Все нюансы измерения напряжения мультиметром
Напряжение, или вольтаж, — это один из параметров электрического тока, показывающий разницу потенциалов на участке цепи. Он равнозначен электродвижущей силе, и фактически является одним из самых важных факторов для работы любых электроприборов.
Проверка напряжения — едва ли не самая частая операция, которую приходится выполнять в работе с электротехникой, вне зависимости от того, обслуживание это промышленной или бытовой (домашней) электросети.
От его величины, а также от самого факта наличия, зависит, будет ли работать электроприбор, а также может ли он выйти из строя. В настоящее время для измерения напряжения используется аппарат под названием мультиметр.
Общее назначение
Это многофункциональное устройство, предназначенное для измерения целого ряда параметров электрического тока. Современный мультиметр, даже полупрофессиональный, предназначенный для бытовых нужд, способен измерять:
- переменное и постоянное напряжение;
- переменный и постоянный ток (силу тока);
- сопротивление.
Это минимальный перечень функций, которыми обладает даже самое простое устройство. Более сложные имеют функции прозвонки диодов и транзисторов, проверки целостности кабелей и т.п. Есть модели, которые позволяют мерить даже температуру.
Обычный бытовой прибор используется в сетях, напряжение которых не выше 1000 вольт постоянного или 750 вольт переменного тока. Чтобы измерить высокое напряжение, применяется только профессиональный высоковольтный мультиметр.
Устройство
Мы будем рассматривать цифровые мультиметры (они же — тестеры), поскольку. аналоговые (снабженные стрелкой и полем со шкалой значений) в настоящее время уже почти вышли из обихода.
На рынке существует большое разнообразие мультиметров, но у всех из них есть следующие элементы:
- цифровой дисплей;
- переключатель для выставления параметров;
- 2-4 гнезда для подключения контактных щупов;
- два контактных щупа.
Работает прибор от батарейки. Мы будем рассматривать самое простой мультиметр для домашнего использования, измеряющий три основных параметра — напряжение, силу тока и сопротивление электрического проводника.
Подавляющее большинство других функций в быту не нужны, за исключением функции прозвонки. Но прежде чем переходить к измерению напряжения, разберемся, какое оно бывает.
Разница между переменным и постоянным напряжением
Правильнее будет говорить о разнице между постоянным и переменным током. Различные электроприборы работают либо от постоянного тока, либо от переменного.
Переменный означает, что направление движения электронов в проводнике меняется от плюса к минусу с заданной частотой, то есть меняется полярность тока. В бытовой розетке по стандарту действующее напряжение 220 В, (амплитудное 311 В) а частота изменения тока 50 Гц. От такого напряжения работают все включающиеся в розетку приборы.
А вот аккумуляторы и батарейки — это источники постоянного тока. Они всегда имеют фиксированные плюс и минус (полярность). Частота у постоянного тока, естественно, отсутствует.
Подключение штекеров
Перед тем, как измерять напряжение, мультиметр надо выставить в соответствующий режим. Для маркировки напряжения используются либо аббревиатуры ACV — переменное, и DCV — постоянное, либо пиктограммы, дополняющие обозначение V — вольтаж. Так, V~ — это переменное напряжение. V с горизонтальной длинной чертой, под которой три коротких — это постоянное.
Если на вашем приборе есть только обозначение V, значит, он способен автоматически определять, переменное оно или постоянное.
Кроме пиктограмм, обозначающих тип напряжения, на корпус мультиметра нанесены диапазоны величин. Большинство бытовых приборов имеют границы измерения до 750 В переменного и до 1000 В постоянного напряжения.
Перед тем, как замерить напряжение в розетке, на аккумуляторе или другом приборе, подключите к мультиметру щупы. Их два — черный и красный. А вот гнезд может быть и два, и три, и четыре — в зависимости от класса прибора.
Черный щуп — это либо минус, либо «ноль». Он всегда устанавливается в гнездо мультиметра, обозначенное COM. Красный щуп — либо плюс, либо «фаза». Для его подключения выбирается гнездо, снабженное соответствующей маркировкой. Если гнезд только 2 — вопрос снят, если больше — выбирайте то, около которого есть символ V.
