Як виміряти напругу змінного та постійного струму

Вимірювання напруги – для непрофесійного електрика завдання, на перший погляд, не просте, але якщо розібратися, то виявиться, що немає нічого простішого (за умови наявності спеціальних вимірювальних інструментів). Ця навичка може знадобитися як при домашньому ремонті побутових електроприладів або перевірці в однофазній або трифазній мережі змінного струму, так і при роботі з ланцюгами постійного струму: при перевірці на акумуляторі мультиметром або на генераторі автомобіля, а також на блоці живлення комп'ютера. Щоб допомогти вам розібратися з тим, як це робиться, ми вирішили написати статтю про те, як виміряти напругу змінного та постійного струму.

Чим вимірювати

Основним інструментом є вольтметр. Він може бути виконаний як у вигляді окремого пристрою, так і включений в багатофункціональний вимірювальний інструмент, званий цифровим мультиметром.

Цифровим, тому що даний прилад має дисплей для відображення значень вимірюваної величини і використовує цифрові схеми для вимірювань (наприклад, мікроконтролер), а не універсальну головку вимірювання як старі стрілочні прилади. Також деякі мультиметри обладнані струмовимірювальними кліщами, але використовуються і для вимірювання напруги та опору на ділянці ланцюга.

Залежно від конкретної ситуації потрібна різна точність виміру. Для домашніх цілей немає необхідності купувати дорогий і точний апарат, тому домашні майстри часто користуються дешевим китайським мультиметром (наприклад, найпопулярніші моделі DT838 або DT830).

Універсальні вимірювальні прилади часто називають "тестер"

Для професійних цілей у лабораторіях та ремонтних майстернях користуються найбільш точним та складним приладом – осцилографом. Найбільш популярними моделями цих пристроїв є радянські с1-94 та с1-65, а також російський апарат ads 2061m та зарубіжні типу hantek та інших.

Радянські майстри зазвичай користувалися стрілочним тестером чи «кішкою».

Цішка – прилад Ц20, радянський мультиметр, призначений для вимірювання під навантаженням напруги в мережі постійного та змінного струму до 600В, сили постійного струму до 750 мА та опору до 500кОм. Також застосовують прилади Ц4313, Ц4353. Виміри, які виробляють дані прилади – теж досить точні, тому деякі електрики і радіоаматори користуються ним і донині.

Як виміряти напругу мультиметром

Почнемо з основ. Будь-яким приладом і в будь-якому випадку вольтметр підключається паралельно до елемента, на якому вимірюють напругу. Будь-який мультиметр у режимі вимірювання напруги – це вольтметр. Послідовно підключають лише амперметр при вимірі сили струму.

У дешевих мультиметрах (і у багатьох дорогих) є 3 або 4 роз'єми для підключення щупів, зазвичай це:

  • COM - загальний, зазвичай чорного кольору і в нього завжди вставляють щуп (відповідно також чорний);
  • VΩmA – для вимірювання напруги, опору, перевірки діодів або струму малої величини (до 200 мА), зазвичай червоного кольору;
  • 10А (20А) – вимірювання струму великої величини.

На малюнку нижче ви бачите найпоширенішу модель китайського мультиметра (DT-830 або просто 830-й). Стрілки показують роз'єми для підключення щупів, а зеленим кольором виділено роз'єм, в який потрібно вставити червоний щуп якщо ви хочете виміряти напругу.

Для того щоб виміряти напругу в ланцюзі, необхідно зробити кілька маніпуляцій з приладом. Для початку потрібно визначиться з видом напруги: постійне (DC або знак =) або змінне (AC або знак ~) і встановити перемикач у потрібне положення.

Далі виставити тим самим перемикачем межу виміру. Якщо на приладі він менший, ніж вимірювана величина, то провести вимір не вийде.

Тому перший вимір роблять з максимальної межі, поступово знижуючи його до отримання значення потрібної розмірності. Наприклад, якщо ви не знаєте яку напругу в ланцюзі, ставте максимальну межу, на наведеному фото — 1000 Вольт, проведіть вимір, якщо на екрані показало «12 Вольт», то зменште межу до 20В, щоб дізнатися точне значення до десятих або сотих часток.

Деякі пристрої автоматично визначають межу та вид напруги, тому перемикання не потрібне.

Підключення приладу до ланцюга здійснюється за допомогою щупів: один (червоний) до плюса (або фази), другий (чорний) до мінуса (або нуля). Якщо щупи підключені у зворотній послідовності — чорний до плюсу, а червоний до мінусу, значення на дисплеї буде з мінусом.

Приклади вимірів

Вимір напруги може знадобитися при безлічі ситуацій, як у побуті, так і у виробництві. Розглянемо найпоширеніші їх.

