Как замерить сопротивление мультиметром
Содержание:
Используемые приборы
В каждом доме прибор учета электроэнергии находится в состоянии постоянного измерения переменного напряжения, но крайне редко эти данные где-либо отображаются. Некоторые из них подключаются напрямую, другие через измерительные трансформаторы.
В практических целях для измерения уровня напряжения могут применяться:
- Вольтметры;
- Мультиметры
- Осциллографы.
Вольтметр представляют собой устройство для проверки разности потенциалов. На практике могут встречаться как цифровые, так и аналоговые вольтметры, на которых измеряемое напряжение отображается на дисплее или посредством отклонения стрелки на циферблате соответственно.
Важными параметрами при выборе как электронного, так и стрелочного вольтметра являются единицы измерений (мВ, В, кВ), рабочий диапазон и класс точности. Однако сфера их применения ограничена и применяется, чаще всего, для лабораторных исследований, поскольку в бытовых и производственных нуждах содержать один прибор для измерения одной электрической величины нецелесообразно.
Мультиметр или цифровой тестер является более универсальным прибором, который может работать с несколькими параметрами: электрическим током, сопротивлением, частотой, температурой, напряжением и т.д. Для измерения напряжения мультиметр переключается в режим вольтметра, щупы подключаются к соответствующим разъемам. Конструктивно встречаются и цифровые и аналоговые модели, в некоторых из них можно переключать диапазон измерений, выбирать род тока, в других мультиметрах все эти величины могут подбираться автоматически.
Осциллограф – это довольно сложный прибор для измерения разности потенциалов, так как в нем на цифровом или аналоговом дисплее выводится кривая измеряемой величины. При этом можно растянуть или сократить диапазон частот, чтобы рассмотреть форму импульсных напряжений, длительность импульсов, нарастание и провалы в кривой функции. Поэтому осциллограф для измерения напряжения применяется в электрических цепях и приборах высокой точности, при изготовлении и проверке радиодеталей и т.д. Мало кто держит дома осциллограф из-за высокой стоимости и сложности выполнения операций.
Схема — омметр
Электрохимические источники тока для питания схемы омметра и автоматической защиты расположены в камере с тыльной стороны корпуса.
|
Схема измерения сопротивлений методом.| Схема измерения сопротивлений при помощи вольтметра. |
Измерение при помощи одного вольтметра аналогично схеме омметра н дает достаточно точные показания при сопротивлении измеряемой катушки, примерно равном внутреннему сопротивлению прибора. Rx ( рис. 36 6) и замечается новое отклонение прибора U.
При измерении сопротивлений прибор включается по схеме омметра с декадно-кратными пределами измерений. В положении переключателя, соответствующем множителю 1, пределы измерений сопротивлений составляют от 1 ом до 2 ком и соответственно расширяются в 10, 100, 1000 и 10000 раз при других положениях переключателя.
|
Схема измерения сопротивления при помощи моста сопротивления.| Схема измерения сопротивлений при помощи вольтметра.| Схема измерения. |
Измерение при помощи одного вольтметра аналогично схеме омметра и дает достаточно точные показания при сопротивлении измеряемой катушки, примерно равном внутреннему сопротивлению прибора.
Измерение малых сопротивлений иногда производят по схеме параллельного омметра ( рис. 2676), в которой Rx присоединяется параллельно миллиамперметру, а добавочное сопротивление R должно быть значительно больше сопротивления самого прибора Rn. В этом омметре шкала имеет нуль слева, а бесконечность справа.
|
Омметры по последовательной ( о и параллельной ( б схемам. |
Измерение малых сопротивлений иногда производят по схеме параллельного омметра ( рис. 12.236), в которой Rx присоединяется параллельно миллиамперметру, а добавочное сопротивление R должно быть значительно больше сопротивления самого прибора Rn — Для установки на бесконечность ( при разомкнутых зажимах Rx) служит переменное сопротивление Rt. В этом омметре шкала имеет нуль слева, а бесконечность справа.
Измерительная часть влагомера TAG построена по схеме многопредельного омметра.
|
Схема омметра типа М-1101. |
Сопротивления R2 и R3, входящие в схему омметра, так же как и сопротивление Rit служат для установления необходимого соотношения вращающих моментов рамок.
