Измерение токов и напряжений: Измерение напряжения и тока. Измерение силы тока и напряжения.

Метрология и стандартизация

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

  • Реферат

    Метрология и стандартизация

    От 250 руб

  • Контрольная работа

    Метрология и стандартизация

    От 250 руб

  • Курсовая работа

    Метрология и стандартизация

    От 700 руб

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Узнать стоимость

Метроло́гия — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью; нормативная база для этого — метрологические стандарты.

Метрология состоит из трёх основных разделов:

  • Теоретическая или фундаментальная — рассматривает общие теоретические проблемы (разработка теории и проблем измерений физических величин, их единиц, методов измерений).
  • Прикладная — изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения.
  • Законодательная — устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений.

Стандартиза́ция — деятельность по разработке, опубликованию и применению стандартов, по установлению норм, правил и характеристик в целях обеспечения безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества, технической и информационной совместимости, взаимозаменяемости и качества продукции, работ и услуг в соответствии с уровнем развития науки, техники и технологии, единства измерений, экономии всех видов ресурсов, безопасности хозяйственных объектов с учётом риска возникновения природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций, обороноспособности и мобилизационной готовности страны.

Стандартизация направлена на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области посредством установления положений для всеобщего и многократного применения в отношении реально существующих или потенциальных задач.

За реализацию норм стандартизации отвечают органы стандартизации, наделенные законным правом руководить разработкой и утверждать нормативные документы и другие правила, придавая им статус стандартов.

В области промышленности стандартизация ведет к снижению себестоимости продукции, поскольку:

  • позволяет экономить время и средства за счет применения уже разработанных типовых ситуаций и объектов;
  • повышает надежность изделия или результатов расчетов, поскольку применяемые технические решения уже неоднократно проверены на практике;
  • упрощает ремонт и обслуживание изделий, так как стандартные узлы и детали — взаимозаменяемые (при условии, что сборка осуществлялась без пригоночных операций).

На нашем сайте предоставлены учебные материалы для студентов, по метрологии и стандартизации. Суммарно около

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Расчет стоимостиГарантииОтзывы

Измерения силы тока и напряжения

Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

КАТЕГОРИИ:

Археология
Биология
Генетика
География
Информатика
История
Логика
Маркетинг
Математика
Менеджмент
Механика
Педагогика
Религия
Социология
Технологии
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву



Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 10Следующая ⇒

Общие сведения. Токи и напряжения являются наиболее распространенными электрическими величинами, которые приходится измерять. Этим объясняется широкая номенклатура выпускаемых промышленностью средств измерений токов и напряжений. Выбор средства измерений может определятся совокупностью факторов: предполагаемых размером измеряемой величины, родом тока (постоянного и переменного), частотой, требуемой точностью измерения, условиями проведения эксперимента (лабораторные, цеховые, полевые и т. п.), влиянием внешних условий (температуры, магнитного поля, вибраций и т. д.) и др.

Определение значений напряжении осуществляют, как правило, прямыми измерениями; токов — кроме прямых измерений, широко используют косвенные измерения, при которых измеряется падение напряжения U на резисторе с известным сопротивлением R , включенном и цепь измеряемого тока . Значение тока находят по закону Ома: = U / R . В этом случае погрешность результата измерения определяется погрешностью измерения напряжения  и погрешностью , обусловленной отличием номинального значения сопротивления R от истинного значения сопротивления . Погрешность  может быть найдена по правилам обработки результатов наблюдения при косвенных измерениях.

Измерения токов и напряжений всегда сопровождаются погрешностью, обусловленной сопротивлением используемого средства измерений. Включение в исследуемую цепь средства измерений искажает режим этой цепи. Так, например, включение амперметра, имеющего сопротивление

RA, в цепь, изображенную на рис. 11.1, приведет к тому, что вместо тока , который протекал в этой цепи до включения амперметра, после включения амперметра пойдет ток . Погрешность тем больше, чем больше сопротивление амперметра. Аналогичная погрешность возникает при измерении напряжений. Например, в цепи, представленной на рис. 11.2, при включении вольтметра, имеющего сопротивление , для измерения напряжения между точками а и b режим цепи тоже нарушается, так как вместо напряжения , которое было в схеме до включения вольтметра, после его включения напряжение

.

Погрешность  тем больше, чем меньше сопротивление вольтметра.                                                                

           

Рисунок 11.1                                Рисунок 11.2

 

 

Косвенным показателем сопротивления средств измерений является мощность, потребляемая средством из цепи, в которой производится измерение. При протекании тока  через амперметр с сопротивлением RAмощность, потребляемая амперметром, .Мощность, потребляемая вольтметром, определяется выражением , где U — напряжение, измеряемое вольтметром;  — внутреннее сопротивление вольтметра. Следовательно, погрешность от искажения режима цепи при измерении токов и напряжений тем меньше, чем меньше мощность, потребляемая средством измерений из цепи, где производится измерение. Из средств измерений, используемых для измерений токов и напряжений, наименьшим потреблением мощности из цепи измерений обладают компенсаторы (потенциометры), электронные и цифровые приборы. Среди электромеханических приборов наименьшую мощность потребляют магнитоэлектрические и электростатические приборы. Весьма малая мощность, потребляемая из цепи измерений компенсаторами, позволяет измерять ими не только напряжения, но и ЭДС.

