Podczas pracy domowych urządzeń elektrycznych powstają sytuacje, w których wymagany jest pomiar napięcia. Aby sprawdzić funkcjonalność gniazd, nie zawsze wystarczy wskaźnik jednobiegunowy: sprawdzi obecność fazy, ale ta metoda nie pomoże zdiagnozować przerwy w przewodzie neutralnym. To samo dotyczy usterek w oświetleniu. Aby określić integralność przedłużaczy i przewodów zasilających urządzeń gospodarstwa domowego, metoda pomiaru napięcia jest bardziej intuicyjna.

Za pomocą woltomierza wykrywane są usterki, takie jak złej jakości połączenia stykowe, co zmniejsza napięcie na obciążeniu. Wskaźnik pokaże obecność fazy, ale z powodu niewystarczającego napięcia urządzenie elektryczne może działać ze zmniejszoną mocą (grzejnik) lub w ogóle nie działać (telewizor, komputer, pralka).

Dopiero pomiar może określić obecność wysokiego lub niskiego napięcia w sieci elektrycznej. Przepięcia są częstą przyczyną awarii urządzeń gospodarstwa domowego. Urządzenia elektryczne zaczynają zużywać więcej prądu i działają w trybie niezamierzonym przez producenta. Konsekwencją tego jest zmniejszenie zasobów pracy. Żarówki o zbyt wysokim napięciu nie tylko przepalają się szybciej, ale także eksplodują po włączeniu.

Niedoszacowane napięcie sieciowe jest nie mniej niebezpieczne dla domowych urządzeń elektrycznych. Elektronarzędzie przegrzewa się, a sprężarka lodówki ulega awarii.

Przyczyny i metody pomiaru wahań napięcia

Według GOST 13109 napięcie w sieci nie powinno wykraczać poza zakres 198–242 V (220 V ± 10%). Jeśli Twoje lampy często się psują, ich strumień świetlny okresowo się zmienia lub urządzenia AGD ulegają awarii w tajemniczych okolicznościach, musisz sprawdzić poziom napięcia w instalacji elektrycznej. Aby uniknąć niepotrzebnych awarii urządzeń elektrycznych, lepiej odłączyć wszystko, co niepotrzebne, od sieci do końca testu.

Pomiary dokonuje się albo poprzez stały monitoring woltomierza lub multimetru podłączonego do sieci, albo poprzez okresowe (raz na pół godziny) pomiary i rejestrację odczytów. Napięcie w sieci nie jest stałe i zmienia się w zależności od poziomu obciążenia. Najwyższa wartość będzie w nocy, kiedy wszyscy śpią i nie korzystają z urządzeń elektrycznych.

W przypadku krótkotrwałych wahań i spadków napięcia, do monitorowania warto zastosować żarówki. Jeśli żarówka nagle przygaśnie lub zaświeci jaśniej, w tym samym momencie mierzone jest napięcie w sieci. Przyczyną takich wahań jest podłączenie do sieci potężnych odbiorców, które zmniejszają napięcie w fazie, do której są podłączone. W pozostałych fazach napięcie może wręcz wzrosnąć.

Spadki napięcia spowodowane pracą spawarki można łatwo wykryć za pomocą żarówki. Zmniejszy jasność blasku podczas spawania i będzie bardzo słabo palić, gdy elektroda się „przyklei”. Każdy, kto chociaż okazjonalnie korzystał ze spawarki, na podstawie rytmu zmian jasności lampy bezbłędnie stwierdzi, że przyczyną są zapady napięcia.

Najpoważniejszą przyczyną zmian napięcia jest przerwa zerowa w trójfazowej sieci zasilającej. Wszyscy konsumenci domu lub wioski są równomiernie rozproszeni w trzech fazach. Jeśli jest zero, napięcie jest w przybliżeniu takie samo dla wszystkich i nieznacznie zależy od obciążenia w fazach. Ale kiedy się zepsuje, napięcie jest redystrybuowane w taki sposób, że w fazie o minimalnym obciążeniu napięcie staje się najwyższe. Przy obciążeniu bliskim zera napięcie zbliża się do 380 V.

Jeśli podejrzewasz przerwę w zerowaniu (nagłe zmiany jasności lampek zarówno w górę, jak i w dół, zmiana tonu sprężarki lodówki lub prędkość obrotowa elektronarzędzia), natychmiast wyłącz zasilanie całe mieszkanie i zmierz napięcie na wejściu.