Электрические схемы измерения сопротивления обмоток: а — схема омметра для измерения больших сопротивлений; б — схема омметра для небольших сопротивлений; в — схема моста Уитстона; г — схема моста Томсона.
|
Схема омметра М-371. |
В качестве примера на рис. 9 — 9 дана схема омметра типа М-371, выпускаемого электротехнической промышленностью СССР. Он имеет два предела измерения 10 ом и 100 ом. Здесь применены параллельная схема и соответственно регулировка при помощи последовательно включенного сопротивления гр. Приборы того же типа, но с пределами измерения 100 — 1000 — 10000 ом или 100 ком — 10 Мом имеют последовательную схему.
Мегаомметры
Важное значение имеет величина сопротивления изоляции токоведущих частей, поскольку она обеспечивает безопасную эксплуатацию электроустановки и предотвращает короткое замыкание. Изоляцию изготавливают из диэлектриков — материалов с высоким электрическим сопротивлением, измеряемым мегаомами
Потому для создания тока в цепи напряжения источника, тока имеющегося в обычном омметре недостаточно. Мегаомметр оснащен генератором постоянного тока, приводимым в действие вращением рукоятки. Он способен развивать напряжение до 2,5 кВ.
Вместо двух разъемов для подключения щупов, как у омметра, в мегаомметре имеется три с такой маркировкой:
- «З» (в некоторых моделях «Rx»): земля;
- «Л» («-»): линия;
- «Э»: экран.
Первые два разъема используют при измерении сопротивления изоляции между токоведущими частями и землей либо между разными фазами. При помощи разъема «Э» нейтрализуют помехи, влияющие на точность показаний.
Мегаомметры также делятся на аналоговые и цифровые. В первых применяется тот же измерительный механизм, что и в обычных омметрах.
При работе с мегаомметром из-за высокого напряжения требуется осторожность; после измерений необходимо по особой методике разрядить наведенную прибором высоковольтную разность потенциалов (заряд накапливается протяженными участками кабелей).
Классификация и принцип действия
Классификация
Омметр
- По исполнению омметры подразделяются на щитовые, лабораторные и переносные
- По принципу действия омметры бывают магнитоэлектрические — с магнитоэлектрическим измерителем или магнитоэлектрическим логометром (мегаомметры) и электронные — аналоговые или цифровые
Магнитоэлектрические омметры
Действие магнитоэлектрического омметра основано на измерении силы тока, протекающего через измеряемое сопротивление при постоянном напряжении источника питания, с помощью магнитоэлектрического микроамперметра. Для измерения сопротивлений от сотен ом до нескольких мегаом измеритель (микроамперметр с добавочным сопротивлением), источник постоянного напряжения и измеряемое сопротивление rx включают последовательно. В этом случае сила тока I в измерителе равна: I = U/(r + rx), где U — напряжение источника питания; r — сопротивление измерителя (сумма добавочного сопротивления и сопротивления рамки микроамперметра).
Согласно этой формуле, магнитоэлектрический омметр имеют нелинейную шкалу. Кроме того, она является обратной (нулевому значению сопротивления соответствует крайнее правое положение стрелки прибора). Перед началом измерения сопротивления необходимо выполнить установку нуля (скорректировать величину r) специальным регулятором на передней панели при замкнутых входных клеммах прибора, для компенсации нестабильности напряжения источника питания.
Поскольку типичное значение тока полного отклонения магнитоэлектрических микроамперметров составляет 50..200 мкА, для измерения сопротивлений до нескольких мегаом достаточно напряжения питания, которое даёт встроенная батарейка. Более высокие пределы измерения (десятки — сотни мегаом) требуют использования внешнего источника постоянного напряжения порядка десятков — сотен вольт.
Для получения предела измерения в единицы килоом и сотни ом, необходимо уменьшить величину r и соответственно увеличить ток полного отклонения измерителя путём добавления шунта.