Диапазон измеряемых токов и напряжений весьма широк. Например, при биологических исследованиях, космических исследованиях, измерениях в вакууме необходимо измерять постоянные токи, составляющие доли фемтоампер (10-15 А), а в мощных энергетических установках, на предприятиях цветной металлургии, химической промышленности — токи, достигающие сотен килоампер. Для измерений токов и напряжений в таком широком диапазоне значений выпускаются различные средства измерений, обеспечивающие возможность измерений в определенных поддиапазонах. Средства измерений токов и напряжений делают, как правило, многопредельными. Для расширения пределов измерений тока применяют шунты и измерительные трансформаторы постоянного тока — в цепях постоянного тока и измерительные трансформаторы переменного тока — в цепях переменного тока. Для расширения пределов измерений напряжения используют делители напряжения, добавочные резисторы и измерительные трансформаторы напряжения.

 

Измерения постоянных токов и напряжений. Наивысшая точность измерений постоянных токов и напряжений определяется точностью государственных первичных эталонов единицы силы постоянного электрического тока  и единицы электродвижущей силы. Государственные первичные эталоны обеспечивают воспроизведение соответствующей единицы со средним квадратическим отклонением результата измерений (S0), не превышающим 4×10-6 для силы постоянного тока и 5×10-8 для ЭДС, при неисключенной систематической погрешности ( ), не превышающей, соответственно, 8×10-6 и 1×10-6. Из рабочих средств измерений постоянных токов и напряжений наименьшую погрешность измерений дают компенсаторы постоянного тока. Например, известны компенсаторы (потенциометры) класса точности 0, 0005, позволяющие измерять постоянные ЭДС и напряжения в диапазоне от 10 нВ до 2,1211111 В. Постоянные токи измеряют с помощью компенсаторов косвенно с использованием катушек электрического сопротивления. При использовании катушек электрического сопротивления класса точности 0,002 и компенсаторов, указанных выше, можно измерять токи с погрешностью не более ±0,0025 %.

 

Компенсаторы используют при точных измерениях постоянных токов, ЭДС и напряжений и для поверки менее точных средств измерений.

 

 

Таблица 11.1

 

Приборы, используемые при измерении постоянных токов

Верхний предел измерений, А

Наименьшая погрешность измерений, % соответствующая

Наименьший

Наибольший

Наименьшему верхнему пределу измерений

Наибольшему верхнему пределу измерений

Значению внутри диапазона измерений

Прямое включение С наружным шунтом С трансформатором постоянного тока
Цифровые 1017 10 7,5×103 - 5,0 0,7 0,01  
Электронные аналоговые 5×1010 1 - - 5,0 4,0 0,5  
Магнитоэлектрические 3×107 50 2×104   0,5 1,5 0,2  
Электромагнитные 5×103 30 - - 0,5 1,5 0,5  
Электродинамические 5×103 10 - - 0,2 0,2 0,2  

 

Наиболее распространенными средствами измерений постоянных токов и напряжений являются амперметры (микро-, милли-, килоамперметры) и вольтметры (микро-, милли-, киловольтметры), а также универсальные н комбинированные приборы (например, микровольтнаноамперметлы, нановольтамперметры и т. п.). Широко используемые средства измерений постоянных токов и напряжений представлены в табл. 11.1 и 11.2.

Для измерений весьма малых постоянных токов и напряжений применяют электрометры и фотогальванометрические приборы. В качестве примера можно указать цифровые универсальные микровольтметры-электрометры с диапазоном измерений постоянного тока от 1017 до 1013 А и сдиапа­зоном измерений тока от 1015 и до 107 А. Примером фотогальванометрических приборов является нановольтамперметры,имеющие наименьший диапазон измерений постоянных токов 0,5—0—0,5 нА и постоянных напряжений 50—0—50 нВ. При измерении малых и средних значений постоянных токов и напряжений наибольшее распространение получили цифровые и магнитоэлектрические приборы. Измерения больших постоянных токов осуществляют, как правило, магнитоэлектрическими килоамперметрами с использованием наружных шунтов, а весьма больших токов — с использованием трансформаторов постоянного тока. Для измерений больших постоянных напряжений используют магнитоэлектрические и электростатические киловольтметры. Измерения постоянных токов и напряжений можно выполнять и другими приборами (см. табл. 11.1 и 11.2).Следует иметь в виду, что электродинамические амперметры и вольтметры редко используют для технических измерений токов и напряжений в цепях постоянного тока. Их чаще применяют (наряду с цифровыми и магнитоэлектрическими приборами высоких классов точности) в качестве образцовых приборов при поверке средств измерений более низкого класса точности. В табл. 11.1 и 11.2 не указаны термоэлектрические приборы, так как применять их в цепях по­стоянного тока нецелесообразно из-за относительно большой мощности, потребляемой ими из цепи измерения.

Измерения переменных токов и напряжений. В основу измерений переменных токов и напряжений положены государственный специальный эталон, воспроизводящий силу тока 0,01 — 10 А в диапазоне частот  Гц, и государственный специальный эталон, воспроизводящий напряжение 0,1 — 10 В в диапазоне частот 20—3×107 Гц. Точность этих эталонов зависит от размера и частоты воспроизводимых величин. Среднее квадратическое отклонение результата измерений для эталона переменного тока  при неисключенной систематической погрешности . Для эталона переменного напряжения эти погрешно­сти равны, соответственно,  и .

