Как измерить силу электрического тока в цепи

Как измерить силу электрического тока в цепи?

В процессе эксплуатации различного оборудования возникает необходимость проверки основных электрических параметров его работы. Это нужно как для проверки определенных характеристик, так и для ремонтных работ. Одним из наиболее сложных и опасных измерений является определение величины токовой нагрузки. Поэтому для всех начинающих электриков будет актуально узнать, как измерить силу электрического тока в цепи правильно и безопасно.

Используемые приборы

Измерить силу тока можно различными способами, однако далеко не все из них применимы в повседневной жизни. К примеру, различные измерительные трансформаторы, подключаемые в цепь, крайне неудобно переносить по дому и даже хранить на полке в гараже. Поэтому актуальными средствами измерительной техники являются амперметры, мультиметры и клещи. Далее рассмотрим детально особенности работы и применения каждого из них.

Амперметр

Это один из наиболее простых измерительных приборов, который реагирует на изменение токовой нагрузки. С электротехнической точки зрения амперметр представляет собой нулевой или бесконечно малое сопротивление. Поэтому в случае приложения напряжения только к прибору, в нем возникнет ток короткого замыкания, из-за чего амперметр включается в цепь последовательно замеряемой нагрузке. Для наглядности стоит пояснить, что измерить силу тока в розетке нельзя, так как без нагрузки (в случае разомкнутой цепи) ток в ней не протекает, на контактах розетки присутствует только напряжение, поэтому подключение амперметра напрямую приведет к замыканию.

Под электрическим током подразумевается направленное движение заряженных частиц, которое проходит через поперечное сечение проводника за определенную единицу времени. Поэтому запомните, что токовая нагрузка возникает лишь от включения бытового электроприбора к источнику питания. Включение амперметра отдельно к точке электроснабжения или отдельно к рабочему двухполюснику никоим образом не даст информации о силе тока. Если рассмотреть пример на схеме, то чтобы замерить амперы вы должны включить прибор в линию последовательно к объекту измерения:

Рис. 1. Пример подключения амперметра

Как видите, основная сложность заключается в том, что процесс измерения происходит непосредственно в момент протекания электрической энергии, соответственно, велика вероятность поражения электрическим током в случае нарушения технологии.

Чтобы избежать плачевных последствий, необходимо соблюдать такие правила:

  • Подключение производится только при отсутствии напряжения;
  • Измерительные провода должны быть заизолированы, а места подключения удалены от человека, при необходимости исключена возможность прикосновения к ним;
  • Выведение амперметра из цепи измерения тока также выполняется при снятом напряжении.

Так как амперметр является узконаправленным прибором для измерения силы тока, его редко кто хранит у себя дома. Поэтому если вы хотите приобрести приспособление, куда выгоднее обзавестись мультиметром, который обладает значительно более широким функционалом.

Мультиметр

Этот прибор также называют тестером, Ц-эшкой, поэтому в обиходе можно встретить разные поколения мультиметра. Принцип использования мультиметра в качестве средства для измерения тока в цепи полностью аналогично амперметру, как по схеме включения, так и по предъявляемым мерам предосторожности. Однако следует отметить, что мультиметр мультиметру рознь, поэтому перед включением тестера обязательно посмотрите, подходит ли он, чтобы измерить ток в вашем случае.

Из конструктивных особенностей сразу отметим:

  • Диапазон измерения – выставляется переключателем на определенную величину силы тока. Выбирается таким, чтобы предполагаемая нагрузка его не превышала, но была соизмеримой.
  • Род тока – переменный или постоянный, заметьте, что некоторые модели мультиметров предоставляют возможность измерить только один вариант.
  • Разделение на слаботочные и силовые измерения – такие приборы имеют отдельную шкалу на мА, мкА и отдельную для А. Также в них могут располагаться отдельные разъемы, чтобы подключить щупы.
  • Наличие защиты от перегрузки при подключении измерительных устройств, обозначается отметкой unfused. Которая свидетельствует о наличии предохранителя, способного предотвратить выход со строя мультиметра от протекания чрезмерной силы тока.

По способу отображения информации все мультиметры подразделяются на циферблатные и дисплейные. Первые из них – довольно устаревшая модель, ориентироваться по ним смогут только искушенные электрики, знакомые с основами метрологии. Новичок же может запутаться в показаниях на шкале, цене деления или какими единицами измеряется нагрузка. Поэтому применение цифрового прибора куда проще и удобнее, на дисплее отображается конкретное число.

