Тему заканчиваем, ибо она должна быть краткой. Часть 4

Ссылка на страничку сайта Магазина Gtest(R) с номенклатурой мультиметров, а также рекомендуемые приборы и статьи для дальнейшего самообразования - в самом конце этого Раздела

Измерение переменного тока

Использование мультиметра для измерения тока часто не рекомендуется из-за сложности отсоединения какой-либо детали в цепи, а затем правильного размещения прибора в линии, чтобы не произошло повреждения, поскольку можно легко перегореть предохранитель, если счетчик размещен не совсем ровно. немного не так. Несмотря на проблемы, это может быть ценная функция прибора; однако стоит подчеркнуть: это больший риск, чем при измерении напряжения или сопротивления.

В целом, переменный ток является важной величиной, которую необходимо изучить в случае промышленных условий. При использовании больших устройств, таких как двигатели, важно знать потребление тока во время запуска и во время работы. В обычном прибое их было бы много, те же риски, но в этом случае токи, скорее всего, будут достигать десятков или сотен ампер. 

Даже при правильном использовании мультиметры могут выйти из строя.

В большинстве этих промышленных портативных приборов один их конец предназначен для подпружиненного зажима или иногда стационарной вилки, которую можно разместить вокруг провода для измерения тока, не помещая пользователя или прибора на пути измерения тока.

Токоизмерительные клещи

Инновационная концепция, используемая для косвенного измерения переменного тока, основана на одной из старейших концепций электроники — магнитной индукции в катушках переменного тока.

В токоизмерительных клещах катушка из железа находится внутри петли, которая открывается, чтобы можно было разместить провод внутри, а затем закрывается, чтобы завершить катушку, как в трансформаторе. Вторичная катушка внутри корпуса счетчика может определять входной ток, считывая генерируемое напряжение на небольшом фиксированном нагрузочном резисторе.

Стандартные клещи с подпружиненными зажимами для измерения больших токов переменного тока.

Этот метод намного быстрее и безопаснее, чем обычные линейные приборы. Эти приборы не находятся на пути прохождения электричества и, следовательно, не подвергается воздействию тока, который мог бы вывести из строя предохранитель. Никакой ток цепи под напряжением вообще не проходит через прибор. Поскольку для установки токовых клещей не требуется разрыв цепи и последующий ремонт после измерения, считывание происходит намного быстрее.

Ограничительные особенности токовых клещей

Хотя эти приборы могут быть отличным выбором для промышленных условий, у клещей есть несколько ограничений, которые следует учитывать.

Во-первых, они обычно предназначены только для измерения переменного тока, точно так же, как трансформаторы реагируют только на входы переменного тока. В некоторых клещах постоянного тока датчик Холла расположен на самом кончике измерителя и может также измерять постоянный ток — даже очень небольшие его величины. Это может быть очень удобный инструмент в вашем наборе инструментов, но не думайте, что все клещи переменного тока измеряют постоянный ток одинаковым образом.

Во-вторых, эти измерители обычно не подходят для измерения малых токов переменного тока. Часто точность составляет всего лишь 0,1 ампер, поэтому попытка измерения меньшего значения, например, в современной цепи светодиодного освещения, может привести к отображению на дисплее нулевого ампера. Однако в примере с двигателями и контакторами такая точность не требуется. Отсутствие точности также означает, что вы не можете быть полностью уверены в точности измерения, поскольку оно отображает только интервалы в 0,1 ампер за раз.

Кроме того, следует отметить, что вы можете приобрести «клещи для измерения утечек», которые специально разработаны для измерения очень малых токов, хотя это не обычный тип промышленных клещей.

Еще одним ограничением измерений является требование наличия одного изолированного проводника для измерения. Поскольку измерение основано на одном чередующемся пути, если обе линии L и N находятся в зажиме вместе, направления тока будут компенсировать друг друга, и результатом будет нулевой ток. 

Этот результат также применим к измерениям трехфазного тока.

Проводники должны быть разделены настолько, чтобы зажим можно было разместить только вокруг одного провода за раз.

Максимизация потенциала токоизмерительных клещей

Есть несколько способов преодолеть некоторые препятствия, возникающие при измерениях клещами, и максимально использовать их потенциал.

Начнем с того что если у вас есть прибор, который не имеет функции клещей, это не всегда означает, что вам нужно его покупать новый инструмент. Существует множество адаптеров, или технически «преобразователей», которые преобразуют переменный ток, измеряемый клещами, в выходной сигнал в милливольтах. Этот адаптер можно подключить к обычному мультиметру, и милливольты будут считываться как амперы. Часто они измеряют как переменный, так и постоянный ток и могут стоить намного меньше, чем новый отдельно взятый прибор.