При малых значениях rx (до нескольких ом) применяется другая схема: измеритель и rx включают параллельно. При этом измеряется падение напряжения на измеряемом сопротивлении, которое, согласно закону Ома, прямо пропорционально сопротивлению, (при условии I=const).
ПРИМЕРЫ: М419, М372, М41070/1
Логометрические мегаомметры
Мегаомметр М1101М
Основой логометрических мегаомметров является логометр, к плечам которого подключаются в разных комбинациях (в зависимости от предела измерения) образцовые внутренние резисторы и измеряемое сопротивление, показание логометра зависит от соотношения этих сопротивлений. В качестве источника высокого напряжения, необходимого для проведения измерений, в таких приборах обычно используется механический индуктор — электрогенератор с ручным приводом, в некоторых мегаомметрах вместо индуктора применяется полупроводниковый преобразователь напряжения.
ПРИМЕРЫ: ЭС0202, М4100
Аналоговые электронные омметры
Принцип действия электронных омметров основан на преобразовании измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение с помощью операционного усилителя. Измеряемый объект включается в цепь обратной связи (линейная шкала) или на вход усилителя.
ПРИМЕРЫ: Е6-13А, Ф4104-М1
Цифровые электронные омметры
Цифровой омметр Щ34
Микроомметр MOM600A
Цифровой омметр представляет собой измерительный мост с автоматическим уравновешиванием. Уравновешивание производится цифровым управляющим устройством методом подбора прецизионных резисторов в плечах моста, после чего измерительная информация с управляющего устройства подаётся на блок индикации.
ПРИМЕРЫ: ОА3201-1, Е6-23, Щ34
Измерения малых сопротивлений. Четырёхпроводное подключение
При измерении малых сопротивлений может возникать дополнительная погрешность из-за влияния переходного сопротивления в точках подключения. Чтобы избежать этого применяют т. н. метод четырёхпроводного подключения. Сущность метода состоит в том, что используются две пары проводов: по одной паре на измеряемый объект подаётся заданный ток, с помощью другой пары производится измерение напряжения на объекте, пропорционального силе тока и сопротивлению объекта. Провода подсоединяются к выводам измеряемого двухполюсника таким образом, чтобы каждый из токовых проводов не касался непосредственно соответствующего ему провода напряжения, при этом получается, что переходные сопротивления в местах контактов не включаются в измерительную цепь.
Классификация и принцип действия
Классификация
Омметр
- По исполнению омметры подразделяются на щитовые, лабораторные и переносные
- По принципу действия омметры бывают магнитоэлектрические — с магнитоэлектрическим измерителем или магнитоэлектрическим логометром (мегаомметры) и электронные — аналоговые или цифровые
Магнитоэлектрические омметры
Действие магнитоэлектрического омметра основано на измерении силы тока, протекающего через измеряемое сопротивление при постоянном напряжении источника питания, с помощью магнитоэлектрического микроамперметра. Для измерения сопротивлений от сотен ом до нескольких мегаом измеритель (микроамперметр с добавочным сопротивлением), источник постоянного напряжения и измеряемое сопротивление rx включают последовательно. В этом случае сила тока I в измерителе равна: I = U/(r + rx), где U — напряжение источника питания; r — сопротивление измерителя (сумма добавочного сопротивления и сопротивления рамки микроамперметра).
Согласно этой формуле, магнитоэлектрический омметр имеют нелинейную шкалу. Кроме того, она является обратной (нулевому значению сопротивления соответствует крайнее правое положение стрелки прибора). Перед началом измерения сопротивления необходимо выполнить установку нуля (скорректировать величину r) специальным регулятором на передней панели при замкнутых входных клеммах прибора, для компенсации нестабильности напряжения источника питания.
Поскольку типичное значение тока полного отклонения магнитоэлектрических микроамперметров составляет 50..200 мкА, для измерения сопротивлений до нескольких мегаом достаточно напряжения питания, которое даёт встроенная батарейка. Более высокие пределы измерения (десятки — сотни мегаом) требуют использования внешнего источника постоянного напряжения порядка десятков — сотен вольт.
Для получения предела измерения в единицы килоом и сотни ом, необходимо уменьшить величину r и соответственно увеличить ток полного отклонения измерителя путём добавления шунта.