Napięcia liniowe i fazowe

Podczas wykonywania pomiarów w panelach elektrycznych warto wiedzieć, czym różni się napięcie sieciowe od napięcia fazowego. Na wejściu paneli trójfazowych znajdują się kable z czterema do pięciu żył. Trzy żyły to „fazy”, czwarty rdzeń czterożyłowego kabla to połączony przewód neutralny. Celem dwóch pozostałych żył pięciożyłowego kabla jest zero robocze i zero ochronne.

Nazywa się napięcie między dowolnymi dwiema fazami liniowy i równe 380 V. Nazywa się napięcie między fazą a zerowym przewodem roboczym (kombinowanym). faza i równe 220 V. Napięcie między fazą a neutralnym przewodem ochronnym podczas normalnej pracy sieci jest równe napięciu fazowemu, między przewodami ochronnym i roboczym - zero.

Panele jednofazowe zasilane są z kabli dwu- lub trójżyłowych; wszystkie ich wyłączniki są jednobiegunowe. Napięcie w nich mierzone jest pomiędzy fazą a zerem i jest to napięcie tylko fazowe, równe 220 V.

Jak zmierzyć napięcie?

Przyrządy używane do pomiarów:

— woltomierz– specjalistyczne urządzenie przeznaczone wyłącznie do pomiaru napięcia;

— multimetr– połączone urządzenie cyfrowe przeznaczone do pomiaru szeregu wielkości elektrycznych ();

— próbnik- połączone urządzenie analogowe, które pełni funkcje multimetru, ale w przeciwieństwie do niego ma skalę ze strzałką.

Przed użyciem należy zwrócić uwagę na stan izolacji przewodów łączących urządzenia i zapoznać się z instrukcją jego użytkowania. Korzystając z multimetrów i testerów, należy wybrać odpowiedni rodzaj prądu i limit pomiaru.

Granica pomiaru jest zawsze początkowo ustawiona wyżej niż oczekiwano. Przy pomiarze napięć w panelu trójfazowym nie powinno być ono niższe niż 500 V.

Podczas pomiaru napięć ze źródeł prądu stałego należy zwrócić uwagę na polaryzację podłączenia urządzenia. Jest to bardzo ważne dla testera, ponieważ w przypadku błędu w połączeniu strzałka odchyli się w przeciwnym kierunku. Po odwróceniu polaryzacji multimetr pokaże znak „–” na wskaźniku przed mierzoną wartością. I nie zapomnij przełączyć urządzenia w tryb pomiaru stałego napięcia.

Prąd elektryczny charakteryzuje się wielkościami, takimi jak prąd, napięcie i rezystancja, które są ze sobą powiązane. Zanim rozważysz kwestię pomiaru napięcia, należy dokładnie dowiedzieć się, jaka jest ta wielkość i jaka jest jej rola w tworzeniu prądu.

Jak działa napięcie?

Ogólna koncepcja prądu elektrycznego to ukierunkowany ruch naładowanych cząstek. Cząstki te to elektrony, których ruch odbywa się pod wpływem pola elektrycznego. Im więcej ładunków trzeba przenieść, tym więcej pracy wykonuje pole. Na tę pracę wpływa nie tylko prąd, ale także napięcie.

Fizyczne znaczenie tej wartości jest takie, że praca wykonana przez prąd w dowolnej sekcji obwodu jest skorelowana z ilością ładunku przepływającego przez tę sekcję. W trakcie tej pracy ładunek dodatni przemieszcza się z punktu, w którym występuje mały potencjał, do punktu o wysokim potencjale. Zatem napięcie definiuje się jako siłę elektromotoryczną, a sama praca jest energią.

Pracę wykonaną przez prąd elektryczny mierzy się w dżulach (J), a ilość ładunku elektrycznego w kulombu (C). W rezultacie napięcie wynosi 1 J/C. Powstała jednostka napięcia nazywana jest woltem.

Aby jasno wyjaśnić fizyczne znaczenie stresu, należy odwołać się do przykładu węża wypełnionego wodą. W takim przypadku objętość wody będzie odgrywać rolę siły prądu, a jej ciśnienie będzie równoważne napięciu. Gdy woda przepływa bez końcówki, przepływa swobodnie i w dużych ilościach przez wąż, tworząc podciśnienie. Jeśli naciśniesz koniec węża palcem, głośność zmniejszy się wraz ze wzrostem ciśnienia wody. Sam odrzutowiec przeleci znacznie większą odległość.