Чтобы бороться с недостаточной точностью при небольших показаниях тока, можно использовать простой трюк. Как и при намотке трансформатора, увеличение количества витков провода приведет к увеличению наведенного напряжения. Если вы немного расслабили провод переменного тока, пропустите его через зажим несколько раз. Показания на дисплее счетчика должны умножаться с каждым циклом.

Когда будет достигнута необходимая точность, просто разделите показания на количество раз, когда проволока проходит через зажимы, чтобы определить реальный ток.

Проведение провода через зажимы умножит показания тока, что даст гораздо лучшее показание. На этом изображении обязательно разделите полученный ток на /3, поскольку провод проходит через зажимы 3 раза.

Для устройств, которые необходимо подключать к розетке, шнур может ограничить возможность разделения проводников. Если вы хотите аккуратно снять изоляцию с оболочки кабеля и обнажить три провода, это может усложнить задачу. Однако, существуют разветвители линии тока, которые часто выглядят как пластиковая «цифра 8» и размещаются между розеткой и вилкой кабеля, чтобы обеспечить измерение тока с помощью клещей.

В целом, накладные измерители тока могут быть безопасным и быстрым инструментом устранения неполадок, особенно для технических специалистов. Они могут быть полезны при измерении больших токов переменного тока.

К сожалению, для измерения напряжения и тока — как постоянного, так и переменного — необходимо подключение к активному источнику питания. Что делать, если вам необходимо выявить проблемы при отключении цепи или выходе из строя блока питания? 

Напряжение и ток вам не помогут.

Сопротивление и непрерывность

В большинстве ситуаций измерение напряжения или тока наиболее полезно для выявления неисправности в цепи управления.

Напряжение требует только подачи питания; нагрузка не обязательно должна быть активной. Ток требует, чтобы в цепи активно протекало электричество, хотя клещевые счетчики позволяют провести простое измерение. Однако если питание необходимо отключить от схемы, то ни одно из этих двух измерений не сможет правильно показать какую-либо информацию, и необходимо использовать альтернативу.

Одним из решений является измерение сопротивления. Значения сопротивления показывают, сколько электричества может пройти через устройство, если к нему будет подано напряжение. Сопротивление, измеряемое в Омах, представляет собой соотношение между напряжением и током. Высокое сопротивление приводит к малому току, а низкое сопротивление приводит к высокому току.

Проверка сопротивления контактора показывает сопротивление катушки около 97 Ом. Согласно паспорту детали, значение должно составлять 98 Ом, значит, этот работает хорошо.

Значение сопротивления, равное нулю или близкое к нулю, считается «коротким» замыканием и может привести к срабатыванию предохранителя или выключателя с чрезмерным током. С другой стороны, очень высокое значение сопротивления, которое измеритель показывает, как OL, представляет собой «разомкнутую» цепь, и ток будет почти нулевым.

Преимущества при измерениях сопротивления

При правильном использовании значение сопротивления может фактически сказать больше, чем могут показать только напряжение или ток. В цепи управления напряжение всегда имеет тенденцию теряться либо на нагрузочном устройстве, либо в первой точке, в которой цепь «разомкнута». Среди других причин это может быть разомкнутый переключатель или обрыв провода, но в любом из этих источников падение напряжения будет равным полному напряжению источника и не дает нам никаких указаний на то, сколько электричества течет.

Фактически, разомкнутый переключатель с полным напряжением приведет к нулевому току, в то время как устройство нагрузки с полным падением напряжения будет иметь некоторый ненулевой ток, даже если измерения одинаковы.

Сопротивление позволяет технику проверить два отдельных факта о цепи. Во-первых, если подать напряжение, потечет ток.

Если в цепи существует некоторое сопротивление, то можно с уверенностью сказать, что при этом будет протекать некоторый ток.

Схема правильно подключена и запитана.

Второй факт, полученный из сопротивления, — это значение тока, который будет протекать при подаче питания. это факт измерения напряжения не могут определить, поэтому в некоторых случаях сопротивление может быть более важным, чем само напряжение.

Если катушка реле частично вышла из строя, она все равно может потерять все напряжение источника, как и раньше, хотя потребление тока может быть другим. Сопротивление может доказать, что реле будет проводить некоторый ток, и оно может точно показать, какой ток будет протекать.

Согласно закону Ома, для схемы управления с одной нагрузкой просто разделите напряжение источника (24 В, или 120 В и т. д.) на измеренное сопротивление. Это и будет результирующий ток.