Другие гнезда могут быть маркированы либо 10-20А, либо mA — соответственно для измерения силы тока (сверхбольшой или сверхмалой), либо иметь другие обозначения и соответственно предназначения. Гнездо для вольтажа всегда одно.
Установка режима измерения
После установки щупов переведите переключатель мультиметра на подходящий диапазон. Если измеряется напряжение в розетке, выбирайте пороговое значение в 750 ACV, если, к примеру, автомобильного аккумулятора — 20 или 200 DCV.
Всегда необходимо устанавливать предел измерения выше предполагаемого напряжения на источнике питания. Иначе вы рискуете сжечь прибор.
Есть правило: вольтаж измеряется путем параллельного подключения мультиметра, (тогда как сила тока — последовательно с нагрузкой). На практике это значит, что для того, чтобы померить напряжение в розетке, необходимо просто вставить в нее оба щупа мультиметра, каждый в свое гнездо. Где ноль, где фаза — не имеет значения.
Прибор показывает напряжение в тех пределах, на которые он отрегулирован. Таким образом, если выставить верхний порог в 750 В — увидите на экране значение в диапазоне 210-230 В. Или меньше, или больше, если скачок напряжения очень велик, но выше 750 В он подняться не может. Но если выставить порог в 200 В, то при фактической величине напряжения выше этой границы на экране появится цифра 1.
Учтите, что ровно 220 В в бытовой розетке бывает не всегда. Допустимы отклонения плюс-минус 10-15 В.
Проверка трехфазной линии осуществляется контактом двух щупов мультиметра с двумя шинами. Между ними должно быть 380 В, между одной шиной и землей будет 220 В (плюс-минус 15).
Проверка батарейки
Как измерить напряжение на батарейке?
Необходимо черный щуп законтачить с ее минусом, красный — с плюсом, и выставить границу на 20 DCV. Для любых домашних батарей и аккумуляторов этого достаточно. Для сравнения: аккумулятор легкового автомобиля выдает 13-14 В. Только мощные аккумуляторы грузовиков предназначены для напряжения 24 В и выше.
Мультиметр покажет сохранившийся заряд батареи. Если вы перепутали полярность — ничего страшного, просто на экранчике появится знак «-».
Проверяя батарейку, учтите, что «свежая» батарейка должна выдавать значение вольтажа немного больше, чем указано на ее корпусе.
Прижимая щупы к контактам батарейки или аккумулятора, удара током бояться не стоит: порог чувствительности человеческой кожи — 36 В. Даже 20 В вы не почувствуете. Но проверяя ток во вскрытом электроприборе или розетке, нужно быть осторожным. Нельзя использовать щупы с поврежденной изоляцией.
Возможные неисправности
Если мультиметр перестал измерять напряжение или неправильно его показывает, проверьте другим тестером батарейку, размещенную внутри корпуса, или просто замените ее.
Проверьте также, соответствует ли выставленный порог измерения напряжению, которое должно быть у объекта, который вы проверяете. Проверьте, верно ли установлен характер вольтажа — батарея не проверяется в режиме переменного, а розетка — постоянного напряжения.
Если не определяется параметр в одной розетке, проверьте его в другой. Если проблема возникла при проверке маленькой батареи — возможно, дело в плохом контакте щупа и клеммы.
Протестируйте устройство на различных объектах, априори работоспособных. Если мультиметр в принципе перестал измерять вольтаж, то либо иссяк его встроенный источник тока, либо повреждена плата управления, либо — наиболее частый случай — поврежден кабель одного из щупов.
Следует осмотреть кабели на предмет разрыва, убедиться в хорошем контакте с гнездом. Если разрыв обнаружен — замените или почините провод, восстановив его целостность.
Если же никаких видимых причин потери работоспособности не обнаружено, то, скорее всего, мультиметр сгорел. Это могло произойти из-за попытки измерить завышенное напряжение, либо мощного сетевого скачка или других причин.
Измерение и проверка напряжения тестером
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.
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.).
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).
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.