Рабочими средствами измерений переменных токов и напряжений являются амперметры (микро-, милли-, килоамперметры), вольтметры (микро-, милли-, киловольтметры), компенсаторы переменного тока, универсальные и комбинированные приборы, а также регистрирующие приборы и электронные осциллографы.

 Таблица 11.2

 

Приборы, используемые при измерении постоянных напряжений

Верхний предел измерений, А

Наименьшая погрешность измерений, % соответствующая

Наименьший

Наибольший

Наименьшему верхнему пределу измерений

Наибольшему верхнему пределу измерений

Значению внутри диапазона измерений

Прямое включение С добавочным сопротивлением
Цифровые 2×105 103 - 1,0 5×103 2,5×103  
Электронные аналоговые 5×108 103 - 5,0 1,5 0,5  
Магнитоэлектрические 3×104 3×103 2×104 1,0 1,5 0,2  
Электростатические 30 7,5×104 - 0,5 1,5 0,5  
Электромагнитные 1,5 0,6×103 - 0,5 0,5 0,5  
Электродинамические 7,5 0,6×103 - 0,2 0,2 0,2  

 

Особенностью измерений переменных токов и напряжений является то, что они изменяются по времени. В общем случае изменяющаяся во промоин величина может быть полностью представлена мгновенными значениями в любой момент времени. Переменные во времени величины могут быть также охарактеризованы своими отдельными параметрами (например, амплитудой) или интегральными параметрами, в качестве которых используют действующее значение

                      

средневыпрямленное значение т

и среднее значение

где x( t) — изменяющаяся во времени величина. Таким образом при измерении переменных токов и напряжений могут измеряться их действующие, амплитудные, средневыпрямленные, средние и мгновенные значения. В практике электрических измерений чаще всего приходится измерять синусоидальные переменные токи и напряжения, которые обычно характеризуются действующим значением. Поэтому подавляющее большинство средств измерений переменных токов и напряжений градуируются в действующих значениях для синусоидальной формы кривой тока или напряжения.

Приборы, используемые при измерении переменных токов

Верхний предел измерений, А

Частотный диапазон, Гц

Наименьшая погреш-ность, %

Наименьший

Наибольший

Прямое включение С измерительным трансформатором тока
Цифровые 2×105 10 - 45 — 2×104 0,4  
Электронные аналоговые 105 1 - 10 — 107 0,5  
Термоэлектрические 5×103 50 102 1 — 108 1,0  
Электромагнитные 1,5×103 3×102 2×105 45 — 3×103 0,5  
Выпрямительные 2,5×105 2×102 104 30 — 2×104 1,5  
Электродинамические 5×103 2×102 6×103 45 — 4×103 0,1  

Таблица 11. 3

 

Измерения действующих значений переменных токов и напряжений осуществляют различными средствами измерений, наиболее распространенные из которых приведены в табл. 11.3 и 11.4. Сравнение этих таблиц с табл. 11.1 и 11.2 показывает, что наименьшие верхние пределы измерений переменных токов и напряжений на несколько порядков больше, чем постоянных. Это объясняется тем, что воздействия внешнего переменного магнитного поля и паразитных резистивно-емкостных связей, отмеченные выше, особенно сильно влияют при измерении переменных величин. Малые переменные токи измеряют цифровыми, электронными и выпрямительными приборами, малые переменные напряжения — электронными вольтметрами. Наиболее широкий диапазон измерений переменных токов при прямом включении средств измерений обеспечивают выпрямительные приборы. Они имеют относительно широкий диапазон и при измерении переменных напряжений. Эти приборы делают, как правило, многопредельными. Следует также учесть, что эти приборы при отключении выпрямителя используются как магнитоэлектрические приборы для измерений постоянных токов и напряжений. Благодаря такой универсальности и небольшим габаритам выпрямительные; приборы широко применяются в лабораторной и производственной практике.

Переменные токи свыше килоампера и переменные напряжения свыше киловольта измеряют с помощью наружных измерительных трансформаторов тока или напряжения электромагнитными, выпрямительными и электродинамическими приборами. Измерения высоких переменных напряжений (до 75 кВ) при прямом включении средств измерений позволяют осуществлять электростатические киловольтметры.

В наиболее широком частотном диапазоне при измерении переменных токов работают термоэлектрические и электронные приборы, а при измерении переменных напряжений — электронные и электростатические приборы. Термоэлектрические вольтметры имеют ограниченное применение из-за большой мощности, потребляемой ими из цепи измерения, поэтому в табл. 11.4 они не приведены. В наиболее узком частотном диапазоне работают электродинамические и электромагнитные приборы; Верхняя граница их частотного диапазона обычно не превышает единиц килогерц. Следует иметь в виду, что цифры, приведенный в табл. 11.3 и 11.4, характеризуют предельные возможности различных приборов. При этом нельзя однозначно связывать цифры, характеризующие верхние пределы диапазона измерений; с цифрами, характеризующими частотный диапазон. Связь между диапазоном измеряемых величин и частотным диапазоном для разных средств измерений разная. Однако можно указать общую закономерность: с увеличением значения измеряемой величины верхняя граница частотного диапазона, как правило, уменьшается.

