Как померить тестером напряжение: Как измерить напряжение в розетке мультиметром?

Как измерить напряжение мультиметром?

Этот небольшой прибор может быть очень полезен в домашних делах, при мелком ремонте бытовой техники, а также при диагностике неисправности в электрике автомобиля.

Pixabay

Большинство мультиметров бытового назначения имеют совершенно идентичную конструкцию и погрешность измерений, которой вполне достаточно для использования дома или в гараже.

Перед тем, как начать пользоваться мультиметром, стоит изучить инструкцию по эксплуатации и внимательно относиться к тому, при каком положении селектора будет производиться то или иное измерение.

Очень важно не перепутать положение селектора при измерении переменного тока в сети 220 В. Если вы случайно установите колесико мультиметра на измерение сопротивления и подключите щупы к контактам сети, то устройство пострадает: если у него есть встроенный предохранитель, то он сгорит и вам придется разбирать мультиметр и менять его, а если в конструкции предохранителя нет, то устройство выйдет из строя целиком.

Основные правила пользования мультиметром, которые оснащены тремя гнездами для подключения щупов:

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

• черный коннектор всегда вставляйте в гнездо COM;
• красный коннектор вставляйте в среднее гнездо для измерения напряжения,  сопротивления или для «прозвонки» линии;
• красный коннектор также можно вставить в крайнее гнездо для измерения силы тока.

Как проверить переменное напряжение, например, в сети 220В?

• Переведите селектор мультиметра в сектор, обозначенный символом V~ (переменное напряжение) и установите его на значение 750, которое заведомо выше 220 А.
• Поскольку для переменного тока полярность не важна, вы можете любым из двух щупов коснуться одного контакта, а другим — оставшегося.
• Появившееся на цифровом экране значение и будет означать измеренное напряжение, например: 221 В.

Как проверить постоянное напряжение в бортовой сети автомобиля?

• Переведите селектор в сектор, обозначенный символом V— (постоянное напряжение) и установите его на значение 20, которое заведомо выше 12-14 В в электроцепи автомобиля.
• Поскольку для постоянного тока важна полярность, подключите черный щуп к массе автомобиля, например, к его кузову, а красным щупом дотроньтесь до любого цветного провода, целостность которого вам нужно проверить.
• Появившееся на цифровом экране значение и будет означать напряжение на концах щупов, например: 12,8 В.

Как измерить сопротивление радиодетали, автозапчасти, прибора или провода?

• Переведите селектор в сектор, обозначенный символом Ω, который означает сопротивление в Омах.
• Установите селектор в одно из значений, которое примерно подходит для измерения этой детали или прибора, например, 2000 Ом.
• Прикоснитесь черным щупом к одному контакту детали, а красным — к другому (полярность при этом измерении не имеет значения).
• Индикация на табло покажет значение сопротивление.

Как пользоваться функцией «прозвонки» цепи в мультиметре?

• Установите селектор напротив символа, который обозначает звуковой сигнал или стрелку, которая упирается в вертикальную черту.
• Черным щупом коснитесь одного из контактов проверяемой цепи, а красным щупом дотроньтесь до противоположного конца.
• Если прозвучит звуковой сигнал, то в цепь — замкнутая, то есть целая. Если звукового сигнала нет, то цепь разомкнута, или в ней есть обрыв, что и следовало установить.

Этих функций вполне достаточно для большинства измерений, необходимых для ремонта и устранения неисправностей проводки в автомобиле или в квартире.

Как проверить напряжение мультиметром (измерение вольтажа в розетке)

Содержание

1. Отличия постоянного напряжения от переменного
2. Как замерить постоянное напряжение
3. Настройка прибора
4. Пример измерения на аккумуляторе и блоке питания
5. Как замерить переменное напряжение
6. Настройка тестера
7. Пример наличия напряжения в розетке 220В и 380В
8. Ошибки и меры безопасности

Мультиметр (тестер) позволяет замерить не одну, а несколько электрических величин. Одно из наиболее частых применений этого прибора – измерение переменного и постоянного напряжений.