Если будет выбрана более высокая граница, пользователя может не устроить точность измерения (количество знаков после запятой будет меньше). Если предел будет выбран заведомо меньшим (например, 2 вольта), мультиметр покажет перегрузку – на дисплее будет индицироваться OL (Overload) или другой символ.
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.).
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.
Если перепутать полярность подключения мультиметра, ничего страшного не произойдет, но прибор покажет напряжение со знаком «минус».
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
Измерение в такой розетке выполняется так же, как и в однофазной – в режиме переменного напряжения, и полярность подключения щупов тоже значения не имеет.
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.
Указанные уровни напряжения безопасны только в нормальных условиях – в помещении без повышенной влажности и при сухой поверхности кожи рук. Если ведется работа во влажной комнате или кожа мокрая или имеет повреждения, даже более низкое напряжение может быть опасным.
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.
Инженер-электроник. Работаю в мастерской по ремонту бытовых приборов. Увлекаюсь схемотехникой.
Как пользоваться тестером и правильно измерить амперы, вольты, омы
Среди электриков, электронщиков и прочих специалистов, имеющих в своей работе тесный контакт с электричеством, просто огромной популярностью пользуются мультиметры или, как их ещё называют, тестеры. И это не удивительно, учитывая широту возможностей, которые представляет прибор при работе. И именно по этой же причине, новичку не всегда понятно, как пользоваться тестером и какие установки необходимы в конкретном случае.
Особенности работы с мультиметром
При работе с электричеством возникает необходимость измерения различных параметров: напряжение, сила тока, сопротивление и другие. Являясь прибором универсальным, тестер позволяет производить все эти замеры, не прибегая к множеству аппаратов узкого направления. Это достаточно экономно и удобно, но требует некоторых знаний о том, как пользоваться мультиметром, в каких случаях и ситуациях это уместно, а где нет, какие установки производить и как правильно делать замеры. А учитывая, что тестеры могут отличаться не только размерами, но и функционалом, нужно понимать, на что способен тот или иной прибор.
Знакомство с мультифункциональными приборами
Хотя различные модели мультиметров могут отличаться по функционалу и техническим характеристикам, основные их функции одинаковые. Это значит, что все приборы позволяют измерять напряжение, силу тока и сопротивление. Дополнительно, к примеру, может предоставляться возможность проверки транзисторов.
Помимо этого, тестеры бывают электронные, где показания выводятся на цифровое табло, или аналоговые, оснащённые стрелкой, отображающей значение того или иного измерения.
Электронный мультиметр
Внешний вид электронных тестеров довольно схож не смотрят на разнообразие модельного ряда. В верхней части располагается цифровое жидкокристаллическое табло. Чуть ниже многопозиционный переключатель функций, содержащий положения:
- OFF — отключение прибора.
- ACV — работа с переменным напряжением.
- DCV — функции для постоянного напряжения.
- DCA — сектор для работы с постоянным током.
- Ω — позиции для измерения сопротивления.
Ещё чуть ниже располагаются три разъёма, куда необходимо вставлять щупы. Причём делать это нужно правильно. Так, провод чёрного цвета обязательно нужно подключать к разъёму, маркированному как COM. Красный же подключается в зависимости от того, что необходимо измерять. В разъём с маркировкой «V Ω mA» его подключают, когда необходимо проводить измерения сопротивления, напряжение сети или ток до 200 mA. При замере силы тока больше 200 mA, подключать красный провод необходимо к разъёму, маркированному «10 ADC». В противном случае может сгореть предохранитель и, даже выйти из строя сам прибор.
Аналоговые тестеры
Существуют также мультиметры, называемые стрелочными или аналоговыми. В отличие от электронных, замеряемые значения здесь определяется с помощью шкалы со стрелкой, которая указываем необходимый параметр. Они менее удобны в использовании. Да и погрешность показаний значительно ниже, чем у их электронных аналогов. А также они куда более чувствительны к механическим воздействиям и ударам — рамка, на которой установлена стрелка, легко может выйти из строя даже от сильной встряски.
Но несмотря на то, что в большинстве случаев они уступают электронным, в ряде случаев они могут быть предпочтительнее в работе.