Приборы, используемые при измерении переменных напряжений

Верхний предел измерений, А

Частотный диапазон, Гц

Наименьшая погрешность, %

Наименьший

Наибольший

Прямое включение С внешним доба-вочным сопротив-лением С измерительным трансформатором напряжения
Цифровые 0,01 103 - - 4 — 105 0,15  
Электронные аналоговые 3×106 3×102 - - 10 — 109 0,5  
Электромагнитные 0,5 6×102 7,5×102 6×105 45 — 104 0,5  
Выпрямительные 0,5 1,2×103 - 3×104 30 — 2×104 0,5  
Электростатические 30 7,5×104 - - 20 — 1,4×107 0,5  
Электродинамические 7,5 6×102 - 3×104 45 — 2×103 0,1  

Таблица 11. 4

При этом наблюдается и другая закономерность, отмеченная ранее: с увеличением частоты погрешность измерений увеличивается. Например, термоэлектрический миллиамперметр Т15 класса точности 1,0 на пределе измерений 100 мА имеет верхнюю граничную частоту 50 МГц, а на пределе 300 мА — 25 МГц. Этот же прибор допускает возможность измерений тока до 100 мА при частоте до 100 МГц и тока до 300 мА при частоте до 50 МГц с погрешностью не более ±4,0 %.

При измерениях действующих значений переменных токов и напряжений, форма кривой которых отличается от синусоидальной, возникает дополнительная погрешность. Эта погрешность минимальна у средств измерений, работающих в широкой полосе частот, при условии, что выходной сигнал этих средств определяется действующим значением входной величины. Наименее чувствительны к изменению формы кривой переменных токов и напряжений термоэлектрические, электростатические и электронные приборы.

Наиболее точные измерения действующих значений синусоидальных токов и напряжений можно осуществить электродинамическими приборами, цифровыми приборами и компенсаторами переменного тока. Однако погрешность измерений переменных токов н напряжений больше, чем постоянных. Например, компенсаторы переменного тока в области частот от 40 до 60 Гц могут измерять ЭДС и напряжения с минимальной допускаемой основной погрешностью ±0,1 %. Такую же точность в более широкой области частот могут обеспечивать электродинамические амперметры и вольтметры.

Отметим некоторые особенности измерений токов и напряжений в трехфазных цепях. В общем случае в несимметричных трехфазных цепях число необходимых средств измерений токов и напряжений соответствует числу измеряемых величин, если каждая измеряемая величина измеряется своим прибором. При измерениях в симметричных трехфазных цепях достаточно произвести измерение тока или напряжения только в одной линии (фазе), так как в этом случае все линейные (фазные) токи и напряжения равны между собой. Связь между линейными и фазными токами и напряжениями зависит от схемы включения нагрузки. Известно, что для симметричных трехфазных цепей эта связь определяется соотношениями:  и  при соединении нагрузки звездой и  и  при соединении нагрузки треугольником. В несимметричных трехфазных цепях при измерениях токов и напряжений с помощью измерительных трансформаторов можно сэкономить на количестве используемых измерительных трансформаторов. Для примера на рис. 11.3, а приведена схема измерений трех линейных токов с использованием двух измерительных трансформаторов тока, а на рис. 11.3, б — аналогичная схема измерений линейных напряжений. Эти схемы основаны на известных соотношениях для трехфазных цепей:  и . В схеме измерений токов токи  и  измеряются амперметрами А1 и А2 с учетом коэффициентов трансформации К1 и К2измерительных трансформаторов тока, т. е.  и . Амперметр А3включен таким образом, что через него течет сумма токов, т. е. . Если К1 = К2то . Так как знак «минус» означает изменение фазы тока, а показания амперметров, как известно, не зависят от фазы измеряемого тока, то, следовательно, по показанию амперметра А3 можно определить ток . Следует иметь в виду, что для правильного суммирования токов необходимо следить за правильностью включения генераторных зажимов измерительных трансформаторов. Неправильное включение генераторных зажимов одного из трансформаторов (в первичной или вторичной цепи) приведет к изменению фазы одного из суммируемых токов и результат получится неправильный. Схема для измерений линейных напряжений работает аналогично. Подобные схемы могут быть использованы для измерения фазных токов и напряжений. Для измерений токов и напряжений в трехфазных цепях можно использовать средства измерений этих величин, предназначенные для однофазных цепей. Кроме этих средств, выпускаются специальные приборы для измерения в трехфазных цепях, позволяющие более быстро и удобно выполнить необходимые измерения.

 

 

 

Рисунок 11.3

 

Измерения средневыпрямленных  и амплитудных Хтзначений синусоидальных токов и напряжений трудностей не вызывают, так как эти значения однозначно связаны сдействующим значением  синусоиды:  и . Для измерений средневыпрямленных токов и напряжений, форма кривой которых отличается от синусоидальной, нужно использовать средства измерений с выходным сигналом, определяющимся средневыпрямленным значением входной величины. К таким средствам относятся выпрямительные приборы и некоторые электронные и цифровые приборы. При градуировке этих средств в действующих значениях синусоиды измеряемое средневыпрямленное значение находят, деля показания приборов на коэффициент 1,11. Погрешность от изменения формы кривой токов и напряжений у этих приборов тем меньше, чем шире их частотный диапазон. Для измерений амплитудных значений токов и напряжений, форма кривой которых отличается от синусоидальной, нужно использовать средства измерений, выходной сигнал которых определяется амплитудным значением входной величины. К таким средствам относятся некоторые электронные приборы. При градуировке этих приборов в действующих значениях синусоиды измеряемое амплитудное значение находят, умножая показания приборов на коэффициент . Для измерений амплитуд импульсных токов и напряжений применяют импульсные электронные приборы.