Токоизмерительные клещи

Это наиболее удобный прибор, так как чтобы измерить силу тока токоизмерительными клещами, нет нужды разрывать цепь. Конструктивно клещи представляют собой разъемный магнитопровод, в который и помещается проводник, на котором вы хотите померить силу тока. Токоизмерительные клещи имеют схожесть с тем же мультиметром, а в более продвинутых моделях вы встретите такой же переключатель с функцией определения мощности, напряжения, сопротивления, силы тока и разъемы для подключения щупов.

Как измерить силу тока в цепи

Для измерения электрического тока в цепи куда удобнее использовать современные устройства – мультиметры или клещи, особенно для одноразовых операций. А вот стационарный амперметр подойдет для тех ситуаций, когда вы планируете постоянно контролировать силу тока, к примеру, для контроля заряда батарейки или аккумулятора в автомобиле.

Постоянного тока

Разрыв электрической цепи организовывается до начала измерений при отключенном напряжении. Даже в низковольтных цепях вы можете вызвать замыкание батарейки, которое моментально приведет к потере электрического заряда. Далее рассмотрим пример измерения в цепи постоянного тока с помощью мультиметра, для этого:

Рис. 2. Использование мультиметра для измерения постоянного тока

  • подключите щупы к соответствующим вводам в тестер – черный в COM, красный в разъем с пометкой mA, A или 10A, в зависимости от устройства;
  • при помощи «крокодилов» соедините щупы тестера с цепью измерения последовательно;
  • установите переключателем нужный род тока и предел измерений;
  • можете подключить нагрузку и произвести измерения, на дисплее мультиметра отобразится искомое значение.

Но заметьте, подключать мультиметр следует на короткий промежуток времени, так как он может перегреться и выйти со строя.

Переменного тока

Цепь переменного напряжения может измеряться как мультиметром, так и токоизмерительными клещами. Но, в связи с опасностью переменного бытового напряжения для жизни человека, эту процедуру целесообразнее выполнять клещами без измерительных щупов и без разрыва цепи.

Читайте также:  Как собрать электрический щиток

Рис. 3. Использование клещей для измерения переменного тока

Для этого вам нужно:

  • переключить ручку в положение переменных токов на нужную позицию нагрузки, если она изначально неизвестна, то сразу выбирают максимальный диапазон;
  • нажать боковую скобу, которая разомкнет клещи;
  • поместить внутрь клещей токоведущую жилу и отпустить кнопку.
  • данные измерений отобразятся на дисплее, при необходимости их можно зафиксировать соответствующей кнопкой.

Производить измерения можно как на изолированных, так и на оголенных жилах. Но заметьте, в область обхвата должен попадать только один проводник, сразу в двух измерить не получится.

Реальные примеры измерения тока

Далее рассмотрим несколько вариантов того, как подключить измерительный прибор в бытовых нуждах. При замерах батареек вам необходимо один щуп приложить к контакту батарейки, а второй к контакту нагрузки, второй контакт нагрузки подключается к свободной клемме батарейки.

Если вы хотите проверить токовую нагрузку в обмотках трехфазного электродвигателя, измерительный прибор подключается поочередно в каждую фазу или если у вас есть три амперметра, можете использовать их одновременно. Для этого щупы подключаются одним концом к выводам обмоток в борно, а вторым, к питающему проводу соответствующей фазы.

Как измерить ток в цепи с любой точностью

В ряде случаев возникает необходимость в измерении тока. Например, при контроле тока отдаваемого источником питания в нагрузку или при измерениях. Конечно можно воспользоваться мультиметром, однако его точность не так велика. Рассмотрим, как измерить ток в любой цепи..

  1. Как измерить ток
  2. Резистор не должен ограничивать ток в цепи
  3. Выделяемая на резисторе мощность
  4. Точность снятие напряжения
  5. Высокоточные измерения
  6. Заключение

Как измерить ток

Измерить напрямую величину тока невозможно. Для измерения величины протекающего тока, в разрыв цепи устанавливается низкоомный резистор, на котором измеряется падение напряжения.

