Почему нельзя измерять ток в розетке?

В интернете и различных других источниках много информации о том, как научиться пользоваться мультиметром, как измерять напряжение, ток, сопротивление. Все показывают, рассказывают, но начинающие мастера продолжают совершать ошибки при проведении измерений. Эти ошибки дорого обходятся – выходят из строя измерительные приборы, иногда сгорают устройства в которых производят измерения, или того хуже, люди получают удары током и другие травмы. Цель этой статьи – на конкретных примерах показать и доходчиво объяснить почему нельзя делать некоторые вещи при проведении измерений. Человек должен не запомнить почему нельзя, а понять, как надо и почему нельзя иначе.

Начнем с целей ради которых проводятся измерения.

Невозможно визуально, путем внешнего осмотра, определить режимы работы элементов электрической цепи или схемы.

Для этого измерительными приборами проводят измерения, т.е. определяют, нет ли перегрузки отдельных элементов, соответствуют ли норме питающие напряжения и т.д.

А теперь главное, измерительный прибор не должен влиять на схему при его подключении к ней, иначе измеренные значения не будут соответствовать тем значениям, которые они имеют на самом деле. Другими словами, состояние схемы без подключенного измерительного прибора должно оставаться таким же и после того, как прибор подключили.

Как это реализуется в различных режимах:

1. Измерение напряжения. Напряжение – это разность потенциалов между двумя точками. Например, есть две точки А и Б.

Потенциалы у них разные, следовательно —  между ними существует напряжение. Нам нужно его измерить. Чтобы его измерить необходимо к этим точкам подключить вольтметр. Вольтметр не должен при подключении изменить состояние точек А и Б. Это возможно в том случае, когда вольтметр будет иметь бесконечно большое сопротивление (реально это десятки, а то и сотни мегаом) и при его подключении к точкам А и Б практически не будет тока, иначе наличие тока повлияет на величину потенциалов точек. Чем выше класс вольтметра, тем выше его внутреннее сопротивление и меньше влияние на схему при проведении измерений.

Вывод – вольтметр имеет бесконечно большое внутреннее сопротивление, подключается к измеряемым точкам параллельно, при включенном питании. Перед измерением необходимо выбрать режим – постоянное напряжение или переменное, выставить предел выше ожидаемого результата измерений и произвести измерение.

 

2. Измерение тока. Электрический ток – это направленное движение электронов. Для протекания тока между точками А и Б необходимо выполнение двух условий: наличие разности потенциалов (напряжения) между точками А и Б и наличие электрической цепи, соединяющей эти точки. Величина тока будет определяться величиной напряжения между точками А и Б и величиной сопротивления электрической цепи. Это закон Ома I = U/R. На рисунке ниже электрической цепью является лампочка, ее характеристики — напряжение 12 В и ток 5 А.

Чтобы измерить ток амперметр нужно включить в цепь. Для этого ее нужно разорвать и пустить ток лампочки через амперметр. Согласно принципа минимального влияния на электрическую цепь, понятно, что сопротивление амперметра должно быть минимальным. Реально сопротивление хорошего амперметра доли Ом, иногда даже тысячные. Фактически мы амперметром заменим кусок провода.

Вывод – амперметр имеет бесконечно малое внутренне сопротивление, подключается в разрыв существующей электрической цепи, при выключенном питании. Перед измерением необходимо выбрать режим – постоянный ток или переменный, выставить предел выше ожидаемого результата измерений, включить питание и произвести измерение.

 

А теперь самое главное. Есть розетка, у нее две точки, назовем их так же, А и Б. На розетке написано   ̴ 6 А, 220 В.

Некоторые начинающие мастера увидев это думают, а ну ка я проверю свой приобретенный прибор.

Видит надпись   ̴  220 В. Он ставит режим измерения переменного напряжения, предел выставляет больше этого значения, например, 750 В, и щупы в розетку, видит результат измерений 220 В. Тут все правильно. Это аналогично нашему примеру измерения напряжения в начале этой статьи.