Отличия постоянного напряжения от переменного

В быту и на производстве пользователю могут встретиться, большей частью, два вида напряжения – постоянное и переменное. Постоянным (DC) называется такой вид разности потенциалов, величина которого постоянна во времени или медленно и непериодически снижается (например, при разряде аккумулятора). Источниками такого напряжения могут служить аккумулятор, конденсатор, гальванический элемент, блок питания и т.п.

Постоянное напряжение

Величина переменного напряжения (AC) периодически изменяется во времени по какому-либо закону. В быту и промышленности оно имеет форму синусоиды, длительность периода которой составляет 0,02 секунды, что соответствует частоте 50 герц. Для специальных целей может использоваться другая форма (прямоугольная, треугольная и т.п.) или другая частота (400 Гц и т.п.).

Переменное напряжение.

Наиболее наглядная величина, характеризующая такое напряжение – амплитуда (величина от пика до пика). Но обычные вольтметры (включая цифровые и стрелочные тестеры) измеряют не амплитудное, а действующее (эффективное) напряжение. Его значение равно значению такого постоянного напряжения, при котором количество теплоты при прохождении через проводник будет одинаково с измеряемым переменным. Графически это означает, что площадь, перекрываемая синусоидой (зеленая штриховка на рисунке) равна площади прямоугольника, ограниченного действующим постоянным значением (красная штриховака).

Действующее напряжение.

Эффективное значение всегда меньше амплитуды – для синусоиды примерно в 1,7 раза. Для бытовой сети эффективное значение составляет 220 вольт, а амплитудное – 380 вольт. Данное соотношение верно только для синусоидальной формы. Для других форм (прямоугольник, треугольник) отношение амплитудного значения к действующему будет иным. Тестер приспособлен для замера синусоиды, поэтому при попытке измерить напряжение другой формы погрешность значительно увеличится.

Как замерить постоянное напряжение

Чтобы проверить мультиметром постоянное напряжение, надо выполнить два действия – подготовка тестера и собственно замер.

Настройка прибора

Перед началом измерения надо включить на тестере необходимый режим. Если имеется тестер с ручным выбором предела измеряемого напряжения, надо выбрать сектор с обозначением V= или подобным символом. Также надо установить переключатель в положение предела, заведомо превышающего предполагаемый измеряемый уровень. Так, при замере на клеммах автомобильного аккумулятора есть основания предполагать, что на щупах мультиметра не окажется более 12 вольт. Поэтому надо выбрать предел 20 вольт.

Прибор с ручным выбором предела, готовый к замеру DC до 20 вольт.

Если используется мультиметр с автоматическим выбором предела измерения, надо установить переключатель в положение V (или обозначенное подобным символом. Возможно, чтобы переключить мультиметр в нужный режим потребуется нажать дополнительную кнопку. Контролировать возможность измерения постоянного напряжения можно по символам на дисплее (DC и т.п.).

Тестер, на котором выбран режим измерения DC с автоматическим выбором предела.

Пример измерения на аккумуляторе и блоке питания

Источником постоянного напряжения является, например, аккумулятор от источника бесперебойного питания. Можно измерить уровень на его клеммах с помощью мультиметра, на котором установлен режим измерения DC. Первое измерение производится тестером с автоматическим выбором предела. Надо положительный (красный) провод подключить к плюсовому выводу аккумулятора, а отрицательный (черный) – к минусовому. На дисплее будет индицироваться значение напряжения аккумулятора.

Правильная (слева) и неправильная (справа) полярность подключения измерительного прибора.

Если прибор имеет ручное переключение пределов, то значение на индикаторе будет зависеть от выбранного лимита:

• при наилучшем для данного измерителя пределе (20 вольт) индицируется напряжение с точностью до 2 знаков после запятой – оптимально для всех ситуаций;
• при завышенном пределе на индикаторе после десятичной запятой виден всего лишь один знак – в большинстве случаев этого достаточно;
• если выбранный лимит (в данном случае 2 вольта) ниже измеряемого значения, на индикатор выводится знак перегрузки (-1).

Если установленный предел не устраивает пользователя, его надо переключить в необходимую сторону.

Измерение постоянного напряжения на оптимальном, повышенном и пониженном пределе (слева направо).