Аналогичным образом работает и обычный стрелочный амперметр, показанный в обложке статьи. Он представляет из себя вольтметр, шунтированный низкоомной проволочкой. Но сегодня стрелочные приборы уже не так актуальны.

Рассмотрим как измерить ток источника питания через нагрузку. Однако таким же образом можно мерить ток в любой цепи, в которую вы засунете резистор.

Обычно резистор для измерения тока устанавливается в разрыв между нагрузкой и землей. Падение напряжения снимается на выводах этого резистора, т.е. между точками A и B :

Зная сопротивление резистора и величину падения напряжения на нем, по закону дедушки Ома не составит труда посчитать ток в цепи:

Из закона Ома следует, что при токе величиной в 1 Ампер на резисторе, сопротивлением в 1 Ом будет падать 1 Вольт.

В качестве резистора можно использовать и отрезок проволоки из метала с высоким удельным сопротивлением. Например из константана. Добыть такую проволоку можно из проволочного переменного резистора.

На деле лучше использовать резисторы с сопротивлением меньше 1 Ома. При выборе конкретной величины сопротивления резистора следует учитывать несколько важных моментов, которые мы сейчас и рассмотрим.

Резистор не должен ограничивать ток в цепи

Допустим у нас имеется источник постоянного напряжения в 4 вольта, который может давать ток до 1 Ампера. В таком случае можно использовать резистор в 1 Ом.

Найти максимальный ток через резистор можно из того же закона Ома:

I = 4В / 1Ом = 4 A.

Максимальный ток источника ограничивается 1 Ампером, соответственно ограничение в 4 Ампера его в принципе не касается. Однако лучше взять резистор меньшего номинала. Почему? Вникаем дальше.

Выделяемая на резисторе мощность

Чем больше величина резистора, тем проще и точнее можно измерить падающее на нем напряжение, а следовательно и ток. Но обязательно стоит учитывать мощность, которая будет выделяться на резисторе в виде тепла. Мощность (P) находится из соотношения:

P = R*I2

Для примера, если предполагается измерять токи, величиной около 10 Ампер, то на резисторе сопротивлением всего 0.1 Ом будет может выделяться около 10 Ватт тепловой энергии.

Учитывая хотя бы двухкратный запас по мощности, для нормальной работы потребуется резистор мощностью в 20Ватт, а еще лучше на 50 Ватт. Проволочный резистор такой мощности выглядит например так:

Использовать кипятильник таких размеров, крайне нерезонно по двум причинам:

  • Резистор будет сильно греться, а изменение температуры вызовет изменение сопротивления.
  • Такой резистор создаст приличную дополнительную нагрузку для источника в те самые 10 ватт.

Логичнее использовать резистор сопротивлением 0.01 Ом и мощностью в 2 или 3 ватта. А еще лучше использовать маломощный прецизионный резистор сопротивлением 0.001 Ом.

Точность снятие напряжения

Использование резистора со столь малым сопротивлением вызывает некоторые трудности с измерениями. Величина падения напряжения на нем может лежать не намного выше уровня шумов.

По этой причине снимать падение напряжения необходимо не относительно земли, а непосредственно между выводами резистора (точки A и B ), как это было показано выше. Иначе сопротивление соединений и наводки на них могут дать ошибку измерений более 10%.

Наилучшим решением для снятия разности напряжений между двумя точками является дифференциальный усилитель. Он обладает симметричным входом, благодаря чему хорошо подавляет синфазные помехи.

Так же усилитель имеет огромное входное сопротивление, исключающее шунтирование измерительного резистора. При этом усилитель обладает низким выходным сопротивлением и к нему можно смело подключать любой вольтметр для зрительного контроля. Подробному рассмотрению схемы дифференциального усилителя посвящена отдельная статья.

Применительно к нашему случаю общая схема для измерения тока выглядит следующим образом:

Коэффициент усиления следует подбирать исходя из собственных нужд. Например, если необходимо измерять токи до 10 Ампер используя резистор 0.01 Ом, то максимальное падение напряжения на нем составит не более 0.1 вольта.

Установив коэффициент усиления равным 100, мы получим, что каждый вольт на выходе усилителя равен 1 амперу в измеряемой цепи.

Высокоточные измерения

Если вам требуется высокая точность измерений, то в описанной схеме необходимо применять прецизионные детали. В частности резисторы точностью не хуже 1% и операционный усилитель на подобии AD8066, AD8116, OPA2132 и тд. Но можно ограничиться и применением NE5532

Еще бОльшую точность при измерении тока даст применение инструментального усилителя:

Он является более совершенной версией описанного дифференциального усилителя. Это особенно актуально в случае использовании измерительного резистора сопротивлением 0.001 Ом.

Читайте также:  Зачем нужен дифавтомат

Заключение

Рассмотренный способ измерения тока является классическим и применяется повсеместно. Таким образом можно производить измерение тока практически в любой цепи и с любой точностью. В одной из следующих статей будет показано, как измерить ток если он переменный.

Не стесняйтесь делиться своим мнением в комментариях 🙂

Привет! В этом окошке авторы блогов любят мериться крутостью биографий. Мне же будет гораздо приятнее услышать критику статей и блога в комментариях. Обычный человек, который любит музыку, копание в железе, электронике и софте, особенно когда эти вещи пересекаются и составляют целое, отсюда и название – АудиоГик. Материалы этого сайта – личный опыт, который, надеюсь, пригодится и Вам. Приятно, что прочитали 🙂

Как замерить силу тока мультиметром

Сила тока наряду с напряжением и сопротивлением является очень важным понятием в электричестве. Она измеряется в амперах и определяется количеством электрической энергии, проходящей через проводник за определенную единицу времени. Определяют ее величину с помощью измерительных приборов, в домашних условиях это проще всего сделать при помощи мультиметра, или тестера, имеющегося в распоряжении многих хозяев современных квартир. Контроль силы тока очень важен для работы механизмов, зависящих от электропитания, поскольку превышение ею максимально допустимого значения приводит к поломке приборов и возникновению аварийных ситуаций. Тема этой статьи – как измерить силу тока мультиметром.

Виды мультиметров

На современном рынке электроприборов представлено две разновидности тестеров:

  • Аналоговые.
  • Цифровые.

Основными элементами аналоговых приборов являются шкала с нанесенными на ней делениями, по которой определяются показатели электрических величин, и стрелка-указатель. Такие мультиметры пользуются высоким спросом у новичков благодаря своей низкой стоимости и простоте в использовании.

Но, наряду с этими положительными сторонами, аналоговые тестеры имеют и ряд недостатков, основным из которых является высокая погрешность измерений. Ее можно несколько уменьшить за счет настроечного резистора, конструктивно входящего в состав прибора. Тем не менее, при необходимости замерить электрические параметры с высокой точностью, лучше воспользоваться цифровым прибором.

Цифровые мультиметры

Единственным внешним отличием цифрового аппарата от аналогового является экран, на котором в виде цифр отражаются измеряемые параметры. Старые модели оборудованы светодиодным дисплеем, приборы нового типа – жидкокристаллическим.

Они отличаются высокой точностью измерений и простотой в эксплуатации, поскольку не нуждаются в подгонке градуировки.

Недостатком этих устройств можно назвать цену, которая в разы превосходит стоимость аналоговых тестеров.

Особенности конструкции

Независимо от количества гнезд в мультиметре, любой из этих приборов имеет два типа выходов, которые обозначаются разными цветами. Общий выход (масса) окрашен в черный цвет и имеет обозначение либо «com», либо «–». Выход, предназначенный для измерений (потенциальный), имеет красный цвет. Для любого из измеряемых параметров электроцепи может быть свое гнездо.

Не стоит опасаться перепутать его с другими, поскольку каждое из этих гнезд обозначено соответствующей единицей.

Еще одним внешним элементом прибора является рукоятка для установки предела измерений, которая может вращаться по кругу. На цифровых мультиметрах этих пределов больше, чем на аналоговых, кроме того, в них могут быть включены дополнительные опции, например, звуковой сигнал и другие. Поскольку мы говорим о том, как с помощью тестера произвести измерение силы тока, речь пойдет о шкале с амперами.

Каждый мультиметр имеет свой максимальный предел по току, и при выборе электросети для тестирования, проверяемую силу тока в ней следует сопоставить с пределом, на который рассчитан прибор. Так, если сила тока, проходящего внутри электроцепи составляет 180 А, не рекомендуется проводить измерения при помощи мультиметра, рассчитанного на 20 А, поскольку единственным полученным результатом будет сгорание прибора сразу же после начала тестирования. Максимальный предел всегда указывается в паспорте мультиметра или на корпусе устройства.

