электродами для снятия показаний электрической цепи без необходимости закрепления прищепками или крокодилами.

Стационарные вольтметры являются более тяжелыми. Они обычно устанавливаются в сложное электрическое оборудование. Такие приборы более чувствительные, поэтому отличаются повышенными габаритами. Их устанавливают на производственных объектах, где постоянно требуется контролировать состояние электросети, которая поддерживает работу холодильных установок, нагревательных элементов, систем кондиционирования и пр. Особенно они важны, если идет питание от генератора.

Щитовые вольтметры имеют много общего со стационарными, поскольку их нельзя переносить. Они зачастую имеют более компактный корпус, чем стационарные, но все-таки крупнее переносных вольтметров. Обычно их устанавливают в щитовые шкафы.

Принцип действия

По принципу действия вольтметры, как и любые другие приборы, предназначенные для изменения параметров электрической цепи, бывают электронными и механическими. Способы, по которым они проводят измерения, отличаются. Сложно сказать какой принцип лучше.

Электромеханические

Электромеханические вольтметры имеют стрелку, которая закреплена на рамке с обмоткой. Рамка насаживается на ось с постоянным магнитом. При подаче напряжения создается электромагнитное поле. В результате его взаимодействия с полем постоянного магнита, рамка начинает отклоняться вместе со стрелкой, которая указывает на шкалу.

Такие приборы могут иметь различную чувствительность, которая выражается коэффициентом пропорциональности между цифровым отображением угла на шкале и реальным напряжением. Для того чтобы предотвратить колебания стрелки на шкале, и снять точные показания применяется индукционный демпфер. Обычно его делают из алюминиевой пластины, которая также крепится на оси и передвигается вместе со стрелкой. Создаваемые электромагнитные завихрения контактируют с пластиной, подобно парусу и ветру. Это притормаживает колебания стрелки. Также бывает воздушный демпфер, который состоит из механизма из поршня и цилиндра. При колебаниях стрелки они придерживают ее, не допуская сильных скачков. Проводится обычное затормаживание поршнем, зафиксированным в цилиндре.

Также внутри электромеханических вольтметров имеется система противовесов в виде грузиков устанавливаемых на стрелку. Они не допускают ее отклонение под влиянием силы тяжести. Благодаря этому устройство дает точные показатели вне зависимости от угла наклона при проведении измерения. Подвижные части механизма вольтметра делают из твердой стали, которая не поддается истиранию. Все стержни полируются для снижения трения.

При подключении таких приборов необходимо соблюдать полярность, поскольку при неправильном соединении стрелка будет пытаться повернуться в противоположную сторону, что не позволяет специальный стопор в корпусе.

Электронные

Электронные вольтметры могут быть аналоговыми или полностью электронными. Аналоговые приборы внешне напоминают обычные механические. Они также оснащаются стрелкой, которая указывает на шкалу. Внутри них имеется компактная система преобразования входного напряжение в постоянное. Благодаря этому колебания стрелки исключаются. Специальный детектор в зависимости от уровня напряжения отклоняет стрелку под определенным углом, который и соответствует измеренному напряжению цепи.

Читайте также  Кованые кашпо для цветов

Цифровые вольтметры имеют микросхему (контроллер). На внешней панели имеется дисплей, на котором отображается напряжение в цифровом виде. Такие приборы отличаются большой точностью, компактностью, легкостью и надежностью. Точность вольтметра в первую очередь зависит от преобразователя, переводящего параметры напряжения в кодированный цифровой сигнал, который отображается на дисплее.

Как подключать вольтметр и правила пользования

В электрических схемах вольтметр отображается латинской буквой «V». Для получения точных данных прибор должен быть подключен параллельно участку цепи, на которой необходимо провести измерение напряжения. При подсоединении важно соблюсти полярность. Для непосредственной фиксации проводов прибора к проводнику он оснащается специальными зажимами или точечными электродами.

В тех случаях, если необходимо замерить напряжение источника питания, прибор подключается непосредственно к его клеммам. При этом необходимо учитывать, что для высоковольтного напряжения нельзя применять слабые вольтметры, не рассчитанные для таких параметров.

Все устройства разделяются по диапазону измерения. Существуют вольтметры, которые могут фиксировать как милливольты, так и киловольты. Бывают также модели для работы с микросхемами, так называемые микровольтметры. Они чувствительны к миллионной части вольта. Следует всегда смотреть на диапазон частоты измерения, перед тем как использовать вольтметр для снятия параметров напряжения в отдельно взятом участке электрической цепи. Применив микровольтметр вместо киловольтметра можно вызвать короткое замыкание.