To samo dzieje się w elektryczności. Natężenie prądu zależy od liczby lub objętości elektronów przemieszczających się przez przewodnik. Wartość napięcia to zasadniczo siła, z jaką te elektrony są przepychane. Wynika z tego, że przy tym samym napięciu przewodnik przewodzący większy prąd musi mieć także większą średnicę.

Jednostka napięcia

Napięcie może być stałe lub zmienne, w zależności od prądu. Wartość tę można oznaczyć jako literę B (oznaczenie rosyjskie) lub V, odpowiadającą oznaczeniu międzynarodowemu. Aby wskazać napięcie przemienne, stosuje się symbol „~”, który jest umieszczony przed literą. W przypadku napięcia stałego występuje znak „-”, ale w praktyce prawie nigdy nie jest on używany.

Rozważając kwestię sposobu pomiaru napięcia, należy pamiętać, że do tego służą nie tylko wolty. Większe ilości mierzone są w kilowoltach (kV) i megawoltach (mV), co oznacza odpowiednio 1 tysiąc i 1 milion woltów.

Jak mierzyć napięcie i prąd

Era postępu naukowo-technicznego wymaga mierzenia wszystkiego. Sieci elektryczne nie są wyjątkiem. Aby dokonać tych pomiarów, ważne jest, aby wiedzieć, w jakich jednostkach mierzy się napięcie. W najpopularniejszym układzie SI jednostką miary napięcia jest 1 wolt lub w skrócie 1 V. Może być również oznaczony jako 1V. Oznaczenie to zostało wybrane na cześć włoskiego fizyka Alessandro Volty.

Co to jest napięcie elektryczne

Nie może istnieć samodzielnie, tak jak ciężar. Istnieją dwa przypadki wymagające jego pomiaru:

• Pomiędzy różnymi węzłami obwodu elektrycznego lub końcami przewodnika. 1 wolt to potencjał, przy którym prąd o natężeniu 1 ampera wytwarza 1 wat mocy;
• Natężenie pola elektrostatycznego mierzy się pomiędzy dwoma punktami pola. Jednostka napięcia, 1 wolt, to potencjał, przy którym ładunek 1 kulomba wykonuje pracę 1 dżula.

Efekt Josephsona

Od 1990 roku obowiązuje inna definicja napięcia elektrycznego. Jego wartość związana jest ze wzorcem częstotliwości i zegarem cezowym. W tym przypadku wykorzystuje się niestacjonarny efekt Josephsona, gdy specjalna matryca zostanie napromieniowana promieniowaniem o częstotliwości 10-80 GHz, pojawia się na niej potencjał, którego wartość nie zależy od warunków eksperymentalnych.

Napięcie skuteczne

Wielkość potencjału elektrycznego pomiędzy odcinkami sieci zależy od ilości ciepła lub pracy wykonanej w określonym czasie. Ale dotyczy to tylko prądu stałego. Napięcie przemienne ma kształt sinusoidalny. Przy maksymalnej amplitudzie jest maksymalna, a podczas przejścia od dodatniej półfali do ujemnej wynosi zero.

Dlatego do obliczeń używa się wartości średniej, zwanej „wartością efektywną”, która w obliczeniach jest równa stałej o tej samej wartości.

Różni się od maksimum 1,4 razy lub √2. Dla sieci 220 V maksymalna wartość wynosi 311 V. Ma to znaczenie przy doborze kondensatorów, diod i innych elementów obwodów elektronicznych.

Określenie napięcia

Jak mierzy się napięcie? Odbywa się to za pomocą specjalnego urządzenia - woltomierza. Może mieć inną konstrukcję, być cyfrowy lub wskaźnikowy, ale jego rezystancja powinna być jak najwyższa, a prąd powinien być minimalny. Jest to konieczne, aby zminimalizować wpływ urządzenia na sieć i straty w przewodach biegnących od źródła zasilania do woltomierza.

Sieć prądu stałego

Pomiarów tych dokonuje się za pomocą przyrządów magnetoelektrycznych. Ostatnio szeroko stosowane są urządzenia z wyświetlaczami cyfrowymi.

Najłatwiej jest podłączyć urządzenie bezpośrednio do miejsca pomiaru. Jest to możliwe pod kilkoma warunkami:

• Limit pomiaru jest większy niż oczekiwane maksimum. Jeżeli przed rozpoczęciem pomiarów nie jest to znane, należy wybrać największy limit i sukcesywnie zmniejszać;
• Zachowaj polaryzację połączenia. Jeżeli połączenie jest nieprawidłowe, strzałka odchyli się w przeciwnym kierunku, a wyświetlacz cyfrowy pokaże wartość ujemną.

Jeśli granica pomiaru jest niewystarczająca, można ją rozszerzyć za pomocą dodatkowego oporu. Może być zewnętrzny lub wewnętrzny. Możesz użyć wielu rezystancji i przełączać je, aby zmienić limit urządzenia. Tak działa multimetr.

Zasilanie sieciowe

Pomiar napięcia w sieci prądu przemiennego odbywa się za pomocą przyrządów wszystkich typów, z wyjątkiem magnetoelektrycznych. Urządzenia te można używać jedynie podłączając je do wyjścia prostownika.

Istnieje kilka sposobów zwiększenia limitu pomiaru. W tym celu dodatkowo do urządzenia podłącza się jedno z urządzeń:

• dodatkowy opór;
• przy stałej częstotliwości sieci zamiast rezystancji stosuje się kondensatory;
• Najpopularniejszą opcją jest zastosowanie przekładnika napięciowego.

Wymagania dotyczące przyrządów pomiarowych i akcesoriów dodatkowych są takie same jak dla przyrządów prądu stałego.

Zasadniczo termin ten odnosi się do różnicy potencjałów, a jednostką napięcia jest wolt. Volt to nazwisko naukowca, który położył podwaliny pod wszystko, co obecnie wiemy o elektryczności. A ten człowiek miał na imię Alessandro.

Ale to dotyczy prądu elektrycznego, tj. ten, za pomocą którego działają nasze zwykłe domowe urządzenia elektryczne. Istnieje jednak również koncepcja parametru mechanicznego. Parametr ten mierzony jest w paskalach. Ale teraz nie o nim mowa.

Czym jest równy wolt?

Parametr ten może być stały lub zmienny. Jest to prąd przemienny, który „wpływa” do mieszkań, budynków i budowli, domów i organizacji. Napięcie elektryczne reprezentuje fale o amplitudzie, oznaczone na wykresach jako fala sinusoidalna.

Prąd przemienny jest oznaczony na schematach symbolem „~”. A jeśli mówimy o tym, ile wynosi jeden wolt, to możemy powiedzieć, że jest to działanie elektryczne w obwodzie, w którym, gdy przepływa ładunek równy jednemu kulombowi (C), wykonywana jest praca równa jednemu dżulowi (J).

Standardowy wzór, według którego można to obliczyć, to:

U = A:q, gdzie U jest dokładnie żądaną wartością; „A” to praca, którą pole elektryczne (w J) wykonuje w celu przeniesienia ładunku, a „q” to dokładnie sam ładunek, w kulombach.

Jeśli mówimy o wartościach stałych, to praktycznie nie różnią się one od zmiennych (z wyjątkiem wykresu konstrukcyjnego) i są z nich tworzone za pomocą mostka z diodą prostowniczą. Diody, nie przepuszczając prądu w jedną stronę, wydają się dzielić falę sinusoidalną, usuwając z niej półfale. W rezultacie zamiast fazy i zera otrzymujemy plus i minus, ale obliczenia pozostają w tych samych woltach (V lub V).

Pomiar napięcia

Wcześniej do pomiaru tego parametru używano wyłącznie woltomierza analogowego. Teraz na półkach sklepów elektrotechnicznych znajduje się bardzo szeroka gama podobnych urządzeń już w wersji cyfrowej, a także multimetry, zarówno analogowe, jak i cyfrowe, za pomocą których mierzone jest tzw. Napięcie. Takie urządzenie może mierzyć nie tylko wielkość, ale także natężenie prądu, rezystancję obwodu, a nawet staje się możliwe sprawdzenie pojemności kondensatora lub zmierzenie temperatury.

Oczywiście woltomierze i multimetry analogowe nie zapewniają takiej samej dokładności jak woltomierze cyfrowe, których wyświetlacz pokazuje jednostkę napięcia z dokładnością do setnych lub tysięcznych.

Podczas pomiaru tego parametru woltomierz jest podłączony do obwodu równolegle, tj. w przypadku konieczności pomiaru wartości pomiędzy fazą a zerem sondy przykłada się jedną do pierwszego przewodu, a drugą do drugiego, w przeciwieństwie do pomiaru prądu, gdzie urządzenie włącza się szeregowo w obwód.

