- Використовувані прилади
- Вимірювання напруги в мережі
- Реальні приклади вимірювання напруги
- Відео за темою
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Тускло світло від приладів освітлення або відмова пральної машини виконувати свої функціональні обов'язки свідчить про можливе падіння напруги нижче норми. У таких випадках необхідно провести вимірювання напруги, що дозволить визначити його відповідність заданому номіналу електричної мережі.
Така ж процедура проводиться при ремонті електронних приладів, де вимірюється падіння напруги на радіодеталях та окремих ділянках ланцюга. Дана процедура виконується досить легко, але без розуміння фізики процесу та особливостей проведення вимірів, людина ризикує не тільки пошкодити дороге обладнання, але й отримати електротравму, тому ми розглянемо основні принципи вимірювання.
Використовувані прилади
У кожному будинку прилад обліку електроенергії знаходиться в стані постійного вимірювання змінної напруги, але вкрай рідко ці дані де-небудь відображаються. Деякі з них підключаються безпосередньо, інші через вимірювальні трансформатори.
У практичних цілях для вимірювання рівня напруги можуть застосовуватися:
- Вольтметри;
- Мультиметри
- Осцилографи.
Вольтметр є пристроєм для перевірки різниці потенціалів. На практиці можуть зустрічатися як цифрові, так і аналогові вольтметри, на яких вимірювана напруга відображається на дисплеї або відхилення стрілки на циферблаті відповідно.
Важливими параметрами при виборі як електронного, так і стрілочного вольтметра є одиниці вимірів (мВ, В, кВ), робочий діапазон та клас точності. Однак сфера їх застосування обмежена і застосовується найчастіше для лабораторних досліджень, оскільки в побутових та виробничих потребах містити один прилад для вимірювання однієї електричної величини недоцільно.
Мультиметр або цифровий тестер є більш універсальним приладом, який може працювати з кількома параметрами: електричним струмом, опором, частотою, температурою, напругою тощо. Для вимірювання напруги мультиметр перемикається в режим вольтметра, щупи підключаються до відповідних роз'ємів. Конструктивно зустрічаються і цифрові та аналогові моделі, в деяких з них можна перемикати діапазон вимірювань, вибирати рід струму, в інших мультиметрах всі ці величини можуть підбиратися автоматично.
Осцилограф - це досить складний прилад для вимірювання різниці потенціалів, тому що в ньому на цифровому або аналоговому дисплеї виводиться крива вимірюваної величини. При цьому можна розтягнути або скоротити діапазон частот, щоб розглянути форму імпульсної напруги, тривалість імпульсів, наростання та провали в кривій функції. Тому осцилограф для вимірювання напруги застосовується в електричних ланцюгах та приладах високої точності, при виготовленні та перевірці радіодеталей тощо.д. Мало хто тримає вдома осцилограф через високу вартість та складність виконання операцій.
Вимірювання напруги в мережі
Щоб правильно виконати вимірювання напруги необхідно чітко представляти принцип та об'єкт дослідження. Тому слід зазначити, що напруга є такою електричною величиною, яка показує різницю заряду між двома електричними точками. Наприклад, якщо в одній точці заряд складе +35, а в іншій +310, то різниця між цими точками складе 310 - 35=275, це і буде напруга. Відповідно вимір напруги може проводитися тільки щодо чогось, тому використовуються відразу дві точки.
Мал. 1. Схема вимірювання напруги
Якщо говорити про падіння напруги на якомусь об'єкті або ділянці ланцюга, то вимірювання напруги проводиться щодо кінців приладу або ланцюга, точок підключення і т.д. При цьому важливо враховувати, що цифровий вольтметр або мультиметр у режимі вимірювання вважається нескінченним опором чи розривом ланцюга.
Падіння напруги можливе лише за умови протікання струму, тому підключення вольтметрів послідовно з об'єктом, що вимірювається, неприпустимо, оскільки через нього перестане протікати струм. Аналоговий або електронний вольтметр повинен підключатися тільки паралельно до вимірюваного сигналу.