А теперь я измеряю ток, покажет ли он мне эти 6 А, как указано на розетке. На розетке написано 6 А, ставит предел прибора на 10 А и щупы в розетку !!! Искры, бахи и прибора нет!!! Повезет, если пробки сработают. Сколько приборов сгорело от таких измерений. Вот как это выглядит при моделировании ситуации в программе «Начала электроники»:

Давайте детально разберем почему, чтобы не запомнить, что так нельзя, а понять.

Для протекания электрического тока, как сказано выше, необходимо два условия: разность потенциалов и электрическая цепь, по которой этот ток будет протекать.

Разность потенциалов в розетке есть, мы ее измерили, она составляет 220 В. А электрической цепи нет, к розетке ничего не подключено. Когда мы подключили амперметр к розетке он и стал электрической цепью, а поскольку сопротивление амперметра минимальное, всего доли Ом, то ток в цепи состоящей только из амперметра согласно закону Ома (I = U/R) стремится к максимально большому значению и будет расти столько, сколько позволит мощность источника питания или прочность элементов цепи. Посчитайте, какой будет ток если сопротивление амперметра, например, 0,01 Ом. По закону Ома   I = 220 В : 0,01 Ом. Получается 22000 Ампер. Сопротивление электропроводки существенно не ограничит этот ток, например для меди, сечением 2,5 мм/кв оно составляет 0,007 Ом/м. Естественно такого значения ток не достигнет, потому что при 10 А сработает автомат, а если там «жучок», то сгорит провод в самом тонком месте. Вот в этом и есть причина аварии. Другими словами — такое подключение амперметра равносильно короткому замыканию.

Надпись на розетке 6А и 220 В обозначает, что контакты розетки и ее изоляция рассчитаны на токи до 6 А и напряжения до 220 В. Это значит, что к этой розетке нельзя подключать нагрузку, которая потребляет ток больше 6А. При напряжении 220 В это соответствует мощности до 1320 Вт.

Для проверки состояния электрической сети службы эксплуатации проводят измерения петли фаза-ноль. Один из специальных приборов который используется для этих целей называется  MZC-300 (фирмы Sonel). Принцип работы прибора основан на измерении падения напряжения на калиброванном нагрузочном сопротивлении, как и рекомендовано ГОСТом  50571.16-99.

Смысл этих измерений заключается в том, что в соответствии с требованиями ПТЭЭП (правила технической эксплуатации электроустановок потребителей) и ПУЭ (правила устройства электроустановок) ток короткого замыкания электрической сети должен в разы превышать ток срабатывания автоматических выключателей, для предотвращения пожаров.

 

3. Измерение сопротивления. Принцип измерения сопротивления основан на измерении тока протекающего через элемент цепи, сопротивление которого мы измеряем. При этом источником тока является батарейка прибора. Отсюда вывод – других источников тока или напряжения не должно быть, иными словами, питание цепи, элементы которой мы проверяем, должно быть отключено. В противном случае величина измеренного сопротивления не будет соответствовать действительности или, того хуже, прибор может выйти из строя. И еще одна важная деталь при измерении сопротивления – измерительный ток от батарейки прибора должен протекать только через один элемент цепи, тот, сопротивление которого мы измеряем. Для этого нужно отпаять от общей схемы хотя бы один контакт проверяемого элемента.

Пример измерения сопротивления:

Все резисторы имеют номинал 1кОм.

Измерение сопротивления при подключенном питании схемы, всего 1,5 В. Прибор показывает 736 Ом, а не 1 кОм. Причин две:

1. В схеме подключена батарейка, которая создает дополнительный ток через измеряемое сопротивление.
2. Параллельно измеряемому сопротивлению подключены еще сопротивления и через них также протекает измеряемый ток.

 

Измерение сопротивления при отключенном питании схемы, но измеряемый резистор не выпаян из схемы. Прибор показывает 833 Ом, а не 1 кОм. Причина в том, что батарейка в схеме отключена, но параллельно подключенные сопротивления остались.

Измерение сопротивления при отключенном хотя бы одном выводе. Это правильный метод измерения сопротивления, на приборе мы видим истинное значение сопротивления проверяемого резистора, 1000 Ом что равно 1кОм. Ток омметра протекает только через измеряемое сопротивление.

При использовании измерителей емкости конденсаторов и приборов для измерения индуктивности необходимо соблюдать вышеприведенные правила.

Материал статьи продублирован на видео: