: сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

СИЛА ТОКА является количественной характеристикой электрического тока- это физическая величина, равная количеству электричества, протекающего через сечение проводника за единицу времени. Измеряется в амперах.

Для электропроводки в квартире сила тока играет огромную роль, потому что исходя из максимально возможного значения для отдельной линии, идущей от электрощита зависит сечение проводника и величина максимального тока автоматического выключателя, защищающего электрический кабель от повреждений в случае возникновения .

Поэтому, если не правильно выбрано сечение и автоматический выключатель- его будет просто выбивать, а заменить его на более мощный просто не получится.

Например, самые распространенные провода и кабеля в электропроводке сечением 1.5 квадратных миллиметра- из меди или 2.5- из алюминия. Они рассчитаны на максимальный ток 16 Ампер или подключение мощности не более 3 с половиной киловатт. Если Вы подключите мощные электропотребители превышающие эти пределы, то просто заменить автомат на 25 А нельзя- не выдержит электропроводка и придется от щита перекладывать медный кабель сечением 2. 5 кв. мм, который рассчитан на максимальный ток 25 А.

Единицы измерения мощности электрического тока.

Кроме Амперов, Мы часто сталкиваемся с понятием мощности электрического тока. Эта величина показывает работу тока, совершенную в единицу времени.

Мощность равняется отношению совершенной работы ко времени, в течение которого она была совершена. Мощность измеряется в Ваттах и обозначается буквой Р. Высчитывается по формуле P = А х B, т. е. для того что бы узнать мощность- необходимо величину напряжения электросети умножить на потребляемый ток, подключенными к ней электроприборами, бытовой техникой, освещением и т. д.

На электропотребителях часто на табличках или в паспорте только указывается потребляемая мощность, зная которую легко можно высчитать ток. Например, потребляемая мощность телевизором 110 Ватт. Что бы узнать величину потребляемого тока- делим мощность на напряжение 220 Вольт и получаем 0. 5 А.
Но учтите, что это максимальная величина, в реальности она может быть меньше т. к. телевизор на низкой яркости и при других условиях будет меньше расходовать электроэнергии.

Приборы для измерения электрического тока.

Для того что бы узнать реальный расход электроэнергии с учетом работы в разных режимах для электроприборов, бытовой техники и т. п. — нам понадобятся электроизмерительные приборы:

1. Амперметр — хорошо всем знакомый с практических уроков физики в школе (рисунок 1). Но в быту и профессионалами они не используются из-за непрактичности.
2. Мультиметр — это электронное устройство выполняет многоразличных замеров, в том числе и силы тока (рисунок 2). Очень широко распространен, как среди электриков так и в быту. Как с его помощью измерять силу тока Я уже рассказывал .
3. Тестер — то же самое практически, что и мультиметр, но без использования электронники со стрелкой, которая указывает величину измерения по делениям на экране. Сегодня редко можно встретить, но они широко использовались в советское время.
4. Измерительные клещи электрика (рисунок 3), именно ими Я пользуюсь в своей работе, потому что они не требуют разрыва проводника для измерения, нет необходимости лезть под напряжение и отключать нагрузку. Ими измерять одно удовольствие- быстро и легко.

Как правильно измерять силу тока.

Для того что бы измерить силу для потребителей , необходимо один зажим от амперметра, тестера или мультиметра присоединить к плюсовой клемме аккумулятора или проводу от блока питания или трансформатора, а второй зажим- к проводу идущему к потребителю и после включения режима измерения постоянного тока с запасом по верхнему максимальному пределу- делать замеры.

Будьте аккуратны при размыкании работающей цепи возникает дуга, величина которой возрастает вместе с силой тока.

Для того что бы измерить ток для потребителей подключаемых напрямую в розетку или к электрическому кабелю от домашней электросети, измерительное устройство переводится в режим измерения переменного тока с запасом по верхнему пределу. Далее тестер или мультиметр включаются в разрыв фазного провода. Что такое фаза читаем в .

Все работы необходимо проводить только после снятия напряжения.

После того как все готово, включаем и проверяем силу тока. Только следите, что бы Вы не касались оголенных контактов или проводов.

Согласитесь, что выше описанные методы очень не удобны и да же опасны!