З практичної точки зору слід зауважити, що аналогові моделі вимірювальних приладів мають вхідний опір 10 - 20 кОм, а сучасні мультиметри можуть похвалитися 1МОм. Так як через опір на вході у вимірювальний пристрій може протікати струм витоку, цей дільник напруги зумовлюватиме зниження точності вимірювань. Тому чим ближче опір на вході до нескінченності, тим точніший прилад ви використовуєте.
Важливо відзначити, що виміри проводяться під напругою, через що є загроза ураження електрострумом. Тому важливо дотримуватися елементарних запобіжних заходів. Далі розглянемо порядок виконання вимірювання для постійної та змінної напруги.
Постійного струму
Мал. 2. Вимірювання напруги постійного струму
Для ланцюга постійного струму розглянемо порядок вимірювання напруги за допомогою цифрового мультиметра. Для цього:
- Переведіть перемикач мультиметра в положення для постійної напруги. На панелі позначається латинською літерою V зі значком "=", знаками "+ і -" , також може позначатися абревіатурою DC.
- Виберете потрібну межу вимірювання, яка буде максимально наближена до передбачуваного номіналу, але вище за вимірюваний.
- Встановіть щупи у відповідні роз'єми - чорний до виведення COM, червоний до виводу V.
- Прикладіть щупи мультиметра одразу до двох точок – червоний до плюсу, чорний до мінуса. Якщо ви заздалегідь не знаєте положення потенціалів, і показ приладу має негативне значення, потрібно просто змінити полярність підключення.
На дисплеї ви побачите показання вольтметра, якщо значення занадто мале, переключіть ручку на меншу межу вимірювань. Прикладаючи щупи, створюйте гарне зусилля, щоб уникнути великого перехідного опору, інакше вони внесуть відчутну похибку вимірів.
Змінного струму
Мал. 3. Вимірювання змінної напруги
У ланцюгу змінного струму побутового ланцюга важливо враховувати його небезпеку через номіналу в 220/380 В. Тому при неможливості підключення мультиметра безпосередньо в процесі експлуатації, його приєднання має виконуватися при відключеній напрузі за допомогою «крокодилів».
В іншому процес вимірювання ідентичний:
- Перемкніть ручку мультиметра в положення для вимірювання змінної напруги. На панелі воно позначається як V зі значком "~" або абревіатурою AC.
- Встановіть ручкою поділ на потрібну межу за принципом найближчого більшого потенціалу щодо вимірюваного номіналу.
- Виконайте підключення щупів до відповідних висновків: чорний до висновку COM, червоний до висновку V.
- Підключіть вимірювальний прилад до потрібного пристрою, зауважте, що полярність щупів тут не має значення.
На дисплеї у вас відобразиться чинне значення різниці потенціалів, саме воно і є основним для всіх розрахунків. Але, крім цього, існує і амплітудне значення, яке більше діє на √2 рази або 1,41 рази.
Реальні приклади вимірювання напруги
Найпростішим прикладом вимірювання напруги в побутових умовах є пальчикова батарейка. У ній вам необхідно прикласти чорний щуп до виведення «-», а червоний до виведення «+», позицію перемикача встановити на 2 В постійної напруги.
Мал. 4. Приклад вимірювання напруги на батарейці
Якщо показання для батарейки 1,5 В будуть у межах від 1,6 до 1,2 В, то таке джерело живлення вважається придатним для всього обладнання, у разі зниження значень до 1 - 0,7 В від батарейки будуть запускатися імпульсні пристрої, наприклад, годинник.Якщо вольтметр покаже 0,6 і менше, розряд досяг критичного значення.
При вимірі різниці потенціалів у побутовій мережі, вам слід торкнутися щупами контактів розетки. Так як ізольована частина щупа має обмежувальне кільце, за яким розташований довгий стрижень, ви можете безпечно проникнути в розетку, не ризикуючи торкнутися струмопровідних елементів. Допустимими вважаються відхилення від номіналу на 10%, тобто від 198 до 142 В.
Також можна виміряти різницю потенціалів на виході автомобільного акумулятора або на іншому елементі ланцюга електричної проводки. Для цього чорний щуп мультиметра встановлюється на «-» клему акумулятора, а червоний на «+» клему.
Якщо акумулятор заряджений, то показання вольтметра повинні знаходитися в межах від 12 до 14 В, але зустрічаються моделі з великим розкидом. Такий вимір дозволяє діагностувати різні причини неполадок.