В процессе эксплуатации различного оборудования возникает необходимость проверки основных электрических параметров его работы. Это нужно как для проверки определенных характеристик, так и для ремонтных работ. Одним из наиболее сложных и опасных измерений является определение величины токовой нагрузки. Поэтому для всех начинающих электриков будет актуально узнать, как измерить силу электрического тока в цепи правильно и безопасно.
Используемые приборы
Измерить силу тока можно различными способами, однако далеко не все из них применимы в повседневной жизни. К примеру, различные измерительные трансформаторы, подключаемые в цепь, крайне неудобно переносить по дому и даже хранить на полке в гараже. Поэтому актуальными средствами измерительной техники являются амперметры, мультиметры и клещи. Далее рассмотрим детально особенности работы и применения каждого из них.
Амперметр
Это один из наиболее простых измерительных приборов, который реагирует на изменение токовой нагрузки. С электротехнической точки зрения амперметр представляет собой нулевой или бесконечно малое сопротивление. Поэтому в случае приложения напряжения только к прибору, в нем возникнет ток короткого замыкания, из-за чего амперметр включается в цепь последовательно замеряемой нагрузке. Для наглядности стоит пояснить, что измерить силу тока в розетке нельзя, так как без нагрузки (в случае разомкнутой цепи) ток в ней не протекает, на контактах розетки присутствует только напряжение, поэтому подключение амперметра напрямую приведет к замыканию.
Под электрическим током подразумевается направленное движение заряженных частиц, которое проходит через поперечное сечение проводника за определенную единицу времени. Поэтому запомните, что токовая нагрузка возникает лишь от включения бытового электроприбора к источнику питания. Включение амперметра отдельно к точке электроснабжения или отдельно к рабочему двухполюснику никоим образом не даст информации о силе тока. Если рассмотреть пример на схеме, то чтобы замерить амперы вы должны включить прибор в линию последовательно к объекту измерения:
Как видите, основная сложность заключается в том, что процесс измерения происходит непосредственно в момент протекания электрической энергии, соответственно, велика вероятность поражения электрическим током в случае нарушения технологии.
Чтобы избежать плачевных последствий, необходимо соблюдать такие правила:
- Подключение производится только при отсутствии напряжения;
- Измерительные провода должны быть заизолированы, а места подключения удалены от человека, при необходимости исключена возможность прикосновения к ним;
- Выведение амперметра из цепи измерения тока также выполняется при снятом напряжении.
Так как амперметр является узконаправленным прибором для измерения силы тока, его редко кто хранит у себя дома. Поэтому если вы хотите приобрести приспособление, куда выгоднее обзавестись мультиметром, который обладает значительно более широким функционалом.
Мультиметр
Этот прибор также называют тестером, Ц-эшкой, поэтому в обиходе можно встретить разные поколения мультиметра. Принцип использования мультиметра в качестве средства для измерения тока в цепи полностью аналогично амперметру, как по схеме включения, так и по предъявляемым мерам предосторожности. Однако следует отметить, что мультиметр мультиметру рознь, поэтому перед включением тестера обязательно посмотрите, подходит ли он, чтобы измерить ток в вашем случае.
Из конструктивных особенностей сразу отметим:
- Диапазон измерения – выставляется переключателем на определенную величину силы тока. Выбирается таким, чтобы предполагаемая нагрузка его не превышала, но была соизмеримой.
- Род тока – переменный или постоянный, заметьте, что некоторые модели мультиметров предоставляют возможность измерить только один вариант.
- Разделение на слаботочные и силовые измерения – такие приборы имеют отдельную шкалу на мА, мкА и отдельную для А. Также в них могут располагаться отдельные разъемы, чтобы подключить щупы.
- Наличие защиты от перегрузки при подключении измерительных устройств, обозначается отметкой unfused. Которая свидетельствует о наличии предохранителя, способного предотвратить выход со строя мультиметра от протекания чрезмерной силы тока.
По способу отображения информации все мультиметры подразделяются на циферблатные и дисплейные. Первые из них – довольно устаревшая модель, ориентироваться по ним смогут только искушенные электрики, знакомые с основами метрологии. Новичок же может запутаться в показаниях на шкале, цене деления или какими единицами измеряется нагрузка. Поэтому применение цифрового прибора куда проще и удобнее, на дисплее отображается конкретное число.