Я уже давно в своей профессиональной деятельности электрика пользуюсь для измерения силы тока токоизмерительными клещами (на картинке справа). Они не редко идут в одном корпусе с мультиметром.

Мерить ими просто- включаем и переводим в режим измерения переменного тока, затем разводим находящиеся сверху усы и пропускаем во внутрь фазный провод, после этого следим что бы они плотно прилегли к друг другу и производим измерения.

Как видите- быстро, просто и можно измерять силу тока под напряжением данным способом, только будьте аккуратны не закоротите в электрощите случайно соседние провода.

Только помните, что для правильного замера- нужно делать обхват только одного фазного провода, а если обхватить цельный кабель, в котором вместе идут фаза и ноль- измерения провести будет не возможно!

Похожие материалы:

Под переменным напряжением понимается периодически изменяющееся напряжение, основными параметрами его являются период (или частота как величина, обратная периоду), амплитуда U m и мгновенное значение сигнала U(t) .

Кроме амплитудного и мгновенного значений периодического сигнала часто используют:

1. Среднее значение (7.1)

2. Средневыпрямленное значение (7.2)

3. Действующее значение (7.3)

Зная форму сигнала, можно вычислить соотношения между амплитудным, действующим и средневыпрямленным значениями:

– коэффициент формы;

– коэффициент амплитуды.

Таблица 7.1

Комбинированные вольтметры отображают действующее значение измеряемой величины. Переход от мгновенного значения к действующему может быть реализован тремя способами: определение средневыпрямленного значения и умножение его на коэффициент формы; определение амплитудного значения и деление его на коэффициент амплитуды; расчет действующего значения по формуле (7.2). Соответственно, существуют три типа входных детекторов измерительных приборов переменного тока: детекторы средневыпрямленного значения, амплитудного значения, действующего (среднеквадратичного) значения.

Наиболее часто на практике используют синусоидальные сигналы, поэтому в приборах с детекторами средневыпрямленного значения и амплитудного значения производится соответственно умножение и деление на коэффициенты формы и амплитуды для синусоидального сигнала. Таким образом, при измерении сигналов формы, отличной от синусоидальной, будет возникать методическая погрешность.

2. Принцип действия вольтметров с детектором
средневыпрямленного значения

Напряжение переменного тока может быть измерено вольтметрами электромагнитной, электро- и ферродинамической или электростатической систем. Но наиболее широко в измерительной практике используются вольтметры, имеющие измерительный механизм магнитоэлектрической системы и преобразователь измеряемого параметра переменного напряжения в постоянный ток. Измерительные механизмы магнитоэлектрической системы реагируют на среднее значение тока, протекающего по рамке. Поэтому, если пропускать через рамку ток с нулевым средним значением (например, синусоиду, меандр и т.п.), то подвижная система отклоняться не будет. Для измерения переменных токов и напряжений необходимо сигнал предварительно преобразовать в постоянный ток или напряжение. Основные типы таких преобразователей приведены в .

Рис. 7.1. Выпрямительные вольтметры

В выпрямительных вольтметрах обычно применяют схемы одно- или двухполупериодного выпрямления (см. рис. 7.1).

Недостатком простейшей схемы (рис. 7.1а) является малая чувствительность, большое обратное напряжение, приложенное к диоду, и, кроме того, несимметричность нагрузки для источника сигнала в разные полуволны сигнала. В схеме на рис. 7.1б использованы два диода, что позволяет выровнять (R=R р) токи полуволн и защитить диод Д1 от пробоя. Часто используют схемы двухполупериодного выпрямления (рис. 7.1в).

Во всех этих схемах измерительный механизм реагирует на средневыпрямленный ток, т.е. отклонение стрелки пропорционально средневыпрямленному напряжению U св измеряемого сигнала

.

В большинстве же технических приложений необходимо знать действующее (среднеквадратическое) значение U . Конечно, если измерено U св, то U можно найти, используя коэффициент формы. Например, для синусоидального сигнала U= 1,11×U св. Для удобства применения прибора это домножение на коэффициент 1,11 производится при градуировке:

;

;

.

В результате таким вольтметром удобно пользоваться при измерении синусоидальных сигналов. Если же коэффициент формы измеряемого сигнала отличается от 1,11, то возникает так называемая погрешность формы кривой.

(7.4)

Например, для меандра (К ф = 1,00):

,

т.е. методическая погрешность за счет отклонения формы кривой от синусоиды может существенно (в несколько раз) превышать инструментальную, определяемую классом точности прибора. Если известен коэффициент формы измеряемого сигнала, то можно вычислить измеряемое действующее значение U х по формуле

(7.5)

где U п - показание вольтметра выпрямительной системы.

Таким образом, при измерении напряжения переменного тока выпрямительным вольтметром следует учитывать две методические погрешности (за счет входного сопротивления и за счет формы кривой) и инструментальную погрешность самого вольтметра.

3. Принцип действия вольтметров с детектором
амплитудного значения

Вольтамперные характеристики реальных диодов имеют нулевую зону (отсутствие тока в прямом направлении) до 0,3-0,7 В. Поэтому выпрямительные вольтметры нельзя использовать при измерении малых напряжений. Необходимо предварительное усиление входного сигнала, что осуществляется в электронных вольтметрах. На рис. 7.2 приведены схемы электронных вольтметров с линейными детекторами на операционных усилителях.

а б

Рис. 7.2. Схемы электронных вольтметров.

При измерении высокочастотных напряжений часто используются электронные вольтметры с амплитудными детекторами. На рис. 7.3 приведена схема вольтметра, состоящего из:

Измерительного механизма магнитоэлектрической системы (ИМ);

Усилителя постоянного тока (УПТ);

Делителей во входных цепях;

Пробника, представляющего собой амплитудный детектор с закрытым входом.

Его выходной сигнал определяется амплитудой переменной составляющей входного сигнала.

В комбинированных вольтметрах шкала градуируется так, чтобы сразу определить среднеквадратическое (действующее) значение.

; ; ,

где К УПТ – коэффициент, зависящий от характеристик усилителя постоянного тока.

Рис. 7.3. Функциональная схема вольтметра В7-15

Градуировку комбинированных электронных вольтметров осуществляют для синусоидального входного сигнала

Если коэффициент амплитуды отличается от К А =1,41, то возникает методическая погрешность:

Например, если входной сигнал имеет форму меандра (К А =1,00), то относительная методическая погрешность:

Знак минус свидетельствует о том, что показания вольтметра меньше, чем действующее значение входного сигнала. Если известен коэффициент амплитуды входного сигнала, то действующее значение равно:

где U п - показание электронного вольтметра.

Только в случае, если градуировка шкалы совпадает с типом детектора, приборы показывают тот параметр сигнала, для которого проведена градуировка шкалы.

Учитывая большое входное активное сопротивление электронных вольтметров на промышленных частотах (до 1 кГц), часто можно пренебречь методической погрешностью за счет потребления энергии от входного сигнала и общая погрешность измерения напряжения имеет две составляющие: методическую погрешность формы кривой и инструментальную погрешность самого электронного вольтметра.

Отличительной характеристикой вакуумных диодов, часто используемых в амплитудных детекторах электронных вольтметров (см. рис. 7.3), является отсутствие нулевой зоны, и даже наличие небольшого тока через диод при нулевом входном сигнале. Нестабильность этого нулевого тока диода требует проведения перед измерением электронным вольтметром дополнительной операции "установки нуля переменного напряжения", во время которой подстраивается величина специального компенсирующего сигнала. Таким образом, при измерении электронным вольтметром напряжения переменного тока необходимо произвести две регулировки: балансировку УПТ и компенсацию нулевого тока вакуумного диода.

Современные электронные и цифровые вольтметры обычно построены по схеме широкополосный усилитель - преобразователь средневыпрямленного значения - измерительный механизм. Кроме того, как отдельный конструктивный элемент имеется амплитудный детектор с закрытым входом (пробник). Пробник подключается в случае измерения высокочастотных сигналов к входу вольтметра, работающего в этом случае в режиме измерения постоянного напряжения, поступающего с выхода пробника. Для сохранения градуировки шкалы в пробнике предусмотрен делитель (К =1), так что выходной сигнал пробника равен действующему значению при синусоидальном измеряемом напряжении.

В цифровых вольтметрах также предусматривается два варианта измерения напряжения переменного тока: при подключения сигнала к клеммам используется линейный детектор (см. рис. 7.2), а для измерения высокочастотных сигналов к приборам прилагается пробник (амплитудный детектор). В некоторых вольтметрах применяются квадратичные детекторы, выходной сигнал которых пропорционален действующему значению измеряемого напряжения и погрешность формы кривой отсутствует.

Направление переменного тока и полярность переменного напряжения промышленной частоты периодически изменяются. По действующим в России стандартам этот период равен 0,02 с, а промышленная частота, соответственно, равна 50 Гц.

Для оценки переменных токов и напряжении используют понятия действующего (эффективного) значения, амплитудного (максимального) значения и средневыпрямленного значения. Вольтметры и амперметры всех систем обычно градуируют в действующих значениях при синусоидальной форме кривой тока. При несинусоидальной форме кривой будет возникать дополнительная погрешность.

Действующим значением переменного напряжения произвольной формы назвали такое постоянное напряжение, под воздействием которого на активной нагрузке того же самого сопротивления выделяется такое же количество тепла. Первые стрелочные приборы для измерения эффективного значения переменного напряжения были тепловыми - нагревающийся под действием протекающего тока провод из высокоомного сплава, удлиняясь, перемещал стрелку. На шкале такого прибора там, где обозначены его характеристики, можно увидеть знак, изображенный на рис. 9.4, а. К сожалению, тепловые приборы имеют множество недостатков, делающих их малопригодными для точных измерений, а те, у которых недостатки (например, зависимость показаний от температуры окружающей среды) устранены, слишком сложны и дороги.

Рис. 9.4. Условные обозначения приборов для измерения переменного тока

или напряжения

Согласно закону Джоуля, количество тепла, выделяющегося на нагрузке с активным сопротивлением, пропорционально квадрату приложенного к нему напряжения, поэтому эффективное значение часто называют среднеквадратичным. Чтобы измерить эффективное значение переменного напряжения (тока), необходимо в течение некоторого времени возводить в квадрат его мгновенные значения, усреднить результаты и извлечь из среднего квадратный корень. Благодаря тому что тяговое усилие электромагнита пропорционально именно квадрату протекающего в обмотке тока, оказалось удобным на основе этого механизма строить стрелочные приборы так называемой электромагнитной системы, измеряющие эффективное значение тока (/ эфф). Опознать такие измерители можно по знаку (рис. 9.4, б) в нижней части шкалы. Электромагнитные вольтметры и амперметры широко распространены в энергетике, где их недостатки - низкая чувствительность и ограниченный частотный диапазон - не имеют большого значения. А нелинейная шкала (она сжата в начале и сильно растянута в конце) часто бывает даже удобнее - если измеряемое напряжение близко к предельному для вольтметра, то незначительные его изменения заметнее.

Измеряя переменные напряжение или ток, изменяющиеся по заранее известному закону, производить сложные вычисления в реальном времени вовсе не обязательно. Зная закон, это можно выполнить заранее. Известно, например, что действующее значение величины, изменяющейся по синусоиде, равно 1/л/2 « 0,707 ее амплитуды. Поэтому шкалу вольтметра, измеряющего амплитуду синусоидального напряжения, можно проградуировать так, что он будет показывать эффективное значение. Подобным образом построены многие ламповые и пришедшие им на смену полупроводниковые электронные высокочастотные вольтметры и милливольтметры, у которых амплитудный детектор смонтирован в выносном пробнике.

Часто вместо эффективного измеряют другое значение переменного напряжения - средневыпрямленное - постоянную составляющую несглаженного пульсирующего напряжения или тока на выходе двуполупериодного выпрямителя (?/ срвыпр или / срвыпр). Оно равно 2/л:* 0,637 амплитуды синусоиды, что в 1,11 раза меньше ее эффективного значения. Подавляющее большинство универсальных низкочастотных измерительных приборов (аво-метров, мультиметров) показывают не эффективное, а именно средневыпрямленное значение переменного напряжения (тока), умноженное на этот поправочный коэффициент.