Особенно важно обратить внимание, что если прибор рассчитан для постоянного тока, то его нельзя подключать к переменному, и наоборот. Если применяется универсальный вольтметр, то перед его подключением необходимо выбрать режим измерения. В случае, когда он применяется для измерения постоянного напряжение, то на панели вольтметра необходимо установить значение, например + 60В. После этого нужно уменьшать вольтаж до тех пор, пока прибор не начнет считывание. Это проводится потому, что сети постоянного тока могут иметь различные напряжения. К примеру, в военной технике – 24В, автомобилях – 12В, а в некоторых мотоциклов – 6В. В том случае, когда нужно работать с сетью переменного тока, то устанавливается показатель 220В.

Технические характеристики

Вне зависимости от того, по какому принципу работает вольтметр, его назначению и способу исполнения, все приборы имеют общие критерии оценки эффективности. На них следует обратить внимание, перед тем как начинать использовать, или покупать устройство. В первую очередь это касается точности измерения. Этот показатель характеризует соответствие тех данных, которые фиксирует прибор, с реальными параметрами напряжения.

При наличии максимального внутреннего сопротивления вольтметр любого типа будет оказывать минимальное влияние на электрическую цепь, с которой снимаются показатели. Чем выше этот показатель, тем устройство точнее.

Измерение электрических параметров

С помощью органов управления выбирают различные режимы измерений характеристик тока, таких как:

  1. Постоянное и переменное напряжение.
  2. Величина тока.
  3. Сопротивление.
  4. Прозвонка диодов.

Обратите внимание! Нужно следить за тем, чтобы щупы не были перепутаны местами, иначе прибор может выйти из строя. В лучшем случае это окончится тем, что сгорит плавкий предохранитель мультиметра. Поэтому надо постоянно следить за правильным подсоединением шнуров тестера.

Постоянное и переменное напряжение

При определении этих данных работу тестером выполняют в следующем порядке:

  • наконечник чёрного провода вставляют в гнездо «СОМ»;
  • для определения величины постоянного напряжения красный шнур соединяют с контактным проёмом «DCV»;
  • для переменного тока нужно использовать гнездо «ACV»;
  • поворотный рычаг устанавливают напротив нужного диапазона величины напряжения;
  • наконечниками касаются контактов источника тока;
  • фиксируют на экране прибора значение в цифровом выражении.

Сопротивление диодов в схеме тестера может незначительно влиять на отклонение полученного значения от реальной величины. Погрешность измерений мизерная, и точность данных вполне достаточна в бытовых условиях.

Величина тока

Для замера силы тока чёрный шнур занимает своё неизменное место в приборе, красный провод вставляют в гнездо «DC10А» или «АC20А», в зависимости от характера тока. Наконечники щупов подключают в разрыв кабельного провода. Например, в месте соединения сетевого провода и потребителя (лампочки) делают разрыв цепи и вставляют щупы тестера.

Сопротивление

Дисковый рычаг ставят в положение напротив знака «Ω». Для того чтобы измерить сопротивление электролампы, производят следующие действия:

  1. Наконечник чёрного провода подсоединяют к цоколю лампы, наконечник красного шнура приставляют к нижней клемме.
  2. Лампочка 75 Вт в исправном состоянии покажет сопротивление 52,4 Ом. Также подключают наконечники щупов к выводам различных резисторов.
  3. Если на определённом расстоянии электрической цепи на экране прибора отразится нулевое значение сопротивления, то это будет означать обрыв проводника.

Тестирование диодов

Не выводя прибор из режима измерения сопротивления, производят прозвонку диодов. К ножкам радиодетали подсоединяют наконечники тестера, меняя их местами. Такая операция нужна для определения пробоя «р-n»-перехода.

Классификация и принцип действия

Чтобы лучше понять, каким прибором измеряется напряжение и почему он так называется, стоит обратиться к физике. По определению — это сила, которая действует на электроны и заставляет их перемещаться в одном или в разных направлениях. Единица измерения — вольт.

Вольтметры используются людьми в различных сферах деятельности. Существует множество разновидностей и модификаций этого устройства. В зависимости от конструктивных особенностей и области применения, приборы для измерения электрического напряжения классифицируются по трём основным параметрам:

  1. Принцип действия. Электромеханические и электронные.
  2. Назначение. Постоянного и переменного тока, импульсные и фазочувствительные, а также селективные и универсальные.
  3. Конструкция и применение. Стационарные, переносные и щитовые.

Принцип действия электромеханических вольтметров основывается на изменении магнитного поля. Ток проходит через обмотку, что приводит к возникновению электромагнитного поля. В результате этого стрелка, насаженная на ось с постоянным магнитом, отклоняется и показывает значение электродвижущей силы (ЭДС).

Электронные приборы также могут иметь стрелку. В корпусе находится преобразователь переменного тока в постоянный, а отклонение указателя происходит под действием детектора напряжения.

Цифровые измерители отображают информацию на жидкокристаллическом дисплее. Их работа основана на микросхеме и преобразователе сигнала.