Токоизмерительные клещи
Это наиболее удобный прибор, так как чтобы измерить силу тока токоизмерительными клещами, нет нужды разрывать цепь. Конструктивно клещи представляют собой разъемный магнитопровод, в который и помещается проводник, на котором вы хотите померить силу тока. Токоизмерительные клещи имеют схожесть с тем же мультиметром, а в более продвинутых моделях вы встретите такой же переключатель с функцией определения мощности, напряжения, сопротивления, силы тока и разъемы для подключения щупов.
Как измерить силу тока в цепи
Для измерения электрического тока в цепи куда удобнее использовать современные устройства – мультиметры или клещи, особенно для одноразовых операций. А вот стационарный амперметр подойдет для тех ситуаций, когда вы планируете постоянно контролировать силу тока, к примеру, для контроля заряда батарейки или аккумулятора в автомобиле.
Постоянного тока
Разрыв электрической цепи организовывается до начала измерений при отключенном напряжении. Даже в низковольтных цепях вы можете вызвать замыкание батарейки, которое моментально приведет к потере электрического заряда. Далее рассмотрим пример измерения в цепи постоянного тока с помощью мультиметра, для этого:
- подключите щупы к соответствующим вводам в тестер – черный в COM, красный в разъем с пометкой mA, A или 10A, в зависимости от устройства;
- при помощи «крокодилов» соедините щупы тестера с цепью измерения последовательно;
- установите переключателем нужный род тока и предел измерений;
- можете подключить нагрузку и произвести измерения, на дисплее мультиметра отобразится искомое значение.
Но заметьте, подключать мультиметр следует на короткий промежуток времени, так как он может перегреться и выйти со строя.
Переменного тока
Цепь переменного напряжения может измеряться как мультиметром, так и токоизмерительными клещами. Но, в связи с опасностью переменного бытового напряжения для жизни человека, эту процедуру целесообразнее выполнять клещами без измерительных щупов и без разрыва цепи.
Для этого вам нужно:
- переключить ручку в положение переменных токов на нужную позицию нагрузки, если она изначально неизвестна, то сразу выбирают максимальный диапазон;
- нажать боковую скобу, которая разомкнет клещи;
- поместить внутрь клещей токоведущую жилу и отпустить кнопку.
- данные измерений отобразятся на дисплее, при необходимости их можно зафиксировать соответствующей кнопкой.
Производить измерения можно как на изолированных, так и на оголенных жилах. Но заметьте, в область обхвата должен попадать только один проводник, сразу в двух измерить не получится.
Реальные примеры измерения тока
Далее рассмотрим несколько вариантов того, как подключить измерительный прибор в бытовых нуждах. При замерах батареек вам необходимо один щуп приложить к контакту батарейки, а второй к контакту нагрузки, второй контакт нагрузки подключается к свободной клемме батарейки.
Если вы хотите проверить токовую нагрузку в обмотках трехфазного электродвигателя, измерительный прибор подключается поочередно в каждую фазу или если у вас есть три амперметра, можете использовать их одновременно. Для этого щупы подключаются одним концом к выводам обмоток в борно, а вторым, к питающему проводу соответствующей фазы.
Способы на видео
Практически любые помещения, будь то жилые или производственные, оснащены розетками для подключения электрических приборов. Для стабильной и безопасной работы электроприборов необходимо знать не только напряжение в сети (стандартное 220 вольт), но и силу тока, на которую рассчитана розетка. Необходимо отметить, что это электротехническое оснащение само по себе не имеет никакой силы тока, оно только выдерживает определённую величину при подключении какой-либо бытовой или промышленной техники.
…
Оглавление:
Методы определения силы тока
- Прибором амперметром. Амперметр – измерительное устройство, которое определяет силу тока и показывает её на имеющейся шкале. Для этого необходимо последовательно соединить замкнутую цепь: розетку, единицу бытовой техники, амперметр и опять розетку. Вместо амперметра, можно использовать мультиметр – комбинированный прибор, включающий вольтметр, амперметр и омметр. Погрешность измерений силы тока на конкретном участке цепи будет зависеть от класса точности измерительного устройства.