Используя свойство тестера индицировать полярность, можно определить расположение отрицательного и положительного выводов источника питания. Например, имеется БП от ноутбука, который предполагается использовать в других целях (в качестве зарядника для автомобильного аккумулятора и т.п.). В первую очередь надо определить, какой из электродов на разъеме плюсовой, а какой минусовой. Сделать это можно с помощью мультиметра. Подключив его к выводам БП надо определить, какое напряжение индицируется. Если положительное, значит красный провод подключен к плюсу, черный к минусу. Если на индикаторе перед числом стоит знак «минус», значит красный провод подключен к отрицательному контакту блока питания, а черный – к положительному.

Напряжение индицируется без знака «минус» — красный провод подключен к плюсу коннектора.

Для наглядности рекомендуем видео.

Как замерить переменное напряжение

Переменное напряжение измеряется в те же два этапа.

Настройка тестера

Режим измерения переменного напряжения включается схожим образом. Для тестера с ручным выбором предела надо поставить указатель работы в сектор V~ (или аналогичное), а дальше выбрать положение, заведомо превышающее предполагаемый уровень. Если надо замерить напряжение в сети, логично предположить там наличие не менее 220 вольт, поэтому для указанного на фото прибора надо выбрать 750 вольт (предел 200 не подойдет).

Прибор с ручным выбором предела, установленный в измерение AC до 750 В.

У мультиметра с автоматическим выбором предела надо также выбрать режим измерения V, проконтролировать готовность измерения переменного напряжения по символам на дисплее. При необходимости тестер надо перевести в нужное положение, нажав функциональную кнопку.

Тестер с автоматическим выбором предела в режиме измерения переменки (на дисплее символы AC и ~).

Пример наличия напряжения в розетке 220В и 380В

В качестве примера можно померить напряжение в бытовой розетке. Переключив мультиметр в соответствующий режим, надо подключить щупы к контактам розетки. Полярность подключения значения не имеет. Если розетка исправна, на индикаторе будет около 220 вольт AC. Выбор пределов измерения производится точно так же, как и для постоянного напряжения.

Измерение переменного напряжения в розетке.

Если предстоит измерение в розетке 380 вольт, то надо иметь в виду, что трехфазная система состоит из трех фазных проводов и нулевого провода. Не вдаваясь глубоко в теорию, надо заметить, что в такой сети существуют фазные и линейные напряжения:

• линейные (измеряются между фазами) равны 380 вольт;
• фазные (измеряются между каждой фазой и общим проводом) равны 220 вольт.

Измерение фазных и линейных напряжений.

При измерении уровней на выводах трехфазной розетки надо быть готовым, что напряжения будут разными. И наоборот – по итогам измерений можно определить фазные и линейные провода:

• если между контактом и любым другим контактом тестер показывает 380 вольт, значит это фазный провод;
• если между измеряемым контактом и остальными контактами индицируется 220 вольт, значит, это ноль.

Линейный (слева) и фазный (справа) уровни в розетке 380/220 вольт.

Для закрепления информации видеоролик.

Ошибки и меры безопасности

При измерении напряжения надо соблюдать определенные меры предосторожности. Безопасными для человека считаются напряжения 50 вольт AC и 120 вольт DC. Если предполагается, что в точках измерения уровень будет превышать эти значения, надо обращать особое внимание на состояние щупов – они не должны иметь повреждений изоляции. Брать выводы тестера можно только за изолированные части. При замерах надо следить, чтобы руки не соскользнули и не коснулись токоведущих поверхностей. Совершенно не будут лишними диэлектрические перчатки, резиновые коврики и другие средства защиты.

Провода мультиметра с поврежденной изоляцией – такими пользоваться опасно!

Замерить вольтаж мультиметром несложно. Но для того, чтобы результат не был ошибочным, надо обладать некоторыми навыками работы с тестером, а главное – все действия должны быть осознанными.

Измерение напряжения постоянного тока (DC)

 

При измерении напряжения следует учитывать такие аспекты, как измерение высокого напряжения, контуры заземления, синфазное напряжение и топологии изоляции.

 

Высоковольтные измерения и изоляция

 

При измерении более высоких напряжений необходимо учитывать множество вопросов. При определении системы сбора данных первый вопрос, который вы должны задать, — будет ли система безопасной. Выполнение высоковольтных измерений может быть опасным для вашего оборудования, тестируемого устройства и даже для вас и ваших коллег. Чтобы обеспечить безопасность вашей системы, вы должны обеспечить изолирующий барьер между пользователем и опасным напряжением с помощью изолированных измерительных устройств.