Среднее значение переменного тока или напряжения характеризует постоянную составляющую, содержащуюся в измеряемом токе или напряжении. Для измерений средних значений переменных токов и напряжений обычно применяют магнитоэлектрические приборы.

Мгновенные значения переменных токов и напряжений измеряют регистрирующими приборами и электронными осциллографами.

Следует иметь в виду, что по мгновенным значениям можно определить и другие значения токов и напряжений (средние, средневыпрямленные, действующие, амплитудный).

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒


Читайте также:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману



Последнее изменение этой страницы: 2021-05-12; просмотров: 64; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia. su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь — 161.97.168.212 (0.02 с.)

Как измерить напряжение и ток

Как измерить напряжение и ток:?

Напряжение и ток являются важными электрическими величинами. Для измерения нам нужен специальный тип измерителя.. давайте посмотрим, как измерить напряжение и ток в электрической цепи

Измерение напряжения:

Прибор для измерения напряжения называется вольтметром. Если вы хотите измерить напряжение на компоненте, вам следует подключить вольтметр к измеряемым компонентам. Вольтметр обозначен маленьким кружком со стрелкой, указывающей на цифры.

Пример: обратитесь к диаграмме, я хочу измерить напряжение на сопротивлении R, затем мне нужно подключить вольтметр к сопротивлению, точка A и B. Напряжение — это электрический потенциал или свойство электрического давления, поэтому для измерения напряжение на любых компонентах, вы не хотите отключать компоненты от цепи. Полярность клемм вольтметра и полярность измеряемого компонента должны совпадать.

т.е. Рассмотрим схему ниже. Если точка A является плюсовой клеммой, а точка B отрицательной клеммой, это означает, что красная клемма вольтметра (обычно красная считается положительной для вольтметра) должна быть в точке A, а черная клемма (обычно черная считается отрицательной) терминал) должен быть в B. Напряжение будет отображаться на вольтметре после завершения всех мероприятий.
[wp_ad_camp_1]

Примечание 1 Измерение напряжения : Перед измерением напряжения убедитесь в характере напряжения (напряжение переменного или постоянного тока). Нам нужны различные типы вольтметров, чтобы измерять различные типы напряжения…

Примечание 2 Измерение напряжения : Помните об измерении высокого напряжения, для измерения высокого напряжения нам нужно специальное оборудование.

Примечание 3 Измерение напряжения: Соблюдайте меры предосторожности.

Также с помощью вольтметра мы не можем измерить ток, протекающий в цепи.

Измерение тока:

Прибор для измерения тока называется амперметром. Чтобы измерить ток, протекающий в резисторе, катушке индуктивности или любых компонентах, компоненты должны быть отключены, а амперметр должен быть подключен последовательно с этим компонентом. Из-за тока течет имущество (поток шаров). Чтобы измерить ток, вы не хотите заботиться о полярности. Также с помощью амперметра мы не можем измерить напряжение в цепи.

Ключевые точки для измерения тока:

  1. Амперметр должен подключаться последовательно с нагрузкой (для измерения)
  2. Учитывая максимальный ток, который может протекать через цепь, можно увеличить диапазон амперметра для лучшего результата.

Пример:
[wp_ad_camp_1]
Рассмотрим приведенную выше схему, просто откройте клемму A и подключите амперметр. Подсоедините клемму А к одной клемме амперметра, а другую к сопротивлению R. Измеренное показание отобразится на дисплее измерителя. Вместо A вы также можете открыть клемму B нагрузки (либо A, либо B), что даст тот же результат.

Примечание: Мультиметр — это устройство, которое используется для измерения переменного напряжения, переменного тока и постоянного напряжения, постоянного тока с помощью одного и того же измерителя, выбрав DC AC.

 

 

Измерение тока и напряжения — HomoFaciens



Новости Проэкт Технологии РобоСпатиум Делать вклад Предметный указатель Скачать Ответы Игры Советы по покупкам Контакт


<<< Температура         Осциллограф >>>

Видео о цифровых мультиметрах


Функции

Цифровые мультиметры сочетают в себе несколько измерительных функций в одном устройстве; обычно эти приборы предназначены для измерения сопротивления, тока и напряжения.

Измерение сопротивления

Рисунок 1:
Цифровой мультиметр измеряет сопротивление, пропуская постоянный ток через тестируемое устройство и масштабируя отображаемое падение напряжения до соответствующего значения сопротивления. Величина тока зависит от набранного диапазона измерения. Чем выше диапазон, тем меньший ток проходит через тестируемое устройство, потому что в противном случае потребовалось бы высокое напряжение для генерации большого тока через устройство с высоким сопротивлением. Для измерения сопротивления необходима электрическая энергия, которая подается от внутренней батареи мультиметра.
Какой кабель подключен к положительной или отрицательной клемме внутренней батареи, зависит от используемого мультиметра. Сопротивление таких устройств, как диоды, зависит от полярности приложенного напряжения и, следовательно, от расположения измерительных проводов, в то время как при проверке омических резисторов это не имеет значения.
Если установлено измерение сопротивления 2 кОм, мультиметр, использованный в видео, может показывать падение напряжения на диоде со смещением в прямом направлении. Черный щуп должен быть подключен к катоду тестируемого диода, а красный щуп – к аноду. Если подключение обратное, отображается одна 1.
Особым видом измерения сопротивления является проверка непрерывности. Если выбрана эта функция, встроенный зуммер звучит всякий раз, когда сопротивление меньше 1,5 кОм, поэтому измерение можно выполнять, не глядя на дисплей. Эта функция полезна при проверке трансформаторов или обмоток электродвигателя.
Никогда не выполняйте измерения сопротивления в цепях под напряжением! Во-первых, обнаруженное значение будет искажено из-за напряжения, подаваемого на мультиметр, а во-вторых, могут быть повреждены устройства схемы или мультиметр. Неправильная полярность может привести к повреждению интегральных схем (например, операционных усилителей, микроконтроллеров)!
Если настроено измерение сопротивления, мультиметр также называется омметр .