Na schematach obwodów woltomierz jest oznaczony literą V otoczoną okręgiem. Różne typy takich urządzeń mierzą, oprócz woltów, różne jednostki napięcia. Ogólnie rzecz biorąc, mierzy się go w następujących jednostkach: miliwolt, mikrowolt, kilowolt lub megawolt.

Wartość napięcia

Wartość tego parametru prądu elektrycznego w naszym życiu jest bardzo wysoka, ponieważ to, czy odpowiada wymaganemu, zależy od tego, jak jasno będą świecić żarówki w mieszkaniu, a jeśli zostaną zainstalowane świetlówki kompaktowe, pojawia się pytanie, czy wcale nie będą świecić. Trwałość wszelkich urządzeń oświetleniowych i domowych urządzeń elektrycznych zależy od ich przepięć, dlatego posiadanie w domu woltomierza czy multimetru, a także umiejętność jego obsługi, staje się w naszych czasach koniecznością.

Prąd elektryczny (I) to kierunkowy ruch ładunków elektrycznych (jonów w elektrolitach, elektronów przewodzących w metalach).
Warunkiem koniecznym przepływu prądu elektrycznego jest obwód zamknięty.

Prąd elektryczny mierzony jest w amperach (A).

Jednostki pochodne prądu to:
1 kiloamper (kA) = 1000 A;
1 miliamper (mA) 0,001 A;
1 mikroamper (µA) = 0,000001 A.

Osoba zaczyna odczuwać przepływający przez ciało prąd o natężeniu 0,005 A. Prąd większy niż 0,05 A jest niebezpieczny dla życia ludzkiego.

Napięcie elektryczne (U) nazywa się różnicą potencjałów między dwoma punktami pola elektrycznego.

Jednostka różnica potencjałów elektrycznych to wolt (V).
1 V = (1 W): (1 A).

Wyprowadzone jednostki napięcia to:

1 kilowolt (kV) = 1000 V;
1 miliwolt (mV) = 0,001 V;
1 mikrowolt (µV) = 0,00000 1 V.

Rezystancja odcinka obwodu elektrycznego jest wielkością zależną od materiału przewodnika, jego długości i przekroju.

Oporność elektryczną mierzy się w omach (omach).
1 om = (1 V): (1 A).

Pochodne jednostki oporu to:

1 kiloom (kOhm) = 1000 omów;
1 megaom (MΩ) = 1 000 000 omów;
1 miliom (mOhm) = 0,001 oma;
1 mikroom (µOhm) = 0,00000 1 om.

Opór elektryczny ludzkiego ciała, w zależności od szeregu warunków, waha się od 2000 do 10 000 omów.

Rezystywność elektryczna (ρ) nazywa się oporem drutu o długości 1 m i przekroju 1 mm2 w temperaturze 20 ° C.

Odwrotność rezystywności nazywana jest przewodnością elektryczną (γ).

Moc (P) jest wielkością charakteryzującą szybkość przetwarzania energii lub szybkość wykonywania pracy.
Moc generatora to wielkość charakteryzująca szybkość, z jaką energia mechaniczna lub inna jest przekształcana w energię elektryczną w generatorze.
Moc odbiorcza to wielkość charakteryzująca prędkość, z jaką energia elektryczna jest przekształcana w poszczególnych odcinkach obwodu w inne użyteczne rodzaje energii.

Jednostką mocy w systemie SI jest wat (W). Jest równa mocy, z jaką praca 1 dżula jest wykonywana w ciągu 1 sekundy:

1W = 1J/1sek

Pochodne jednostki miary mocy elektrycznej to:

1 kilowat (kW) = 1000 W;
1 megawat (MW) = 1000 kW = 1 000 000 W;
1 miliwat (mW) = 0,001 W; o1i
1 moc (KM) = 736 W = 0,736 kW.

Jednostki miary energii elektrycznej Czy:

1 watosekunda (W s) = 1 J = (1 N) (1 m);
1 kilowatogodzina (kW · h) = 3,6 · 106 W sek.

Przykład. Prąd pobierany przez silnik elektryczny podłączony do sieci 220 V wynosił 10 A przez 15 minut. Określ energię pobieraną przez silnik.
W*sec, czyli dzieląc tę ​​wartość przez 1000 i 3600, otrzymujemy energię w kilowatogodzinach:

Szer. = 1980000/(1000*3600) = 0,55 kWh

Tabela 1. Wielkości i jednostki elektryczne