Поскольку для проведения испытаний сопротивления необходимо отключить питание, важно понимать функцию измерителя, чтобы проводить правильные испытания, показывающие правильную информацию.

Меры предосторожности в отношении внешнего напряжения

Первое, что важно понять, это то, что прибор вырабатывает собственное напряжение (от батареи) для передачи электроэнергии через испытательное устройство. Испытательное устройство сбрасывает некоторое напряжение, а измерительный прибор сбрасывает оставшуюся часть с помощью последовательного делителя напряжения. Используя соотношение внутреннего фиксированного сопротивления и измеренного напряжения к напряжению батареи, можно легко рассчитать и отобразить сопротивление испытательного устройства. 

Однако если выводы подключены к цепи под напряжением, внутреннее измеренное сопротивление может превышать напряжение источника батареи. Этот «невозможный» сценарий отображается на дисплее как отрицательное значение.

Если вы видите на экране отрицательное значение, немедленно отсоедините провода. Надеюсь, это не повредило мультиметр, но высокое напряжение может быть опасным. Если измеритель измеряет диапазон вручную, шкалы с самым низким сопротивлением будут наиболее вероятно повреждены внешним напряжением.

Чтобы быть абсолютно уверенным в том, что вы можете предотвратить эту проблему с внешним напряжением, просто отсоедините один из проводов, ведущих к устройству. Это гарантирует, что устройство не может быть частью активной цепи. Если возможно, просто (и осторожно) полностью отключите устройство от цепи и истощите всю накопленную энергию, кратковременно прикоснувшись к проводам, чтобы исключить возможность подачи внешнего напряжения.

Чтобы гарантировать правильные показания, попробуйте удалить хотя бы одно соединение резистора, изолируя компонент от остальной части схемы.

Тестирование твердотельных устройств

Другое предостережение, которое заслуживает внимания при работе со всей современной электроникой, — это попытка тестирования твердотельных устройств. В чисто резистивных цепях фраза «линейный» означает постоянное сопротивление для всех напряжений — поднимите напряжение, и ток также увеличится с той же скоростью. Однако для твердотельных устройств, таких как диоды и транзисторы, величина приложенного напряжения может изменить сопротивление.

Здравый смысл здесь может ввести в заблуждение, поскольку тестируемое устройство может показывать допустимое значение сопротивления при отключении от цепи, что заставляет технического специалиста полагать, что устройство работает правильно. Однако при возврате в цепь и изменении напряжения в цепи это может радикально изменить сопротивление. В этих случаях важно использовать тесты напряжения, когда схема находится под напряжением, для тестирования полупроводников. 

Часто резистор небольшого номинала включают последовательно с полупроводниковым устройством. Отсюда вы можете измерить напряжение резистора вместе с его известным сопротивлением и рассчитать ток.

Использование функции непрерывности

Во многих случаях точное значение сопротивления не является полезной информацией, а только эффективностью теста. В случае проверки проводов на обрыв и выключателей на разомкнутое состояние сопротивление будет либо бесконечным, либо практически нулевым. Функция непрерывности зарегистрирует звуковой сигнал, если сопротивление низкое.

Обычно пороговые значения непрерывности составляют порядка 10–100 Ом, поэтому соблюдайте осторожность при использовании этой функции тестирования. Если вы пытаетесь обнаружить короткое замыкание, но обратное сопротивление на втором параллельном пути составляет менее 100 Ом, возможно, прозвучит звуковой сигнал непрерывности, даже если вы не обнаружили короткое замыкание, а только параллельный путь. Эта ошибка приведет к неправильному анализу. Используйте функцию непрерывности только в том случае, если все другие возможные цепи имеют достаточно высокое сопротивление. 

Непрерывность — полезная функция, если вы осознаете ее возможные ограничения.

Чтобы проверить порог непрерывности вашего собственного мультиметра, подключите провода +V и COM к средней и внешней клеммам потенциометра. Затем включите функцию непрерывности и поворачивайте диск до тех пор, пока звуковой сигнал не включится и не выключится небольшими движениями в любом направлении. Наконец, вернитесь к стандартной функции сопротивления, чтобы прочитать точный порог непрерывности.

Дополнительные возможности измерения

Напряжение, ток и сопротивление составляют основу закона Ома, и на основе этих трех измерений большинство неисправностей устраняется с легкостью. Однако, когда изменения в схеме могут произойти быстро или, когда сами компоненты не ведут себя предсказуемо, линейно, необходимо использовать несколько других вариантов измерения.

Ёмкость

Первый дополнительный вариант измерения – ёмкость. Чтобы понять ёмкость, важно сначала понять, что такое конденсатор. Конденсатор — это устройство хранения электрической энергии, имеющее некоторые свойства, аналогичное батареям, но с другим химическим составом. Эти устройства накапливают и разряжают заряд быстрее, чем обычная батарея, поэтому они полезны, когда напряжение быстро растет и падает.

Измерение ёмкости. Обратите внимание на подключение проводов счетчика и указанный символ, соответствующий отрицательному (-) символу на конденсаторе.

Конденсаторы выполняют множество функций и, следовательно, имеют различные конструкции: электролитические, керамические, танталовые и многие другие. Многие мультиметры способны измерять емкость этих конденсаторов, выраженную в единицах микрофарад (мкФ).

Измерения конденсаторов должны проводиться вне цепи, как и резисторы. Параллельные компоненты могут изменить значение емкости, а любое внешнее напряжение ухудшит точность показаний.

Некоторые конденсаторы (особенно электролитические) поляризованы, причем один из выводов обозначен как отрицательный (–) или положительный (+). Выводы мультиметра должны соответствовать этой полярности. Керамика и многие другие конструкции неполярны, что означает, что их можно тестировать независимо от направления. Однако крупные электролитические типы могут находиться за пределами диапазона измерения счетчика. Если вы собираетесь измерять такие большие устройства, обратитесь к руководству.

Этот конденсатор находится за пределами возможностей измерителя. Вероятно, ненамного, так как ёмкость конденсатора указана на 3900 мкФ, но измеритель может измерять до 4000 мкФ. Допуск конденсатора, должно быть, немного вывел его за пределы диапазона измерения.

Имейте в виду, что конденсаторы имеют немного больший допуск, чем большинство других устройств, причем многие из них считают +/- 20% приемлемым значением. Это может значительно увеличить или уменьшить фактическое значение емкости устройства, даже если оно все еще полностью функционально.

Диоды

Другой вариант измерения — тестирование диодов. Хотя тестирование диодов не является широко распространенной практикой в системах управления, оно может быть полезно для анализа цепей. В таком пространстве схемы выпрямительные диоды в источниках питания представляют собой простое расположение 4х диодов в последовательно-параллельной комбинации. Биполярные транзисторы также можно протестировать для проверки работы напряжения база-эмиттер.

В системе управления диоды размещаются параллельно с индуктивными устройствами, такими как соленоиды или катушки контактора. Без этих диодов большие скачки напряжения могут повредить или вывести из строя оборудование системы управления. Часто эти диоды монтируются в корпус катушки устройства или могут быть прикреплены внутри тех же клеммных колодок, что и два провода, питающие нагрузочное устройство.

Диоды проверяются с соблюдением полярности, ожидается напряжение от 0,4 до 0,7 В в зависимости от предельного тока диода.

Некоторые мультиметры также могут проверять правильную работу светодиодов. Однако даже самым маленьким красным и зеленым светодиодам потребуется напряжение около 2 вольт для свечения и пропускания тока. Многие тесты диодов с помощью мультиметра не дают напряжения, превышающего 1 В, и вполне вероятно, что светодиод не будет демонстрировать никакого падения напряжения или свечения при тестировании в качестве диода. Обязательно используйте альтернативный метод проверки светодиодов и не думайте, что он не сработал.

Температура

На многих мультиметрах имеются символы измерения температуры в градусах Фаренгейта и Цельсия. Они предназначены для использования с адаптером термопары типа К с красными и черными разъемами, которые вставляются вместо обычных проводов.

Ассортимент датчиков типа К и адаптеров для измерения температуры.

Термопары генерируют небольшое напряжение при разных температурах, поэтому их расположение выводов идентично испытанию напряжением. Выбор °F или °C преобразует небольшое напряжение, измеренное измерителем, в эквивалентное показание температуры на дисплее.

ВЫВОДЫ

Некоторые измерители обеспечивают дополнительные измерения значений усиления биполярных транзисторов, а также иногда для индукции, нагрузочного тестирования небольших батарей и функций мощных диодов для тестирования светодиодов.

Имея подходящий инструмент и зная, как его использовать, вы готовы безопасно справиться практически с любой электрической неисправностью, собрать правильные данные и сделать наилучшие предположения. Если вы сможете сэкономить хотя бы небольшое количество времени и заменить нужные детали, ваш вклад в устранение электрической неисправности будет иметь неизмеримую ценность.

А теперь постройте что-нибудь потрясающее.

Магазин Gtest® - авторизованный поставщик мультиметров в Украину: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/multimetry