Установление типа вольтметра по названию.

Чтобы узнать тип вольтметра, не нужна его техническая документация. Так, в первой букве названия вольтметра содержится информация о типе прибора и принципе его работы. Первая буква «Д» в названии — значит, электродинамический вольтметр; «М» — магнитоэлектрический; «С» — электростатический, «Т» — термоэлектрический; «Ф, Щ» — электронный; «Э» — электромагнитный; «Ц» — вольтметр выпрямительного типа.

Название радиоизмерительных вольтметров начинается с буквы «В». За ней идет цифра, которая обозначает тип прибора, а через тире — две цифры, по которым можно установить модель вольтметра: В2, В3, В4 — приборы постоянного, переменного или импульсного тока. В5 — фазочувствительные вольтметры, В6 — селективные; В7 — универсальные.

Меры безопасности

Поскольку сам прибор имеет большое сопротивление, а в сеть он подключается параллельно, вероятность того, что при работе с ним человек получит сильный удар током, минимальна. Однако если вольтметры используются в промышленности, часто приходится иметь дело с большими значениями напряжения и других величин, характеризующих электрический ток.

Нужно быть очень осторожным, измеряя напряжение в сети посредством этого электроизмерительного прибора. Ни в коем случае нельзя прикасаться к прибору голыми руками. Избежать несчастного случая помогут перчатки из непроводящего ток материала, например, из резины.

Нельзя прикасаться к оголенным проводам, даже если уже известно, что напряжение в них не очень велико, например, Вольт или еще меньше.

Наша продукция

  • Датчики
    • Датчики температуры
    • Датчики и сигнализаторы уровня
    • Датчики температуры и влажности
  • Комплекты аппаратуры
    • Комплекты аппаратуры, шкафы автоматики
  • Регистраторы
    • Видеографические регистраторы
    • Измерители — регистраторы
  • Контроллеры и модули
    • Многоканальные преобразователи (контроллеры)
    • Модули ввода/вывода
    • Модули интерфейсные
    • Индикаторное табло
  • Вторичные приборы
    • Многофункциональные вторичные щитовые приборы Ш932.1, Ш932.2
    • Приборы одноканальные узкопрофильные Ш932.1У
    • Приборы щитовые одноканальные круглошкальные Ш932.1К
    • Вторичные щитовые приборы Ш932.1D
    • Регуляторы-сигнализаторы уровня РСУ-1, РСУ-3
    • Прибор для измерения скорости (частоты) вращения Ш932.3
    • Приборы (блоки) питания и преобразования сигналов Ш932.1/02, Ш932.1/03
    • Приборы контроля параметров трансформаторов Ш932.1ПКТ
    • Измерительные преобразователи модульные Ш932.1М1, Ш9321М2
    • Приборы для измерения постоянного тока и напряжения (ампервольтметры постоянного тока)
    • Блоки питания
    • Таймеры и счетчики
  • ПИД-регуляторы
    • Общие сведения
    • ПИД-регуляторы
  • Ех
    • Взрывозащита
    • Активные барьеры искрозащиты БИЗ-9712
    • Пассивные барьеры искрозащиты БИЗ-9712
  • Оборудование для АЭС
    • Датчики температуры
    • Преобразователи температуры и влажности
    • Датчики уровня и регуляторы-сигнализаторы уровня
    • Вторичные приборы щитовые
    • Измерители-регуляторы
    • Приборы для измерения постоянного тока и напряжения (ампервольтметры постоянного тока)
    • Видеографические регистраторы
    • Контроллеры и модули
    • Комплекты аппаратуры
  • Молниезащита
    • Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)
    • Комплексные системы молниезащиты
  • Новые изделия
    • Новые датчики
    • Новые регистраторы
    • Новые приборы
    • Новые устройства
  • Приборы
    • Оборудование для беспроводных систем
Читайте также  Соединение проводов на улице

© 2010-2019 НПФ «Сенсорика»
Почтовый адрес: 620026, Екатеринбург, а/я 84
+7 (343) 310-19-07, 365-82-20, 263-74-24

Меры безопасности

Поскольку сам прибор имеет большое сопротивление, а в сеть он подключается параллельно, вероятность того, что при работе с ним человек получит сильный удар током, минимальна. Однако если вольтметры используются в промышленности, часто приходится иметь дело с большими значениями напряжения и других величин, характеризующих электрический ток.

Нужно быть очень осторожным, измеряя напряжение в сети посредством этого электроизмерительного прибора. Ни в коем случае нельзя прикасаться к прибору голыми руками. Избежать несчастного случая помогут перчатки из непроводящего ток материала, например, из резины.

Нельзя прикасаться к оголенным проводам, даже если уже известно, что напряжение в них не очень велико, например, Вольт или еще меньше.