Измерение напряжения

Рисунок 2:
При использовании мультиметра с поворотным переключателем, установленным на измерение напряжения, устройство также называется вольтметр . Напряжение всегда измеряется между двумя точками в системе. Обычно в качестве одной из точек используется общий опорный потенциал, такой как заземление системы, и черный щуп подключается к этой точке. Мультиметр показывает разность потенциалов между контрольной точкой и потенциалом на конце красного щупа. При измерении напряжения вы должны знать, является ли оно напряжением постоянного или переменного тока. Расположение измерительных проводов имеет значение при регистрации напряжения постоянного тока. Отображаемое значение мультиметра является отрицательным всякий раз, когда красный щуп подключен к более низкому потенциалу (отрицательная клемма). Обычно черный щуп подключается к отрицательной клемме, а красный щуп используется для индикации разности потенциалов в нескольких точках на плате или в электрической цепи. Разность потенциалов можно обнаружить не только на источнике напряжения, но и на устройстве в электрической цепи. Для этого мультиметр должен быть подключен параллельно тестируемому устройству.

Измерение тока

Рисунок 3:
При использовании мультиметра с поворотным переключателем, установленным на измерение тока, устройство также называется Амперметр . В принципе измерение тока является измерением напряжения. Ток проходит через резистор точно известного сопротивления, и обнаруженное падение напряжения на устройстве масштабируется до соответствующего значения тока. Чем выше ток, тем ниже должно стать сопротивление считывания, так как сопротивление, в свою очередь, влияет на измерение, как мы увидим позже. Для измерений выше 200 мА между средним и левым разъемом мультиметра помещается проволочная перемычка. Этот особый путь с низким сопротивлением называется 9.0011 шунтирующий резистор . Конструкция позволяет току обходить крошечные контакты поворотного переключателя. Эти тонкие ленточные проводники не выдержат токов свыше одного ампера.

Рисунок 4:
Чтобы иметь возможность измерять токи, мультиметр должен быть включен последовательно с устройством или цепью, которые необходимо обнаружить. Цепь должна быть разомкнута, чтобы вставить мультиметр. Как и при измерении сопротивления и напряжения, определение тока должно начинаться с максимально возможного диапазона. Таким образом, поворотный переключатель должен быть установлен на диапазон 10 А, а красный измерительный провод должен быть подключен к левому разъему, чтобы включить сильноточный шунт. Если обнаруженный ток ниже 200 мА, вы можете перейти к более низкому диапазону. Чтобы включить нижний диапазон, тестируемая цепь должна быть отключена от источника напряжения, красный измерительный провод должен быть снова вставлен в правый разъем, а поворотный переключатель должен быть установлен на диапазон 200 мА. При измерении тока перед поворотом поворотного переключателя следует отключить проверяемую цепь от источника питания. Во время процедуры переключения ток, протекающий через поворотный переключатель мультиметра, прерывается на короткий промежуток времени, что может вызвать пики высокого напряжения на переключающих контактах, если в тестируемой цепи установлены катушки индуктивности.

Внимание!

Что может пойти не так, то пойдет не так! Некоторые вещи, которые следует учитывать при работе с цифровым мультиметром:

Рисунок 5:
1.) Напряжения выше 50 В обычно могут вызвать протекание опасного тока через человека, касающегося неизолированных кабелей цепи! Умножители напряжения или индуктивные устройства (электродвигатели, катушки индуктивности) могут создавать опасные напряжения, даже если цепь подключена к источнику питания с напряжением менее 50 В!

Рисунок 6:
2.) Переключите переключатель диапазона на соответствующую функцию (напряжение, ток или сопротивление) ПЕРЕД подключением мультиметра к тестируемой цепи. Устройства тестовой схемы или мультиметр могут быть повреждены при изменении функции с подключенным мультиметром. При переключении на измерение сопротивления мультиметр подключает измерительные провода к внутреннему источнику напряжения. Подробности смотрите в описании выше.

Рис. 7:
3.) При переключении на измерение тока внутреннее сопротивление мультиметра очень низкое, поэтому существует опасность короткого замыкания тестируемой цепи! Всякий раз, когда включен сильноточный шунт (красный щуп подключен к разъему 10А), мультиметр не защищен от больших токов!
4.) Если измеряемое значение заранее неизвестно, установите переключатель диапазона в самое верхнее положение диапазона и уменьшайте его до тех пор, пока не будет получено наилучшее разрешение.