При малых значениях rx (до нескольких ом) применяется другая схема: измеритель и rx включают параллельно. При этом измеряется падение напряжения на измеряемом сопротивлении, которое, согласно закону Ома, прямо пропорционально сопротивлению, (при условии I=const).
ПРИМЕРЫ: М419, М372, М41070/1
Логометрические мегаомметры
Мегаомметр М1101М
Основой логометрических мегаомметров является логометр, к плечам которого подключаются в разных комбинациях (в зависимости от предела измерения) образцовые внутренние резисторы и измеряемое сопротивление, показание логометра зависит от соотношения этих сопротивлений. В качестве источника высокого напряжения, необходимого для проведения измерений, в таких приборах обычно используется механический индуктор — электрогенератор с ручным приводом, в некоторых мегаомметрах вместо индуктора применяется полупроводниковый преобразователь напряжения.
ПРИМЕРЫ: ЭС0202, М4100
Аналоговые электронные омметры
Принцип действия электронных омметров основан на преобразовании измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение с помощью операционного усилителя. Измеряемый объект включается в цепь обратной связи (линейная шкала) или на вход усилителя.
ПРИМЕРЫ: Е6-13А, Ф4104-М1
Цифровые электронные омметры
Цифровой омметр Щ34
Микроомметр MOM600A
Цифровой омметр представляет собой измерительный мост с автоматическим уравновешиванием. Уравновешивание производится цифровым управляющим устройством методом подбора прецизионных резисторов в плечах моста, после чего измерительная информация с управляющего устройства подаётся на блок индикации.
ПРИМЕРЫ: ОА3201-1, Е6-23, Щ34
Измерения малых сопротивлений. Четырёхпроводное подключение
При измерении малых сопротивлений может возникать дополнительная погрешность из-за влияния переходного сопротивления в точках подключения. Чтобы избежать этого применяют т. н. метод четырёхпроводного подключения. Сущность метода состоит в том, что используются две пары проводов: по одной паре на измеряемый объект подаётся заданный ток, с помощью другой пары производится измерение напряжения на объекте, пропорционального силе тока и сопротивлению объекта. Провода подсоединяются к выводам измеряемого двухполюсника таким образом, чтобы каждый из токовых проводов не касался непосредственно соответствующего ему провода напряжения, при этом получается, что переходные сопротивления в местах контактов не включаются в измерительную цепь.
В чём суть работы заземления?
Принцип действия защитного заземления основывается на главном качестве электрического тока – протекать по проводникам, которые обладают наименьшим сопротивлением. На сопротивление человеческого тела оказывают влияние многие факторы, но в среднем оно приравнивается к 1000 Ом.
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) контур заземления должен иметь сопротивление гораздо меньшее (допускается не более 4 Ом).
А теперь смотрите, в чём заключается принцип действия защитного заземления. Если какой-то электрический прибор неисправен, то есть произошёл пробой изоляции и на его корпусе появился потенциал, и кто-то прикоснулся к нему, то ток с поверхности прибора будет уходить в землю через человека, путь будет выглядеть как «рука-тело-нога». Это смертельная опасность, величина тока 100 мА вызывает необратимые процессы.
Защитное заземление сводит этот риск до минимума. Современные электроприборы имеют внутреннее соединение заземляющего контакта штепсельной вилки с корпусом. Когда прибор посредством вилки включён в розетку и в результате повреждения на его корпусе появляется потенциал, то он уйдёт в землю по заземляющему проводнику с низким сопротивлением. То есть ток не пойдёт через человека с сопротивлением 1000 Ом, а побежит через проводник, у которого эта величина намного меньше.
Вот почему важным этапом в обустройстве электрического хозяйства в наших жилых домах является измерение сопротивления заземления. Нам нужна 100 % уверенность, что эта величина ниже наших человеческих 1000 Ом.
И запомните, что это процедура не разового характера, измеряться сопротивление должно периодически, а сам контур надо постоянно поддерживать в исправном состоянии.