- Расчётным методом. Для применения расчётного метода необходимо знать значение мощности подключаемого прибора. Принимая во внимание, что в нашей стране в основной части помещений подаётся стандартное напряжение в сети 220 вольт, рассчитать силу тока в розетке 220в можно по следующей формуле:
I = P / U, где I – сила тока (ампер); P – мощность электроприбора (ватт); U – напряжение в сети (вольт).
Таким методом определяется, сколько ампер в розетке 220в. Например, по формуле можно рассчитать, какой ток в розетке 220в при подключении обычного электрического чайника мощностью 2,5 киловатт или 2500 ватт. Получится величина 11,36 ампер.
Характеристики тока
Подсчитывая величину силы тока, которую поддерживает розетка, необходимо уточнить характеристику тока. Их существует две: постоянный ток и переменный. Переменный получил наибольшее распространение в сфере потребления электроэнергии, так как его потери при передаче на большие расстояния существенно меньше. В случае необходимости производится преобразование с помощью схем приборов-потребителей. Таким образом, розетка поддерживает переменный ток в 220 вольт.
Виды электророзеток
Техника, используемая в быту, имеет различные характеристики по своей мощности, следовательно, и электрофурнитура в помещениях должна быть соответствующая. Сегодняшние бытовые устройства более мощные, чем старые образцы техники. Ещё 20 лет назад для всех устройств могла подойти розетка с ограничением в 6 ампер. Такой разъём был предназначен для техники, имеющей мощность до 1,5 киловатт или 1500 ватт. Для современного быта это недостаточно. Сейчас ограничение нагрузки составляет:
16 ампер для обычных помещений, что гарантирует безопасное функционирование потребителей мощностью до 3,5 киловатт;- 25 ампер для квартир или домов, где устанавливаются электрические плиты мощностью до 6 киловатт. Такие розетки называются силовыми;
- 32 ампера при повышенных нагрузках на сеть, например, при подключении в производстве несколько мощных духовых шкафов или плит. В этом случае применяется трёхфазный кабель, который рассчитан на 380 вольт. Соответственно розетки также должны быть трёхфазными. Такое оснащение отличается по своей конструкции. При наличии повышенной нагрузки на сеть в частном доме, кроме установки специального оснащения, требуется ещё и усиленная электрическая проводка.
16 ампер для обычных помещений, что гарантирует безопасное функционирование потребителей мощностью до 3,5 киловатт;Необходимость автоматического выключения питания
Автоматический выключатель – важный элемент в системе электроснабжения помещения. На распределительных щитках имеются специальные устройства, на которых отмечено сколько ампер максимально допустимого тока. Обычно для бытовых целей устанавливаются автоматы на 16, 25 или 32 ампера. Рекомендуется на каждый мощный прибор устанавливать свой автоматический выключатель. Например, электрическая плита имеет мощность 6 киловатт или 6000 ватт, следовательно, сила тока будет 27 ампер при напряжении в 220 вольт. В этом случае необходим автомат на большую величину, а именно на 32 ампера.
Состояние электропроводки
Для безопасного подключения и стабильной работы всех электрических приборов в доме важны не только правильно подобранные электророзетки и автоматические выключатели, но и вся система электроснабжения, в том числе проводка. Перед тем как приобрести новую мощную технику следует оценить состояние электрической проводки. При наличии в доме старой алюминиевой проводки, лучше поменять её на медную.
Зная методы определения силы тока, можно без труда рассчитать, сколько составляет максимальная нагрузка для розетки. Если этот показатель не учитывать, возможны неприятные и даже опасные последствия в виде оплавившегося кабеля, повреждённых металлических частей, короткого замыкания и пожара. Перед подключением новых электроприборов необходимо изучить техническую документацию, особенно, сколько ватт мощности имеет этот прибор. В случае возникновения затруднений рекомендуется обратиться за консультацией к специалистам.
Выберите подписку для получения дополнительных возможностей Kalk.Pro
Любая активная подписка отключает
рекламу на сайте
-
-
Доступ к скрытым чертежам -
Безлимитные сохранения расчетов
-
Доступ к скрытым чертежам -
Безлимитные сохранения расчетов
-
-
-
Доступ к скрытым чертежам -
Безлимитные сохранения расчетов
-
Доступ к скрытым чертежам -
Безлимитные сохранения расчетов
-
Более 10 000 пользователей уже воспользовались расширенным доступом для успешного создания своего проекта. Подробные чертежи и смета проекта экономят до 70% времени на подготовку элементов конструкции, а также предотвращают лишний расход материалов.