Порядок подготовки прибора к измерениям

Переключатель мультиметра нужно перевести в сектор A (DA для постоянного тока или CA для переменного), который соответствует измерению тока, выбрав при этом нужный предел. Некоторые современные тестеры для электроцепей постоянного тока имеют одну позицию, а для переменного – другую. Чтобы не ошибиться, нужно ориентироваться по литерам, имеющимся на лицевой панели.

Они одинаковы в любом приборе, надо просто понимать, какую величину каждый из них обозначает.

Все мультиметры комплектуются двумя кабелями, на конце каждого из которых имеется щуп и разъем. Вторые концы проводов вставляются в гнезда прибора, которые соответствуют текущему измерению, в нашем случае – силы тока.

Порядок измерений

Мультиметр для измерения величины силы тока включается в разрыв электроцепи. В этом состоит основное отличие от процедуры измерения напряжения, при которой тестер подключается к цепочке параллельно. Показатель величины тока, который проходит через прибор, отображается стрелкой на шкале (если речь идет об аналоговом аппарате) или высвечивается на жидкокристаллическом (светодиодном) дисплее.

Разорвать тестируемую цепь для включения в нее прибора можно по-разному. Например, отсоединив один из выводов радиоэлемента при помощи паяльника.

Иногда приходится перекусывать провод кусачками или пассатижами.

При определении величины тока батарейки или аккумулятора такой проблемы не существует, поскольку просто собирается цепь, одним из элементов которой является мультиметр.

Что необходимо учитывать при измерении

Важным условием при определении силы тока является включение в цепочку ограничительного сопротивления – резистора или обычной электролампочки. Этот элемент защитит прибор от поломки (сгорания) под воздействием потока электронов.

Если сила тока на индикаторе не отображается, это говорит о неверно выбранном пределе, который нужно снизить на одну позицию. Если результата нет снова – еще на одну, продолжая до тех пор, пока на экране или шкале не отобразится какое-то значение.

Производить замер нужно быстро – щуп не должен контактировать с кабелем более одной-двух секунд. Особенно это касается элементов питания малой мощности. Если, измеряя силу тока батареек, держать щуп на проводе длительное время, итогом станет их разряд – частичный или полный.

Техника безопасности

Как видим, процедура измерения силы тока при помощи мультиметра никакой сложности не представляет. Важно только следовать инструкции и не забывать о строгом соблюдении мер безопасности:

  • Перед проведением замеров обесточьте электросеть.
  • Проверьте изоляцию кабелей – при продолжительной эксплуатации ее целостность иногда нарушается, и вероятность поражения электротоком значительно возрастает.
  • Работайте исключительно в резиновых перчатках.
Читайте также:  Как мерить сопротивление мультиметром

  • Не проводите измерения при высокой влажности воздуха. Дело в том, что влага обладает высокой электрической проводимостью и риск поражения также возрастает.
  • Человек, пострадавший от удара током, нуждается в медицинской помощи. Если есть возможность, любые работы с электричеством, в том числе и измерения, лучше проводить вдвоем. В нештатной ситуации присутствие напарника может оказаться настоящим спасением.

Закончив измерения, разрезанные кабели нужно вновь соединить, предварительно снова обесточив цепь.

Подробно и наглядно про измерения проводимые с помощью мультиметра на видео:

Заключение

В этой статье мы разобрались, как проверить силу тока с помощью мультиметра. Прочитав изложенный материал, любой взрослый человек сможет справиться с этой задачей, благо мультиметр – прибор совсем несложный, но в то же время очень нужный для решения не только профессиональных, но и бытовых задач, связанных с электричеством.

Как измерить ток в розетке мультиметром

Причин, которые побуждают людей измерять ток в розетке мультиметром, судя даже по моему опыту, довольно много.

Кто-то хочет узнать насколько соответствует действительности указанная на механизме розетки сила тока 6А, 10А или 16А, кого-то больше интересует хватит ли в ней тока для подключения какого-то определенного прибора, а кто-то просто исследует возможности цифрового мультиметра, пробуя вся его режимы работы подряд.

Но как вы уже поняли, измерять ток в розетке мультиметром нельзя, более того, очень опасно.

Если вы читали статью «Сколько ампер в розетке», вы уже знаете, что ток в розетке может быть абсолютно любым, в зависимости от характеристик подключаемого к ней электропотребителя и ограничен лишь возможностями материалов розетки и надежностью её токопроводящих контактов.

В розетке, к которой ничего не подключено, тока нет, ведь он возникает лишь в электрической цепи.

Чтобы померить ток, который измеряется в амперах, щупы мультиметра подключаются в разрыв сети, более подробно об этом вы сможете узнать из нашей статьи «Как пользоваться мультиметром». В случае с бытовой розеткой 220В цепи нет и неосторожные, неопытные мастера, помещают щупы к фазному и нулевому разъемам розетки, надеясь увидеть как получится ток, что же в этом случае происходит и как правильно измерятьсилу тока читайте дальше.

А так как мультиметр в режиме амперметра (измерения тока), подключается в разрыв электрической цепи, он становится её неотъемлемым элементом и если при этом он будет иметь серьезное сопротивление, как например при измерении напряжения, то показания будут неточными, соответственно, при измерении тока мультиметр не задействует внутреннее сопротивление. Тестер во время замеров, в общей электрической схеме, становится лишь проводником, оказывая влияние на общий ток системы не больше, чем просто дополнительный кусок провода.

Теперь смотрите, когда вы пытаетесь измерить ток в розетке, пуская его через мультиметр, поместив щупы в гнезда механизма, он не испытывает никакого сопротивления и происходит банальное короткое замыкание. Это равносильно тому, если вы просто соедините между собой фазный и нулевой проводники.

Величина же силы тока, которая зачастую указывается на механизмах розеток – всего лишь максимальный ток, на который она рассчитана. Другими словами, к такой розетке нельзя подключать оборудование, при работе которого через розетку проходит ток больший, чем эта величина, для розетки, которую вы можете видеть на изображении ниже, это 16А.

Если же вы начнете измерять ток самой розетки мультиметром, никаких значений на экране тестера вы заметить не успеете, а вот искры и яркую вспышку в одном из элементов цепи наверняка да.

И еще, если вы внимательно изучите режимы работы стандартного цифрового мультиметра заметите, что они редко умеют измерять переменный ток, чаще только постоянный до 10А.

Как измерить ток мультиметром

Если же вы счастливый владелец цифрового тестера, с режимом определения переменного тока, то для его замеров действовать необходимо следующим образом:

В первую очередь потребуется какой-то потребитель, например, настольная лампа, далее собирается следующая схема:

1. В первую очередь отключаем в электрическом щите питание с той розетки, где планируем проводить замеры, выключив соответствующий автомат. Обязательно убедитесь затем в отсутствии напряжения в этой розетке.

2. Затем один контакт электрической вилки настольно лампы подключается, например, к фазному проводнику в розетке. Проще всего это сделать через клеммник, сняв механизм розетки, подключив напрямую к проводу.

3. На цифровом мультиметре выставляется режим измерения переменного тока, как всегда, если вы не знаете какие будут показания, выбирается максимальный предел, в нашем случае 10А. При этом, красный щуп вставляется в разъем 10А на мультиметре, черный же в разъем com.

4. Один из щупов, так же через клеммник, подключается к свободному штырьку электрической вилки, другой к оставшемуся проводу розетки – нулю.

5. Теперь можно включать электрический автомат и выключатель настольной лампы.

6. В зависимости от установленной лампы, её типа, потребляемой мощности, показатели будут разными.

Так, напимер, для обычной лампы накаливания мощностью 100 Вт, показатель тока будет равно примерно 0,5А.

Это можно достаточно просто рассчитать по классической формуле электротехники, согласно которой мощность = ток * напряжение или Р=I*U, значит I=P/U или ток=100 Вт / 220 В=0, 45А

При измерении постоянного тока последовтельность действий точно такая же, как при измерении переменного, только выбирается соответствующий режим измерения и нужный предел.

И еще раз повторю, не измеряйте ток в розетке мультиметром, его там нет.

Если же хотите знать, какие еще полезные функции есть у мультиметра и как их применять в быту и не только это, подписывайтесь на нашу группу вконтакте, следите за выходом новых материалов! Кроме того обязательно оставляйте свои комментарии, вопросы, критику в комментариях к статье!