У побутовій мережі

Мультиметром в розетці 220В проводять вимірювання, коли необхідно зрозуміти, чи є стрибки напруги і наскільки реальне значення відрізняється від стандартного. Відхилення значень часто бувають у нестабільних мережах, особливо у невеликих містах та селищах. А всім відомо, що стрибки напруги негативно позначаються на електричних приладах та устаткуванні та можуть призвести до виходу їх з ладу.

Ще це роблять виявлення обриву і розімкнутого ланцюга при усуненні різних несправностей мережі (якщо ланцюг розірвано - напруга буде 0 або близько до нього) або для визначення фази. Пошук фази роблять щодо землі чи нуля, тобто замикаючи один щуп контакт заземлення, а другий по черзі контакти в розетці.

Знаючи напругу та силу струму в мережі, можна обчислити споживану потужність. Для цього використовується формула:

P=U×I

В автомобілі

Для виявлення несправностей акумуляторної батареї, генератора автомобіля, якоря стартера або котушки запалення, а також ділянки електричного ланцюга потрібно знати значення напруги, тому тут також важливим є пошук значення вольтметром або мультиметром. Така необхідність виникає досить часто у вітчизняних автомобілях (наприклад, ваз 2114, ваз 2107), але нерідко це потрібно зробити і в імпортних моделях.

Іноді виникає необхідність перевірки напруги лінійного виходу магнітоли або підсилювача автомобіля для діагностики правильності роботи. Цим зазвичай займаються професійні автомобільні електрики. Вони знають, що в залежності від моделі магнітоли значення на виході може досягати від 200 до 5000 міліВольт, точні дані зазвичай вказані в паспорті пристрою.

Продзвонювання датчиків (наприклад, дмрв - датчик масової витрати повітря) та діагностика правильності їх роботи теж проводиться за допомогою мультиметра. Для цього при запущеному двигуні підключають мультиметр до датчика і порівнюють показання приладу з номінальними значеннями технічних характеристик відповідного датчика.

У виробничих цілях

У виробничих цілях виміру виробляють професійними приладами: цифровим осцилографом. Значення цього приладу отримують шляхом вивчення форми сигналу на його дисплеї. Це роблять на промислових підприємствах при діагностиці правильної роботи обладнання або продукції, що випускається, в радіоаматорській практиці при налагодженні та налаштуванні схем і в майстернях з ремонту електроніки.

Оцінка вимірюваної величини відбувається або за допомогою курсорних вимірювань - курсор встановлюється на певну точку в осцилограмі та на дисплеї виводяться необхідні величини.

Але це доступно тільки в цифрових осцилографах, в аналогових моделях з електронно-променевою трубкою на екрані є лише координатна сітка, залежно від встановленого посилення «вольт/поділ», кількість вольт вважають клітинами цієї сітки.

В інших сферах виробництва, наприклад, у будівництві, може виникнути необхідність ремонту різних приладів. Наприклад, вивчення холостого ходу зварювального інвертора може допомогти у його ремонті, оцінка значення напруги батарейки шуруповерта може сказати про її ємність та знос.

У комп'ютерах

Оцінка правильної роботи ЮСБ портів комп'ютера чи зарядного пристрою необхідна у тому, щоб знати дійсне значення напруги на виході. Це важливо для дорогих і чутливих гаджетів, заряджання телефону або заряджання ноутбука (для їх правильної зарядки та довговічності).

Також вольтметр можна виміряти напругу в блоці живлення, а приладом, що вимірює силу струму (амперметром) виміряти значення струму. Мультиметром можна виявити відсутність напруги в комп'ютерних ланцюгах, наприклад, якщо немає мінуса, то не буде і напруги.

В окремих випадках при ремонті комп'ютерного обладнання перевіряють напругу на оперативній пам'яті (ддр2, ддр3), жорсткого диска, шлейфу дисплея або живлення.

Також при ремонті мікросхем комп'ютера (і не тільки, наприклад, на ардуїно) приладом тестують напругу конденсатора, резистора, полюси джерела струму, напругу стабілізації стабілітрона та інше. Всі ці виміри вимагають певних знань та навичок, тому виробляються професійними ремонтниками пристроїв.

Ось ми і розібралися в тому, як проводиться вимірювання напруги постійного та змінного струму. Зробити це дуже просто. Вольтметр або мультиметр завжди підключають до ланцюга паралельно. При послідовному підключенні цього зробити не вдасться, тому що у вольтметрів великий внутрішній опір і через нього просто не протікатиме струм.

Матеріали на тему:

Ви не маєте права надсилати коментарі