Подробнее с подписками можно ознакомиться здесь.
Как разными способами найти силу тока
Содержание
- 1 Зачем нужно находить силу тока
- 2 Вычисление тока, если известны мощность и напряжение
- 3 Определение мощности прибора
- 4 Вычисление тока при известных значениях напряжения и сопротивления
- 5 Использование мощности и сопротивления
- 6 Непосредственное измерение силы тока
- 7 Видео по теме
Знание силы тока в электрической цепи является в некоторых случаях необходимым. Ее определяют не только с помощью непосредственного измерения, но и расчетов. В последнем случае нужную информацию можно получить на основе технических характеристик оборудования.
Зависимости между основными электрическими величинами
Зачем нужно находить силу тока
Любое вещество состоит из атомов, которые включают в себя положительно заряженное ядро и вращающиеся вокруг него электроны. При отсутствии электрического поля движение этих частиц является хаотичным. Но как только проводник становится частью электрической цепи, подключённой к источнику питания, электроны начинают двигаться по направлению к положительному полюсу.
Ток проявляется через заряд. Каждый электрон несёт в себе элементарный отрицательный электрический заряд. Сила тока — это количество электронов, проходящих через поперечное сечение проводника за какой-то отрезок времени. Следовательно, можно сделать вывод, что рассматриваемый параметр определяют заряд и время.
Электроток, выраженный через заряд и время
Найти силу тока в проводнике можно только в том случае, когда электрическая цепь подключена к источнику питания. Например, это может быть включение бытового прибора в электросеть с переменным напряжением, равным 220 В. Разным приборам для работы нужна разная мощность. В некоторых случаях даже выключенное оборудование может потреблять небольшое количество электричества, если оставить его вилку в розетке. Поэтому рассчитать силу тока в цепи можно через мощность и напряжение.
Слишком интенсивный электроток способен создавать проблемы. Он может, например, привести к перегреву деталей или к их разрушению. Если большой ток пройдёт через человека, то это нанесет серьёзный вред его здоровью или даже станет опасным для жизни. Для нормального и безопасного функционирования оборудования важно, чтобы электроток соответствовал установленным нормативам. Определение силы тока по мощности и напряжению позволяет проверить, насколько она соответствует требованиям.
Вычисление тока, если известны мощность и напряжение
Есть простой способ, как узнать ток, зная мощность и напряжение. В данном случае рассчитать постоянный ток можно по формуле:
Расчет для переменного тока через мощность усложняется, поскольку его величина и направление постоянно меняются. Это обстоятельство нужно учитывать при расчетах. Если питание однофазное, то используется такая формула:
Чтобы определить силу переменного тока в трехфазной сети, следует воспользоваться формулой:
При рассмотрении переменного тока нужно учитывать не только активную, но и реактивную мощность. Первая связана с активным сопротивлением, а вторая — с реактивным (ёмкостным и индуктивным). Соотношение между различными видами отражается с помощью cos φ.
Косинус угла «фи» обычно указывают в технической документации прибора. Если эту информацию нельзя получить из документации, то в расчетах очень мощных устройств принимают значение 0.8. Для большинства обычных бытовых приборов в вычислениях используют 0.95.
Подставив в формулу, применяемую для определения силы тока на участке цепи, значения напряжения U = 220 В для однофазной цепи и 380 В для трехфазной, а также cos φ = 0.95, получим следующие выражения:
Как видим, сила тока в трехфазной и однофазной сети при одинаковой нагрузке будет разной. В однофазной она втрое больше, чем в трехфазной.
Определение мощности прибора
Перед тем как найти силу электрического тока, нужно определить величину используемой мощности:
- Ее значение должно указываться в технической документации. Однако она не всегда доступна. В частности, документация может быть утеряна.
- На задней панели приборов часто имеется наклейка, на которой приведены важнейшие характеристики устройства. В числе прочих обычно указывают мощность.
Задняя панель прибора с указанием основных данных
- Можно воспользоваться таблицей с указанием средних значений мощности для различных видов устройств.