Зачем нужны мегаомметры
Мегаомметр – электрический прибор для измерения сопротивления. Его используют, чтобы проверить сопротивление изоляции кабелей, электрических двигателей, трансформаторов и других электрических приборов. .
Еще одно название мегаомметра – тестер изоляции. В просторечии еще используется устаревшее «мегомметр», но оно считается некорректным. А на сленге электриков этот прибор называется «меггер».
Сопротивление изоляции – один из важных параметров кабелей. Оно нормируется отраслевыми стандартами и технологическими картами производителей. Отклонение показателя от нормы свидетельствует об ухудшении качества изоляции, выходе кабеля из строя и аварийной ситуации.
Измерение сопротивления изоляции помогает определить:
- короткое замыкание;
- увлажнение изоляции;
- утечку тока из-за механических воздействий и повреждений.
Сопротивление изоляции измеряют перед вводом в эксплуатацию электрических сетей и приборов, после ремонта, а также для текущей и внеплановой диагностики.
Характеристики и устройство
Омметр включает в себя:
- стрелочный гальванометр;
- источник стабилизированного питания (в простейшем случае – аккумулятор);
- магазин сопротивлений, переключаемый на нужное с помощью многопозиционного переключателя;
- шунт (для измерения сопротивления менее 1 Ом);
- переменный резистор, настраивающий «ноль» перед началом измерений;
- разъёмы для коннекторов, к которым присоединены провода с шупами на другом конце;
- выключатель питания батарейки во избежание случайного соприкасания щупов и утечки её заряда.
Калибровочных резисторов может быть два – один подстраивает ноль грубо (быстро), другой – в десятки раз более точно. Калибровка нужна, так как со временем аккумулятор разряжается, понижая своё напряжение на выходе под нагрузкой (замкнутые накоротко или измеряемые эквивалентным сопротивлением щупы). Она занимает 1-3 секунды. Вся сборка помещена в ударопрочный корпус. Для удобства снятия показаний гальванометр чаще всего монтируют в корпусе в «лежачем» или «полулежащем» положении.
Важнейшими характеристиками омметра считаются:
- точность (класс точности);
- напряжение (ЭДС) питания батарейки или аккумулятора;
- габариты и вес (носить с собой омметр, не помещающийся в кармане, неудобно);
- ударо- и виброзащищённость (предусмотрены амортизирующие вставки из резины).
Из последнего следует, что бросать и трясти прибор нельзя. Стрелочный гальваномер имеет измерительную головку, уязвимую к виброударным воздействиям. При сильном ударе у стрелки может сломаться противовес – балансир, без которого её конец задевал бы за шкалу. В ряде случаев повреждается и возвратная пружина – плоская упругая спираль, возвращающая стрелку на нулевое деление после размыкания замеряющей цепи.
Виды
Стрелочный (электромеханический или электромагнитный) омметр содержит электроизмерительную головку, или гальванометр. Тот, в свою очередь, является показывающим индикатором замеряемого сопротивления. К нему полагается минимальный набор навесных элементов (резисторы и переключатель). Один из резисторов – переменный, он выставляет условный ноль перед началом измерений. В состав цифрового прибора входят датчики тока, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микропроцессор, оперативная память, аналог ПЗУ на основе флеш-памяти (или перепрограммируемая микросхема) и проводной/беспроводной интерфейс для подключения к локальной компьютерной сети. Электронные схемы надёжно заизолированы и заземлены от цепи-замерителя в самом приборе. Калибровка нуля измерений «цифровику» не нужна.
Современные мультиметры позволяют измерить сопротивление до 200 МОм, что, по идее, делает их полноценными мегаомметрами. Из-за отсутствия источника повышенного напряжения (используется 9-вольтовая батарейка) их погрешность достигает нескольких процентов. Это не позволяет применять низковольтные мегаомметры в серьёзных электроцепях и сложной электронике, где люди имеют дело с тысячами вольт. Цифровые мегаомметры с малой погрешностью – чаще всего лабораторные стационарные приборы, достигающие размеров осциллографа старого поколения с электронно-лучевой трубкой, или 10-15 ноутбуков с диагональю экрана в 15 дюймов, поставленных друг на друга в закрытом состоянии.