 

Изоляция , средства физического и электрического разделения двух частей измерительного устройства, которые можно разделить на электрическую и защитную изоляцию. Электрическая изоляция относится к устранению путей заземления между двумя электрическими системами. Обеспечивая гальваническую развязку, вы можете разорвать контуры заземления, увеличить диапазон синфазных сигналов системы сбора данных и сместить опорный уровень сигнала на землю одной системы. Защитная изоляция ссылается на стандарты, в которых есть особые требования к изоляции людей от контакта с опасным напряжением. Он также характеризует способность электрической системы предотвращать передачу высокого напряжения и переходных напряжений через ее границу на другие электрические системы, с которыми может контактировать пользователь.

 

Включение изоляции в систему сбора данных имеет три основные функции: предотвращение контуров заземления, подавление синфазного напряжения и обеспечение безопасности.

 

Узнайте больше об измерениях высокого напряжения и изоляции.

 

 

Контуры заземления

Контуры заземления являются наиболее распространенным источником шума в приложениях сбора данных. Они возникают, когда две соединенные клеммы в цепи имеют разные потенциалы земли, что приводит к протеканию тока между двумя точками. Местное заземление вашей системы может быть на несколько вольт выше или ниже земли ближайшего здания, а удары молнии поблизости могут привести к увеличению разницы до нескольких сотен или тысяч вольт. Это дополнительное напряжение само по себе может вызвать значительную ошибку в измерении, но ток, который вызывает его, может также связывать напряжения в близлежащих проводах. Эти ошибки могут проявляться в виде переходных процессов или периодических сигналов. Например, если контур заземления образован линиями электропередач переменного тока с частотой 60 Гц, нежелательный сигнал переменного тока появляется при измерении в виде периодической ошибки напряжения.

 

При наличии контура заземления измеренное напряжение , ΔV _m , представляет собой сумму напряжения сигнала, Vs, и разности потенциалов, ΔV _g , которая существует между землей источника сигнала и заземление измерительной системы, как показано на рис. 6. Этот потенциал обычно не является уровнем постоянного тока; таким образом, результатом является зашумленная измерительная система, часто показывающая в показаниях частотные составляющие сети 60 Гц.

 

 

Рис. 3. Заземленный источник сигнала, измеренный с помощью системы заземления, включает контуры заземления 002 Во избежание контуров заземления убедитесь, что в измерительной системе имеется только один эталон заземления, или использовать изолированное измерительное оборудование. Использование изолированного оборудования устраняет путь между землей источника сигнала и измерительным устройством, тем самым предотвращая протекание тока между несколькими точками заземления.

 

 

Синфазное напряжение

Идеальная дифференциальная измерительная система реагирует только на разность потенциалов между двумя ее клеммами, входами (+) и (-). Дифференциальное напряжение на паре цепей является полезным сигналом, однако может существовать нежелательный сигнал, общий для обеих сторон пары дифференциальных цепей. Это напряжение известно как синфазное напряжение . Идеальная дифференциальная измерительная система полностью отбрасывает синфазное напряжение, а не измеряет его. Однако практические устройства имеют несколько ограничений, описываемых такими параметрами, как диапазон синфазного напряжения и коэффициент подавления синфазного сигнала (CMRR), которые ограничивают возможность подавления синфазного напряжения.

 

Диапазон синфазного напряжения определяется как максимально допустимый размах напряжения на каждом входе относительно земли измерительной системы. Нарушение этого ограничения приводит не только к ошибке измерения, но и к возможному повреждению компонентов устройства.

 

Коэффициент подавления синфазных сигналов описывает способность измерительной системы подавлять синфазные напряжения. Усилители с более высокими коэффициентами подавления синфазных сигналов более эффективны при подавлении синфазных напряжений.

 

В неизолированной дифференциальной измерительной системе в цепи между входом и выходом все еще существует электрический путь. Поэтому электрические характеристики усилителя ограничивают уровень синфазного сигнала, который можно подать на вход. При использовании изолирующих усилителей устраняется проводящий электрический путь, а коэффициент подавления синфазного сигнала резко увеличивается.

 

 

Топологии изоляции

Важно понимать топологию изоляции устройства при настройке измерительной системы. Различные топологии имеют несколько связанных с ними соображений стоимости и скорости. Двумя распространенными топологиями являются канал-канал и банк.

 

 

Межканальная

Наиболее надежной топологией изоляции является межканальная изоляция . В этой топологии каждый канал индивидуально изолирован друг от друга и от других неизолированных компонентов системы. Кроме того, каждый канал имеет свой изолированный источник питания.

Что касается скорости, то есть несколько архитектур на выбор. Использование разделительного усилителя с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) на канал обычно быстрее, поскольку вы можете получить доступ ко всем каналам параллельно. Более экономичная, но более медленная архитектура включает мультиплексирование каждого изолированного входного канала в один АЦП.

Другой метод обеспечения межканальной изоляции заключается в использовании общего изолированного источника питания для всех каналов. В этом случае синфазный диапазон усилителей ограничен шинами питания этого источника питания, если только вы не используете входные аттенюаторы.

 

Банк

Другая топология изоляции включает объединение или группировку нескольких каналов вместе для совместного использования одного изолирующего усилителя. В этой топологии разность синфазных напряжений между каналами ограничена, но синфазное напряжение между банком каналов и неизолированной частью измерительной системы может быть большим. Отдельные каналы не изолированы, но банки каналов изолированы от других берегов и от земли. Эта топология является более дешевым решением по изоляции, поскольку в этой конструкции используется один изолирующий усилитель и источник питания.

Как измерять напряжение, ток и мощность

Трансформаторы тока (ТТ)

Трансформаторы тока (ТТ) — это датчики, используемые для линейного понижения тока, проходящего через датчик, до более низкого уровня, совместимого с измерительной аппаратурой. Сердечник трансформатора тока имеет тороидальную или кольцевую форму с отверстием в центре. Проволока обвивается вокруг сердечника, образуя вторичную обмотку, и закрывается кожухом или пластиковым кожухом. Количество проволочных витков вокруг сердечника определяет коэффициент понижения, или коэффициент ТТ, между током в измеряемой линии (первичный) и токовым выходом, подключенным к контрольно-измерительным приборам (вторичный). Измеряемый провод нагрузки пропускается через отверстие в центре трансформатора тока. Пример: ТТ с соотношением 500:5 означает, что нагрузка 500 ARMS на основной линии приведет к выходу 5 ARMS на вторичном трансформаторе тока. Прибор будет измерять 5 ARMS на клеммах и может применять коэффициент масштабирования, введенный пользователем, для отображения полных 500 ARMS. ТТ указывается с номинальным значением, но часто указана точность более 100% от номинальной. Трансформаторы тока могут быть с разъемным сердечником или сплошным сердечником. ТТ с разъемным сердечником имеют открытый шарнир или съемную секцию, позволяющую установщику подключить ТТ к проводу нагрузки без физического отсоединения измеряемого провода нагрузки.

Предупреждение о безопасности. Несмотря на то, что трансформатор тока может физически подключаться к установленной линии, перед установкой трансформатора тока необходимо безопасно отключить питание. Открытые вторичные соединения с питанием на первичной обмотке могут привести к чрезвычайно опасным потенциалам напряжения.

Параметры ТТ при покупке включают номинальный диапазон, диаметр отверстия, составной/сплошной сердечник, тип выхода (напряжение/ток) и диапазон выхода (0,333 ВСКЗ, ±10 В, 1 СКЗ, 5 СКЗ и т. д.). Поставщики CT часто могут настроить датчик для конкретных нужд, таких как входной или выходной диапазон.

 

 

 

Рис. 5. ТТ с разъемным сердечником обычно имеют петлю или съемную секцию для установки вокруг линии без физического демонтажа, хотя питание все равно должно быть отключено. (Изображение предоставлено Magnelab)

Рис. 6. ТТ со сплошным сердечником дешевле, но для его установки в уже работающих цепях может потребоваться больше труда.
(Изображение предоставлено Magnelab)

Ширина полосы измерения ТТ

Полоса пропускания от 1 кГц до 2 кГц достаточна для большинства приложений по обеспечению качества электроэнергии в цепях переменного тока. Для более высокочастотных приложений подключайтесь напрямую к NI 9246 или NI 9247 для полосы пропускания до 24 кГц или выбирайте более дорогие высокочастотные трансформаторы тока. Все модули, перечисленные в таблице выше, имеют полосу пропускания приблизительно 24 кГц для сигналов, подключенных напрямую. Высокочастотные ТТ более специализированы и имеют характеристики полосы пропускания в диапазоне сотен МГц. NI 9215, NI 9222 и NI 9223 измерительных модуля с частотами дискретизации от 100 квыб/с/канал до 1 Мвыб/с/канал при 16-битном разрешении для высокочастотных измерений.

Для высокочастотных измерений, выходящих за рамки возможностей NI 9223, NI рекомендует осциллограф или дигитайзер для PXI, предназначенный для лабораторных, исследовательских и испытательных систем.

 

Измерение постоянного тока

Трансформаторы тока не измеряют постоянный ток или составляющую постоянного смещения сигнала переменного тока. Для большинства приложений переменного тока в этом нет необходимости. Когда необходимо измерение постоянного тока, NI 9227 имеет встроенные калиброванные шунты и может измерять постоянный ток до 5 Ампер. Для измерения постоянного тока более 5 А используется шунт для измерения тока большой мощности (см. ниже) или датчик Холла (см. ниже), подключенный к соответствующему измерительному модулю.

 

Катушки Роговского

Катушки Роговского, иногда называемые «канатными ТТ», представляют собой еще один вариант датчика для измерения тока в линии. Катушки Роговского похожи тем, что они наматываются на провод нагрузки, но они гибкие, имеют гораздо большее отверстие, чем стандартные трансформаторы тока, и принцип измерения другой. Катушки Роговского индуцируют напряжение, пропорциональное скорости изменения тока, и поэтому требуют в цепи интегратора преобразования в пропорциональный ток. Интегратор представляет собой отдельный блок/компонент, который обычно монтируется на панель или на DIN-рейку, требует источника питания постоянного тока и выдает на приборы сигналы низкого напряжения или тока. Размер и гибкость поясов Роговского делают их хорошо подходящими для замыкания вокруг более крупных сборных шин в коммерческих зданиях или на заводах, особенно когда они уже построены, а измерение мощности добавлено в качестве модернизации, но они дороже, чем ТТ с сопоставимым входом. диапазон.

Рис. 7. Для катушек Роговского требуется внешнее питание, интегрирующая схема (расположена в черном монтажном корпусе на изображении выше) и они дороже, чем типичные ТТ со сплошным/разъемным сердечником, но обеспечивают быструю фазовую характеристику и подходят для модернизации установках и шинах больших размеров благодаря их большому гибкому отверстию. (Изображение предоставлено Magnelab)

Датчики Холла

Датчики Холла основаны на «эффекте Холла», названном в честь Эдвина Холла, когда ток, протекающий через полупроводник, расположенный перпендикулярно магнитному полю, создает потенциал напряжения на полупроводнике материал. Для целей измерения тока схема на эффекте Холла размещается в сердечнике перпендикулярно магнитному полю и выдает напряжение, масштабированное к текущей нагрузке в измеряемой линии. ТТ на эффекте Холла обычно имеют лучшую частотную характеристику и могут измерять смещение постоянного тока, но они дороже, требуют питания и могут быть подвержены температурному дрейфу.

Рис. 8. Датчики на эффекте Холла имеют чувствительную цепь, перпендикулярную магнитному полю, и требуют питания. Датчики на эффекте Холла не имеют ограничений по насыщению, как ТТ, и могут измерять постоянные токи, но они более дорогие.

 

Токовые шунтирующие резисторы

Токоизмерительные шунты или токовые шунтирующие резисторы представляют собой резисторы, помещаемые в цепь с целью измерения тока, протекающего через шунт. Это довольно распространенные электрические компоненты, и они существуют для различных применений. Размер шунта будет основан на диапазоне измеряемого тока, диапазоне выходного сигнала и мощности, протекающей по цепи. Для большей точности доступны более дорогие прецизионные резисторы. Шунты не наматываются на провод цепи и размещаются на линии как компонент.