Мощность разных приборов
При вычислениях необходимо помнить, что пусковая мощность может превышать рабочую. Расчёт силы тока должен учитывать обе этих величины. Когда пусковая мощность вызывает резкое мгновенное увеличение силы тока, оно не должно превышать допустимой величины. Для бытовой техники пусковую мощность указывают редко. Поэтому перед тем как рассчитать силу тока, необходимо обратиться к соответствующим справочникам, чтобы найти определенное значение мощности. Для получения ее точной величины следует провести измерение ваттметром.
Вычисление тока при известных значениях напряжения и сопротивления
Если известно напряжение и сопротивление, то сила тока вычисляется по формуле, вытекающей из закона Ома:
Если известны значения ЭДС, внутреннего сопротивления и нагрузки, то можно найти силу тока, используя закон Ома для полной цепи:
Использование мощности и сопротивления
Как известно, мощность можно находить по формуле.
Применив в данном выражении закон Ома, можно привести его к следующему виду:
Теперь силу тока можно выразить так:
Следовательно, вычислить силу тока можно разными способами.
Непосредственное измерение силы тока
Величину силы тока можно не только рассчитывать, но и измерять, используя такие приборы, как амперметр или мультиметр. Любой из них при измерениях должен стать частью электрической цепи. Поэтому прибор нужно подключать последовательно.
Если нет большой нужды измерять силу тока амперметром, то лучше вычислить этот параметр, используя формулы, даже если для этого придется измерить напряжение. Вольтметром эта процедура осуществляется без разрыва электроцепи, чего нельзя сделать при использовании амперметра.
Также применяется магнитометрический способ. Примером его использования являются токовые клещи. Перед тем как определить силу электротока, их устанавливают так, чтобы они охватывали провод. Поскольку вокруг проводника при протекании тока образуется магнитное поле, которое клещи улавливают, то по его характеристикам прибор определяет силу тока в цепи.
Видео по теме
Электрику-практику достаточно общего понимания процессов, происходящих в электрической цепи. Предупреждаю: без формул не обойтись. Впрочем, их всего несколько, и те предельно просты.
Что мы знаем о параметрах бытовой электросети?
Например, что напряжение электричества измеряется в вольтах. Что в бытовой сети и в каждой розетке 220 вольт.
Еще в сети есть ток. И мощность. Правда, она не в сети, а в электроприборах — по крайней мере, именно на них мощность указана.
На элементах электропроводки обычно указывают ток. Вы без труда найдете на розетке, удлинителе, выключателе надпись: например, 10А, 5А и т. д. Это — допустимый для данного элемента ток, измеряемый в амперах. То есть в розетку на 10 ампер не стоит включать электроприборы, требующие большего тока.
Остается узнать потребляемый ток электроприбора. Как? Исходя из указанной на нем мощности. Но начнем с основ понимания электроэнергии.
Возьмем лампу накаливания. Ее спираль (как и любой проводник!) обладает определенным электрическим сопротивлением — на прохождение через него тока расходуется определенная энергия.
Фото: Depositphotos
Мы помним, что электрический ток — это поток заряженных частиц, под воздействием электрического поля движущихся «сквозь» материал проводника. Часть электронов при этом теряется, наталкиваясь на узлы кристаллической решетки, а энергия рассеивается в виде тепла.
Чем выше сопротивление, тем больше «теряется» электронов, тем слабее ток. Чем больше сопротивление — тем меньше ток.
Ток возникает под действием напряжения. Вы не увидите предупреждающих надписей «Осторожно! Высокий ток!». Надписи гласят: «Осторожно! Высокое напряжение!». Тока может еще не быть, а напряжение есть. Поражает человека не напряжение, а ток.
Предупреждают же именно о высоком, низкое напряжение считается менее опасным. То есть чем выше напряжение — тем больше ток. Одновременно чем выше сопротивление — тем ток меньше.
Запишем в виде формулы:
I (сила тока) = U (напряжение) / R (сопротивление)
I — сила тока
U — напряжение
R — сопротивление цепи или ее участка
Как правило, сопротивлений наших электроприборов мы не знаем. И не нужно. Открою тайну: работая электриком, я тоже сопротивлений бытовой техники не знаю…
Зато известна мощность. Из нее мы и исходим при расчете параметров сети, подборе проводов и аппаратов защиты. По предполагаемой мощности рассчитывается ток, который будет протекать в цепи при включении в нее предполагаемых электроприборов.