Внутреннее сопротивление

Чтобы обеспечить определение напряжения, аналого-цифровой преобразователь цифрового мультиметра должен быть подключен параллельно к тестируемой цепи или устройству в зависимости от тока, протекающего через этот измерительный прибор. Величина тока зависит от падения напряжения на мультиметре и внутреннего сопротивления аналого-цифрового преобразователя. Чем ниже внутреннее сопротивление мультиметра, тем выше (нежелательный) ток, протекающий через прибор, поэтому внутреннее сопротивление мультиметра должно быть высоким, если он настроен на работу с вольтметром.
При измерении тока мультиметр подключается последовательно к тестируемой цепи или устройству. Ток проходит через резистор точно известного сопротивления, и обнаруженное падение напряжения на устройстве масштабируется до соответствующего значения тока. Внутреннее сопротивление должно быть низким при работе амперметра.
При переключении одного мультиметра на измерение сопротивления, а второго, который является тестируемым мультиметром, на измерение напряжения соответственно тока, мы можем напрямую определить внутреннее сопротивление второго мультиметра. В видео были зафиксированы следующие значения:
Функция/диапазон Сопротивление Примечание
Напряжение постоянного тока 600В 1002 кОм *(1±12)
Напряжение постоянного тока 200 В 1009 кОм *(1±12)
Напряжение постоянного тока 20 В 1002 кОм *(1±12)
Напряжение постоянного тока 2 В 1005 кОм *(1±12)
Напряжение постоянного тока 200 мВ 1004 кОм *(1±12) Значительное отклонение от значения, обнаруженного косвенно (см. ниже).
Постоянный ток 200 мА 1,5 Ом *(1±0,3)
Постоянный ток 20 мА 10,6 Ом *(1±0,4)
Постоянный ток 2 мА 100,6 Ом * (1 ± 0,8)

Рисунок 8:
Используя три мультиметра, можно определить внутреннее сопротивление тестируемого мультиметра путем измерения падения напряжения и тока, протекающего через устройство. Результаты серии испытаний, записанные на видео, приведены в таблице ниже:

Диапазон / функция Напряжение Текущий Сопротивление
(рассчитано)
Примечание
Напряжение постоянного тока 600В 11,50 В * (1 ± 0,08) 0,012 мА * (1 ± 0,002) 958 кОм
Напряжение постоянного тока 200 В 11,50 В * (1 ± 0,08) 0,011 мА * (1 ± 0,002) 1045 кОм
Напряжение постоянного тока 20 В 11,50 В * (1 ± 0,08) 0,011 мА * (1 ± 0,002) 1045 кОм
Напряжение постоянного тока 2 В 11,50 В * (1 ± 0,08) 0,012 мА * (1 ± 0,002) 958 кОм
Напряжение постоянного тока 200 мВ 11,50 В * (1 ± 0,08) 0,019 мА * (1 ± 0,002) 605 кОм Значительное отклонение от непосредственно обнаруженного значения (см. выше).
Постоянный ток 200 мА 0,017 В * (1 ± 0,002) 13,68 мА * (1 ± 0,09) 1,2 Ом Используйте диапазон 200 мВ, чтобы получить более высокую точность.
Постоянный ток 20 мА 0,141 мВ * (1 ± 0,003) 13,68 мА * (1 ± 0,09) 10,3 Ом Используйте диапазон 200 мВ, чтобы получить более высокую точность.
Постоянный ток 2 мА 1,376 В * (1 ± 0,009) 13,68 мА * (1 ± 0,09) 100,6 Ом

Внутреннее сопротивление, когда установлена ​​функция постоянного напряжения, составляет около 1 МОм, поэтому через измерительный прибор протекает ток 0,001 мА на вольт. При определении падения напряжения на высокоомных устройствах с помощью мультиметра на проверяемую цепь всегда влияет ток, протекающий через прибор:
Рисунок 9:
Нарисованная здесь схема состоит из делителя напряжения и батареи:
. U Бат = 12В
R 1 = 1 МОм
R 2 = 220Kω

Для падения напряжения на двух резисторах:

и

для U 2 Мы получаем уравнение (1):

с аккумуляторным вольтаж 12V 12V. получаем 2,16В на R 2 и 90,84 В через R 1 . Чтобы можно было определить падение напряжения на R 1 , мультиметр должен быть включен параллельно этому устройству. Тип мультиметра, использованного в видео, имеет внутреннее сопротивление 1 МОм при настройке на измерение напряжения, по чему мы получаем эквивалентную схему:

Рисунок 10:
Суммарное сопротивление R 1 и R В вычисляем по [3. 12]:

Получаем 500кОм для R X , и подставив это значение в уравнение (1), мы получим падение напряжения 3,67 В на R 2 и всего 8,33 В на R X . При включении мультиметра параллельно верхнему резистору общее сопротивление R 2 (220кОм) и мультиметра (1МОм) составляет 180кОм. Обнаруженное падение напряжения на R 2 составляет всего 1,83 В. Согласно измерениям, общее напряжение U 1 + U 2 составляет всего 10,16 В, что на 1,84 В ниже выходного напряжения батареи. Измерение явно манипулирует тестируемой цепью!