На шкалу стрелочных приборов такого типа обычно наносят знак (рис. 9.4, в), символизирующий магнитоэлектрический измерительный механизм, оснащенный полупроводниковым выпрямителем. Схема выпрямителя, примененного в ампервольтом-метре Ц4312, изображена на рис. 9.5. Трансформатор Г, устраняет влияние постоянной составляющей измеряемой величины на результат (если, конечно, эта составляющая невелика и не вызывает насыщения магнитопровода трансформатора). При измерениях

11 уо 2

Рис. 9.5. Схема двухполупериодного выпрямителя

с трансформатором

сопротивления и постоянных тока и напряжения микроамперметр РА { отключен от выпрямителя не показанными на схеме контактами переключателя пределов измерения.

Диоды К/), УР 2 - германиевые, имеющие меньшую, по сравнению с кремниевыми, нелинейность прямой ветви вольт-амперной характеристики. Тем не менее шкала переменного напряжения (тока) у рассматриваемого прибора, как и у других выпрямительных, заметно не линейна. Чтобы было удобнее учесть влияние нелинейности выпрямителя, иногда предусматривают даже две шкалы переменного напряжения: одну - для малых значений (менее 1...3 В), вторую - для больших.

Очень простой выпрямитель измеряемого переменного напряжения применяют в портативном цифровом мультиметре М-830 и ему подобных. Его схема показана на рис. 9.6. Здесь РУ - АЦП мультиметра, выполненный на микросхеме 1СЬ7106 (аналогичная отечественная - К572ПВ5), который действует по принципу двойного интегрирования, выводя на ЖК индикатор среднее значение поданного на вход напряжения. Выпрямитель на диоде Уй ] - однополупериодный, постоянная составляющая на его выходе вдвое меньше средневыпрямленного значения. Необходимой коррекции показаний достигают подключением катода диода к точке соединения резисторов /?, и Я 2 .

Рис. 9.6.

Допустимое обратное напряжение (1000 В) диода Ш4007 обусловило ограничение верхнего предела измерения переменного напряжения значением 750 В, хотя остальные узлы мультиметра позволяют вести отсчет до 1999 В. Никаких мер по устранению погрешности, вносимой нелинейностью диода, не принято, хотя абсолютное значение этой погрешности - несколько десятых долей вольта - превышает цену единицы младшего разряда индикатора (0,1 В) на пределе измерения «200 В». Более чувствительные пределы измерения просто не предусмотрены.

На достоверность показаний такого прибора, особенно при измерении переменного напряжения менее 10...20 В и частотой выше нескольких килогерц, рассчитывать не стоит.

Следует еще раз напомнить, что показания приборов, проградуированных в эффективных, но фактически измеряющих совсем другие значения (а это подавляющее большинство всех применяемых в быту и радиолюбительской практике приборов), справедливы только для синусоидальных напряжения и тока.

Для характеристики формы периодических сигналов введены два параметра: коэффициент амплитуды к а = / ампл /4фф и коэффициент формы к ф = / эф ф// ср. выпр.

При синусоидальной форме сигнала рассмотренные значения составляют:

-^ср.выпр - (^/^)7шпл’ -^эфф - (1/Л)/ аМ пл, - ~

кф = я/(2л/2) « 1,11.

Для напряжения переменного электрического сигнала используются те же характеризующие значения, что и для тока, - амплитудное 11 шпл, среднее?/ ср, эффективное?/ эфф. При эффективном напряжении сети 220 В амплитудное напряжение составляет 311В, средневыпрямленное - 198 В.

На практике электротехнику приходится встречаться с электрическими сигналами разнообразной формы. Рассмотрим некоторые из них.

Синусоидальное напряжение (рис. 9.7, а) при двухполупериод-ном выпрямлении (рис 9.7, б) сохраняет свое эффективное значение. При однополупериодном выпрямлении (рис. 9.7, в) эффективное значение напряжения уменьшается в 72 раз.

Меандр (рис. 9.7, г, д). Однополярным меандром называют напряжение прямоугольной формы, которое одну половину периода равно своему максимальному значению, а другую - нулю (рис. 9.7, г). Среднее значение однополярного меандра равно половине амплитудного. Мощность, выделяемая током такой формы в нагрузке, вдвое меньше, чем мощность от постоянного тока, поэтому эффективное напряжение сигнала в 72 раз меньше амплитудного. В случае двуполярного меандра (рис. 9.7, д) напряжения?/ ампл, ?/ срвыпр и }