Например, от электрощита идет кабель, питающий все розетки в квартире. Одновременно бывают включены: холодильник, компьютер, телевизор. Суммарный ток всех этих потребителей — минимум, на который должны быть рассчитаны кабель и автоматический выключатель. Очень желательно — с некоторым запасом.
Фото: Depositphotos
Во-первых, при пуске электродвигателей (холодильник, кондиционер, стиральная машина и пр.) возникают кратковременные токи, существенно превышающие обычные рабочие. Иногда — в 2−3 раза. Эту кратковременную нагрузку линия должна уверенно выдерживать.
Во-вторых, бытовой техники наверняка прибавится. Возможно, мощной техники — чайник, обогреватель. К кондиционерам, стиральным и посудомоечным машинам принято прокладывать отдельную линию электропитания — но на практике бывает по-разному.
Познакомимся еще с одной простой формулой?
Рассчитываем ток, исходя из известных параметров. Сопротивления предполагаемой нагрузки мы не знаем, зато известны ее мощность и, естественно, напряжение.
Вторая из основных «электрических формул» не сложнее первой:
P (мощность) = U (напряжение) x I (ток)
P — мощность в ваттах (Вт)
U — напряжение в вольтах (В)
I — сила тока в амперах (А)
И наоборот:
I (ток) = P (мощность) / U (напряжение)
Указанную на электроприборе мощность делим на 220 вольт.
Например: мощность холодильника 440Вт / 220 В = 2А. То есть 2 ампера и есть потребляемый холодильником ток.
Учтем лишь, что это «средний» ток, потребляемый холодильником при работающем компрессоре. Во время пуска двигателя ток возрастает — возможно, в 2−3 раза. При неработающем двигателе энергопотребление, соответственно, ниже.
Общее же энергопотребление одного и того же холодильника будет варьироваться в зависимости от режима работы.
Но это — компрессор. У другой техники свои режимы работы. Например, чайник работает проще: кратковременно и с одинаковой мощностью. Суммируем токи устройств, подключенных к одной линии электропроводки, например:
2А (холодильник) + 10А (чайник) + 7А (СВЧ) + 1,5А (компьютер) = 20,5А
Это минимальный ток, на который должен быть рассчитан наш кабель.
Ближайшие к этому значению номиналы кабеля:
- 19А — кабель сечением 1,5 мм
- 27А — кабель сечением 2,5 мм
На практике, в большинстве случаев хватило бы и кабеля сечением жил 1,5 мм и автомата 20А. Да, это меньше расчетного, но… Мы редко включаем все сразу и на полную мощность, да и у кабеля есть запас мощности.
Но положено выбирать кабель следующего номинала — большего, чем расчетный ток. Да и на деле запас мощности не помешает. Поэтому выбираем, как и положено:
- стандартный для современных домов кабель сечением 2,5 мм и автомат 25А.
Это упрощенные и приблизительные расчеты, не учитывающие т.н. реактивную мощность и коэффициент мощности! Но для большинства бытовых расчетов их можно использовать. И используют.
Для чего еще нужны параметры электроприборов?
- Допустим, вы приобретаете новую бытовую технику. Тогда умение хотя бы прикинуть ее мощность будет не лишним.
- Или перегорели галогенные либо светодиодные лампы. Многие просто покупают новую, такой же формы и размера. Но внешнее сходство — еще не все. Галогенные и диодные лампы могут быть рассчитаны на разное напряжение: например, 12 (с блоком питания) или 220 вольт. «Неправильная» лампа не зажжется, сгорит или лопнет при попытке включить свет.
- Или вышла из строя розетка, автоматический выключатель, УЗО. Почему? Не слишком ли мощные устройства к ним подключены?
- И, наконец, слабое место бытовой проводки — удлинители. Обратите внимание: на них обязательно указан допустимый ток. Только мало кто сопоставляет их мощность с мощностью того, что в них включают.
Впрочем, теперь мы умеем сопоставлять параметры техники с возможностью вашей проводки. А к удлинителям мы еще вернемся. Слишком часто они оказываются источниками проблем в домашнем хозяйстве.