Измерение тока электронным мультиметром
Одно из направлений тестера замер силы тока. Чтобы понять, как мультиметром измерить амперы, необходимо знать, с каким током, переменным или постоянным, будут производиться работы. Также неплохо знать диапазон, в котором ведутся замеры. Если получить такую информацию не получается, то лучше вставить красный провод в разъём с большим значением, т. е. с маркировкой «10 ADC». Переключателем также нужно поставить значение максимально высокое. Это позволит не испортить прибор в случае большого тока.
Если значение, отображаемое на табло, слишком низкое, то можно переставить красный провод в разъём «V Ω mA», но также с положением переключателя на наиболее высоких значениях. Когда значение всё равно ещё низкое, стоит повернуть переключатель на более низкий параметр до тех пор, пока замеряемая сила тока не станет адекватной.
При измерениях силы тока прибор подключается к цепи последовательно, что обязательно нужно учитывать.
Замер тестером напряжения
При измерении напряжения, как и замеряя силу тока, нужно знать, как правильно пользоваться мультиметром проводя такие работы. Здесь тоже необходимо обращать внимание с каким током имеется дело — переменный или постоянный. Уже руководствуясь этим, стоит смотреть, какое значение нужно установить переключателем. К примеру, если рассматривать измерение напряжения в простой розетке, то известно, что имеется в виду переменный ток приблизительно 220 вольт. Значит, положение переключателя нужно поставить на переменно напряжение выше этого значение. К примеру, 600 или 750 В, в зависимости от модели тестера.
Аналогичным образом производятся измерения напряжения постоянного тока. Если заведомо неизвестно, сколько вольт в цепи, то следует ставить переключатель в большее положение, постепенно снижая до наиболее подходящих значений.
В отличие от измерения силы тока, когда подключение прибора осуществляется последовательно, замеряя напряжение, его нужно подсоединять параллельно. Это важный момент, чтобы знать, как пользоваться вольтметром.
Определение сопротивления цепи
Работы по измерению сопротивления можно отнести к наиболее безопасным. Как-то навредить прибору здесь крайне сложно. Главное, знать, как работать с мультиметром, чтобы правильно определить сопротивление. Основной момент, который следует учесть, это необходимость снять напряжение перед началом измерений. И здесь дело не столько в безопасности, сколько в точности полученных данных. Даже простая батарейка может ощутимо исказить верность показаний.
Устанавливать переключателем положение для измерения сопротивления можно совершенно любое в секторе «Ω». Теперь, когда щупы зафиксированы на концах проводника, сопротивление которого необходимо знать, можно смотреть показатели табло. Здесь может быть два варианта:
- Показания «1», «OL», «OVER» — необходимо установить более высокий диапазон, так как происходит перегрузка.
- Показания «0» — диапазон требуется уменьшить.
В остальных случаях будет отображаться значение сопротивления исследуемого проводника или полупроводника.
Режим прозвонки
Есть у мультиметров возможность использовать их, как прозвонку. И если в аналоговых моделях это напрямую не реализовано, то цифровые обладают сектором при установке переключателя, на который тестер переходит именно в режим прозвонки.
Сама по себе такая функция используется нечасто, но чтобы знать, как работать мультиметром в полном объёме, это будет далеко не лишним. Допустим, полезна такая возможность, когда необходимо определить целостность цепи или отдельно взятого проводника. В ряде случаев именно благодаря режиму прозвонки можно определить полярность.
Для того, чтобы проверить проводник на обрыв, подсоединяют щупы к его концам. Если провод цел, то слышится характерный звуковой сигнал. В противном случае никакой реакции не последует.
Особое внимание при проведении работ с прозвонкой стоит уделить отсутствию питания. Если не обесточить цепь, на которой будут производиться замеры, то велика вероятность выхода из строя прибора.
Реализуются в мультиметрах иногда и другие возможности, к примеру, гнездо для проверки транзисторов. Однако используют их нечасто и только люди, знакомые с радиоэлектроникой. Рядовому любителю или начинающему электрику пользоваться такой возможностью вряд ли придётся — здесь нужны определённые знания. В остальном же, несмотря на многофункциональность, мультиметры в использовании крайне просты и неприхотливы.