Аналогичная проблема возникает при измерении тока:

Рисунок 11:
Напряжение питания: 3,3 В
R1 = 180 Ом
R2 = 100 Ом
R3 = 2 кОм

Ток, протекающий через R 1 , тем больше, чем меньше сопротивление R 1 по отношению к сопротивлению R 2 :

Общее сопротивление R 1 и R 2 составляют 64 Ом, из чего мы получаем падение напряжения 0,10 В на резисторах R1 и R2, используя уравнение (1). Для тока через R 1 получаем I 1 = 0,10 В / 180 Ом = 0,556 мА, а для тока через R 2 I 2 = 1 мА. Если амперметр подключить последовательно к R 1 , что позволяет измерять ток, общее сопротивление этой ветви цепи увеличивается. Суммарное сопротивление амперметра (100 Ом) и R 1 (180 Ом) равно 280 Ом. Падение напряжения на R 1 и амперметр (что идентично падению напряжения на R 2 ) увеличивается до 0,12В, но ток, протекающий через R 1 и т.д. через амперметр, уменьшается всего до I 1 = 0,12 В / (180 Ом + 100 Ом) = 0,42 мА. Измерение тока также влияет на тестируемую цепь!

Точность

Как объяснялось в главе об ошибках наблюдений, всегда следует учитывать пределы погрешности измерительных приборов. Для используемых в видео мультиметров получаем:

Рисунок 12:

Напряжение постоянного тока
Диапазон Разрешение Точность
200 мВ 0,1 мВ ±0,5% ±2 цифры
0,001 В ±0,5% ±2 цифры
20В 0,01 В ±0,5% ±2 цифры
200В 0,1 В ±0,5% ±2 цифры
600В ±0,8% ±2 цифры
постоянный ток
Диапазон Разрешение Точность
2 мА 0,001 мА ±1% ±2 цифры
20 мА 0,01 мА ±1% ±2 цифры
200 мА 0,1 мА ±1,5% ±2 цифры
10А 0,01 А ±3% ±2 цифры
Напряжение переменного тока
Диапазон Разрешение Точность
200В 0,1 В ±1,2% ±10 цифр
600В ±1,2% ±10 цифр
Сопротивление
Диапазон Разрешение Точность
200 Ом 0,1 Ом ±0,8% ±3 цифры
2 кОм 0,001 кОм ±0,8% ±2 цифры
20 кОм 0,01 кОм ±0,8% ±2 цифры
200 кОм 0,01 кОм ±0,8% ±2 цифры
2 МОм 0,001 МОм ±1,0% ±2 цифры
Температура
Диапазон Разрешение Точность
-20°С — 0°С 1°С ±10% ±2 цифры
0°С — 400°С 1°С ±1% ±3 цифры
400°С — 1000°С 1°С ±2%

Приведенная точность следующая:
Сначала необходимо рассчитать относительное отклонение отображаемого значения. Если выбран диапазон измерения постоянного напряжения 20 В и может быть считано напряжение 10,00 В, относительная погрешность составит 10,00 В * 0,005 = 0,05 В. К процентной ошибке необходимо добавить две цифры. Цифра , строго говоря, Наименьшая значащая цифра является наименьшим десятичным разрядом показания. В диапазоне 20 В одна цифра соответствует 0,01 В, следовательно, две цифры соответствуют 0,02 В, таким образом, общее отклонение составляет ± 0,07 В, а истинное значение находится где-то между 90,93 В и 10,07 В.
Если при использовании диапазона 600 В отображаются 10 В, младший десятичный разряд соответствует 1 В. Одна цифра равна 1В, поэтому мы должны учитывать отклонение до 2В. Суммарное отклонение составляет 10В * 0,008 + 2В = 2,08В. Истинное значение теперь между 8В и 12В. Оттуда всегда разумно переключить мультиметр на самый низкий возможный диапазон.

Измерение температуры

Рис. 13:
Как объяснялось в предыдущей главе, для измерения температуры используется термопара. Еще раз обнаруживается напряжение и масштабируется в соответствии с температурным значением. Вода со льдом имеет температуру 0°C, а температура кипящей воды 100°C, однако это значение зависит от атмосферного давления. Вы можете использовать эти две точки для калибровки датчика температуры. Согласно инструкции по эксплуатации, мультиметр, использованный в видеоролике, способен измерять температуру в диапазоне от -20 до +1000°C.

Рекомендации по покупке

Рисунок 14:
Если вы собираетесь купить цифровой мультиметр, обратите внимание на приборы с хорошим качеством сборки. Цель видеороликов состояла в том, чтобы проанализировать электрические свойства малобюджетных устройств. Хотя точность приемлемая, я заметил очень плохое механическое качество инструментов:
Чтобы заменить батарею, необходимо ослабить два винта с пластиковой резьбой и снять всю заднюю крышку. После нескольких замен резьба портится и крышка не закрывается должным образом. Кроме того, изоляция разъемов потрескалась во время использования. Оба дефекта касаются изоляции мультиметра и есть опасность для жизни при измерении высокого напряжения!
Кабели очень хрупкие, поэтому один из них треснул внутри щупа, что привело к нечетным показаниям мультиметра. Это может стать очень опасным, если вы полагаетесь на показания мультиметра, предполагая, что неизвестная цепь не подключена к источнику напряжения, но вы просто не смогли ее обнаружить.
Поворотный переключатель одного устройства не всегда правильно защелкивается, что приводит к неправильным показаниям.
Так что это очень хорошая идея потратить немного больше денег и купить инструмент хорошего качества сборки. Вы всегда получаете то, за что платите.
Для любителей точность даже малобюджетных мультиметров достаточна, так что это незначительная проблема, которую следует учитывать.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *