Любая электротехническая система не обходится без расчета силы тока в цепях, проводниках и приборах. Например, при монтаже электрической проводки в однофазной сети или в трехфазной сети для расчета толщины проводников и автоматических защитных выключателей необходимо знать силу тока, который будет протекать в данных линиях. Правильное измерение – залог безопасной и надежной эксплуатации любого электрического устройства.

Измерения силы тока проводят не только для расчета цепей, но и для диагностики электрического оборудования (например, измерения на трехфазном двигателе) и бытовых электроприборов (в нагревателе, лампочках, блоках питания, зарядных устройствах USB и пр.). Автомобильные электрики, для выявления неисправности в электрических системах автомобиля (например, в прикуривателе) проводят измерения силы тока на аккумуляторе или на генераторе автомобиля. В этой статье мы подробно расскажем, как правильно измерять ток в различных ситуациях.

Как измерить ток

Для того, чтобы уметь правильно измерить силу тока, не обязательно быть профессиональным электриком, но необходимо иметь некоторые познания в электротехнике.

Что же такое сила тока? Сила тока – физическая величина, которая равна отношению количества заряда, который проходит через определенную поверхность за некоторое время, к величине этого промежутка времени. Данная величина измеряется в Амперах и обозначается буквой «А». Хоть определение силы тока и звучит достаточно мудрено, но в этой физической величине нет ничего сложного.

Но как измерить амперы? Чтобы провести измерения силы тока необходимо иметь определенный инструмент или оборудование для этого. Обычно измерения в цепи постоянного напряжения проводят мультиметром или тестером, а в сетях переменного напряжения токоизмерительными клещами или амперметром.

Постоянный ток

Как уже было сказано выше, измерения силы тока в цепях постоянного напряжения удобнее всего проводить мультиметром. Для того, чтобы осуществить измерение необходимо взять мультиметр и настроить его для работы с силой тока.

Для этого переключатель режимов перемещается в положение DCA (измерение постоянного тока), а красный и черный штекеры щупов мультиметра подключаются к гнездам с обозначением «10А» и «COM», а другие концы подключаются в разрыв цепи (то есть красный подключается к положительной полярности, а черный к отрицательной).

На современных китайских мультиметрах есть два гнезда для измерения силы тока. Одно из них подписано mA. Оно защищено предохранителем и предназначено для измерения малых токов, зачастую не более 200 мА. А второе гнездо подписывается либо просто «А», либо «10А». Оно не защищено предохранителем и предназначено для измерения тока большой величины. При этом время измерения обычно ограничивается периодом в 10-20 секунд.

Измерения производят с максимального значения, постепенно уменьшая для получения на экране необходимой размерности значения. Важно понимать примерную мощность электрической сети, в которой проводятся измерения, и выбирать прибор в соответствии с этим. Если прибор не рассчитан на такую величину, то он может выйти из строя или произойдет короткое замыкание.

В быту измерения силы тока постоянного напряжения проводят, например, у светодиода на светодиодной ленте или на плате телевизора (или другой техники) при его ремонте, а также в других случаях.

Многие думают, что для измерений силы тока нужно покупать дорогой мультиметр. Но тут надо понимать, для каких целей и задач будет использоваться прибор. Если работу выполняет профессиональный электрик, то приобретается более точный и дорогой инструмент, а домашние измерения можно производить и китайским мультиметром.

Переменный ток

Измерение силы тока в цепи переменного тока сложнее, чем для постоянного. Для этого применяют такие приборы, как амперметр или токоизмерительные клещи. Использование токоизмерительных клещей – самый удобный и безопасный способ, но он подходит только при открытой прокладке проводки или кабеля. Такой способ позволяет измерить ток без разрыва цепи, что существенно безопаснее и быстрее.

Измерение производится путем помещения проводника под напряжением в разъёмный магнитопровод со вторичной обмоткой (конструкция почти аналогична трансформатору тока). Благодаря явлению электромагнитной индукции можно измерить вторичный ток в обмотке, а после этого прибор рассчитывает первичный в измеряемой цепи. При измерении токоизмерительными клещами проводник заводится в раствор клещей и на дисплее прибора отображается сила тока в цепи переменного напряжения.

Чтобы применять амперметр для измерений силы тока нужно обладать определенными навыками и знать, как следует включить в цепь амперметр чтобы измерить силу тока.

Амперметр, как и мультиметр включается в разрыв цепи. При этом важно понимать, что переменный ток наиболее опасен, поэтому требует серьезного отношения к электробезопасности. При включении амперметра в цепь, подачи напряжения и подключения нагрузки на дисплее или табло амперметра будет указана сила тока в цепи.

Примеры измерения тока

Для понимания принципов измерения силы тока в различных электроприборах и цепях ниже приведены варианты устройств и способы измерения силы тока.

Электродвигатель

Измерения силы тока в обмотках электродвигателя производят для проверки наличия коротких замыканий, неисправностей и для настройки правильного алгоритма управления электродвигателем. Так как ток в трехфазном асинхронном двигателе в каждой фазе одинаковый, то достаточно подключить один амперметр к одной фазе для проверки его потребления.

Для диагностики каждой из обмоток замеряют ток в каждой фазе, и если в каждой из фаз он отличается, то в какой-то из обмоток возможно межвитковое замыкание, а если в одной из фаз вообще нет тока — то либо обрыв на линии либо обрыв в обмотке. Если в одной из фаз ток есть но он меньше чем в двух других – возможен плохой контакт в брно или в коммутационных приборах.

У однофазного электромотора все проще: ток измеряется на единственной фазе. Но нужно иметь в виду, что максимальная сила тока амперметра ограничена и обычно составляет не более 5А, поэтому при для больших токов используют токовые клещи или другие схемы с трансформаторами тока и амперметром.

Сварочный аппарат

Для того, чтобы понимать какие электроды использовать и в каком режиме производить сварочные работы можно измерить силу тока на проводе выхода у сварочного аппарата под нагрузкой. Измерение производят аналогично другим приборам, включая в цепь на сварочном инверторе амперметр с трансформатором (бывают и старые модели амперметров с возможностью измерения до 200 А) или используя токоизмерительные клещи.

Батарейки и аккумуляторы

В быту часто бывает необходимо измерить ток электроприбора на батарейках (в качестве батареек могут быть кроны, пальчиковые батарейки и прочие аккумуляторы). Важно понимать, что просто подключить мультиметр или амперметр к источнику нельзя, потому что силу тока измеряют только под нагрузкой.

В качестве нагрузки можно остановится на лампе накаливания или на резисторе или включится в цепь самого прибора. Для замера нужно выбрать на мультиметре необходимый режим (для измерения постоянного тока), правильно подключить клеммы к прибору и на участке цепи. При этом на экране мы получим искомое значение для той нагрузки, которая подключена к аккумулятору.

Заключение

Как можно убедится, существует всего два способа измерения силы тока:

1. С помощью амперметра или мультиметра — в этом способе важно чтобы прибор выдерживал и его предел измерения был рассчитан на измеряемую силу тока. Недостаток у этого способа состоит в том, что необходимо разрывать цепь. Тогда при измерениях на плате придется перерезать дорожку, а при измерении потребления приборов – разделывать их кабель и выделять одну из жил, или отключать от прибора один провод и включать в его цепь измерительный прибор.
2. С помощью токоизмерительных клещей. Зачастую этот способ используются для измерения переменного тока, но современной промышленностью выпускают токоизмерительные клещи для постоянного тока, принцип действия которых основан на эффекте Холла (только такие клещи дороговаты — стоят от 50$). Удобен способ тем, что не нужно разрывать цепь – нужно лишь ОДНУ жилу вложить в клещи и на экране высветится сила тока в цепи (или стрелка подскочит, если прибор стрелочный).

Существуют и комбинированные способы, когда измерительный прибор не рассчитан на измеряемую величину – можно использовать трансформатор тока. Например, электросчетчики прямого включения не всегда могут измерять большие токи для учета электроэнергии. Тогда их подключают не напрямую, а через трансформатор тока.

Теперь вы знаете, как измерить силу тока в цепи постоянного и переменного тока. Надеемся, наша инструкция и примеры помогли вам разобраться в вопросе. Если что-либо осталось непонятным, задавайте вопросы в комментариях под статьей!

В общем виде сила тока (СТ) – это величина, показывающая сколько электричества прошло через поперечное сечение проводника в течение одной секунды. При этом считается, что в проводнике она достигает значения 1 А в том случае, когда через его поперечное сечение ежесекундно проходит количество электричества, равное 1 кулону. Измеряют ее в амперах (А). Используются и такие дополнительные единицы, как миллиампер (1/1000 А) и микроампер (1/1000000 А).

Для чего нужно измерять силу тока

Существенное влияние на величину силы тока оказывают напряжение и сопротивление электроцепи, которые измеряются в таких единицах, как вольт (В) и Ом, соответственно. При этом повышение напряжения при неизменном сопротивлении электроцепи вызывает увеличение силы тока, а рост сопротивления цепи при неизменной величине напряжения приводит к ее уменьшению. Сила тока (I), напряжение (U) и сопротивление (R) зависят друг от друга и связаны эмпирическими формулами:

При этом упрощенно принимают, что сила тока величиной в 1 А возникает в проводнике с сопротивлением 1 Ом, если к нему приложено напряжение в 1 В.

Замерив СТ мультиметром, можно:

• уточнить реальную потребляемую мощность конкретного электроприбора;
• найти дефекты электроприбора, если его реальная мощность не соответствует величине, заявленной в документации;
• выяснить электрическую емкость автономных источников питания (аккумуляторных батарей и пр.);
• выявить существование утечки тока в электроцепях и в случае необходимости локализовать дефектный участок;
• проверить зарядное устройство для аккумулятора на предмет соответствия тока зарядки заданному значению и т. д.

Такие измерения проводят при помощи специальных приборов – амперметров. Их разновидностей на отечественном рынке достаточно, чтобы удовлетворить потребности всех покупателей.

Наиболее востребованными, особенно на бытовом уровне, являются небольшие многофункциональные (амперметр + омметр + вольтметр) мультиметры, с помощью которых можно измерить практически все необходимые параметры электрической цепи.

Устройство мультиметра

Современный мультиметр (тестер) представляет собой сложное электронное устройство. Эти измерительные приборы отличаются принципом работы и способом отображения полученных результатов. При этом их устройство и внешний вид целиком и полностью зависят от производителя, имеющего возможность оснастить мультиметры дополнительными возможностями. Например, имеются тестеры, оборудованные встроенными токопроводящими клещами, которые позволяют измерять электрические параметры цепей не разрывая проводов.

Классификация и принцип действия

По конструктивному исполнению мультиметры могут быть стационарными и малогабаритными. Кроме того, исходя из схемотехнического решения они могут быть:

Стационарные мультиметры работают, как правило, от сети централизованного электропитания. Они представляют собой высокоточные электронные устройства и используются для прецизионных измерений в лабораторных или производственных условиях. Работают также в составе информационно-измерительных систем и специализированных промышленных комплексов. В малогабаритных (карманных) тестерах для измерения сопротивления используются встроенные аккумуляторы или сменные элементы электропитания.

В аналоговых мультиметрах результат измерения отображается отклонением стрелки на градуированной шкале, а в цифровых – на светодиодном табло или жидкокристаллическом экране. Могут встретиться и оригинальные модели, оснащенные одновременно стрелочным индикатором и цифровым экраном.

Электрическая схема стрелочных мультиметров аналогового типа отличается простотой и представляет собой набор шунтирующих прецизионных резисторов большого и малого номинала. Чтобы с помощью таких тестеров можно было измерять параметры электрических цепей переменного тока, в схему вводят выпрямительные диоды. Это связано с тем, что магнитоэлектрическая система стрелочного микроамперметра работает только на постоянном токе.

Электрические схемы цифровых мультиметров значительно сложнее и содержат в своем составе такие узлы:

• операционный усилитель;
• аттенюатор;
• аналогово-цифровой преобразователь;
• высокоточный выпрямитель;
• механический или электронный коммутатор.

Блок-схема является базовой для всех цифровых мультиметров и позволяет осуществлять измерение параметров электрических цепей постоянного и переменного тока с высокой точностью.

Принцип действия аналоговых тестеров основан на том, что измерению предшествует преобразование всех входящих сигналов в силу тока, которая затем и измеряется. В отличие от них цифровые мультиметры все входящие сигналы предварительно преобразуют в напряжение.

Основные принципы замера силы тока

Основное условие, которое необходимо выполнить при измерении СТ в электрической цепи – включить тестер в разрыв провода этой цепи, то есть стать на время измерения ее составной частью. Перед тем как измерить силу тока мультиметром, не менее важно правильно выставить на приборе:

• режим измерения (постоянный или переменный ток);
• верхний предел измерений.

Неправильно выставленные параметры обязательно приведут к поломке измерительного прибора.

Когда пользователю неизвестен порядок величины силы тока в цепи, необходимо устанавливать максимальный предел измерений. Если выставленный диапазон окажется завышенным, его постепенно снижают, пользуясь для этого переключателем режимов работы тестера.

В электрическую цепь прибор для измерения силы тока подключают последовательно с нагрузкой. При измерении больших токов мультиметр подсоединяют к цепи через трансформатор тока, шунт или магнитный усилитель. Если измерения необходимо провести в электрических цепях с напряжением более 1 кВ, используют трансформатор тока (переменный ток) или магнитный усилитель (постоянный ток).

Техника безопасности

Измерения, проводимые в электрических цепях, находящихся под опасным напряжением

220 В, требует соблюдения правил техники безопасности. Безопасным для человека считается ток величиной не более 0,001 А. Любое, даже незначительное ее превышение может привести к поражению пользователя. Поэтому, работая с электричеством, нужно быть предельно внимательными и соблюдать особую осторожность.

Работая на верхних пределах мультиметра, измерения нужно проводить как можно быстрее. Связано это с тем, что многие тестеры не имеют защиты от перегрева, и при длительном контакте с большим током могут просто перегореть, что в свою очередь чревато получением электротравмы. Иногда производители мультиметров предупреждают пользователей о такой опасности, оговаривая, например, что допустимое время измерения не должно превышать 10 сек. не чаще одного раза в течение 15 мин.

Подключение и отключение мультиметра осуществляют после полного обесточивания электроцепи. Подают питание и приступают к измерениям только по окончании всех работ по подключению тестера.

Чтобы избежать поражения электрическим током, необходимо принять меры, препятствующие касанию оголенных токоведущий частей. Также необходимо помнить, что при размыкании функционирующей электроцепи может возникнуть электрическая дуга, которая также спровоцирует получение электротравмы.

Измерение силы тока

В домашних условиях силу тока в электрических цепях измеряют в тех случаях, когда необходимо, например, определить реальную величину потребляемой мощности какого-либо электроприбора или сопоставить технические параметры включенного в сеть электроприбора с реальными возможностями электропроводки. При этом необходимо помнить об опасности, подстерегающей неопытного владельца мультиметра при попытке проведения таких измерений в розетке электросети. Как правило, это приводит к полному выходу из строя тестера, а в отдельных случаях – к поражению пользователя электрическим током.

В розетке электросети никакого тока нет. На ее контактах есть только напряжение между фазой и «нулем». Ток в электросети появляется только после того как к розетке будет подключен электроприбор.

Если в отверстия розетки вставить щупы мультиметра, включенного в режим измерения тока, в сети произойдет короткое замыкание и измерительный прибор выйдет из строя. Хорошо, если он оснащен плавкой вставкой, которая просто сгорит и отключит тестер от сети. Если же конструкцией прибора такой предохранитель не предусмотрен, мультиметр из-за перегрева может воспламениться или даже «взорваться».

Измерение СТ в цепи электроприбора, подключенного к источнику питания

Чтобы измерить силу тока в цепи подключенного электроприбора, мультиметр нужно подключить в разрыв одного из проводов питания, как это показано на схеме.

• 1 – розетка сети переменного тока или контакты автономного источника электропитания;
• 2 – электроприбор;
• 3 – провода (кабель) питания электроприбора;
• 4 – место разрыва электроцепи и подключения щупов мультиметра;
• 5 – тестер, включенный в режим измерения переменного тока;
• 6 – измерительные провода из комплекта поставки мультиметра.

Чтобы подключить мультиметр в разрыв электроцепи, необходимо разрезать один из ее проводников и зачистить изоляцию на обрезанных концах.

Измерение силы тока осуществляют в такой последовательности:

1. Ручкой переключателя мультиметра устанавливают необходимый режим измерений, учитывая при этом вид тока (переменный или постоянный).
2. Той же ручкой устанавливают верхнюю границу измерения СТ. При этом рекомендуется изначально выбрать предел измерения, превышающий предполагаемую величину измеряемого параметра.
3. Вставить штекеры измерительных проводов в соответствующие гнезда мультиметра.
4. Подключить щупы тестера к зачищенным концам провода и убедиться в надежности контакта.
5. Включить электропитание прибора и зафиксировать показания мультиметра. При необходимости можно изменить верхнюю границу измерений и повторно зафиксировать полученный результат.
6. Отключить электропитание и отсоединить щупы тестера от концов проводника.
7. Соединить разрезанный провод и тщательно заизолировать это место.

Проводя измерения в цепях постоянного тока необходимо соблюдать полярность подключения измерительных проводов.

Если нужно измерить силу тока не нарушая целостность электроцепи, оптимальным вариантом будет использование мультиметра, оснащенного встроенными токоизмерительными клещами.

Иногда потребность в измерении силы тока в цепи переменного тока может возникнуть в тот момент, когда под руками нет мультиметра с такой функцией. Однако радиолюбители нашли выход из ситуации, используя для измерения силы тока в цепях переменного тока тестеры, работающие только на постоянном токе. Достаточно дополнить электрическую цепь диодным мостом, включив мультиметр, измеряющий параметры цепей постоянного тока по следующей схеме:

Аналогичный результат можно получить, если включить в схему электроцепи специальный калиброванный шунт с заведомо известным сопротивлением. При этом шунт выбирается таким образом, чтобы его номинальное напряжение совпадало с номинальным напряжением измерительного прибора.

Затем параллельно контактам шунта подключить мультиметр с установленным режимом измерения напряжения (вольтметр) и измерить величину падения напряжения на шунтированном участке электросети. Как померить напряжение мультиметром, указано в инструкции по его эксплуатации.

В этом случае мультиметр выполняет функцию вольтметра, однако величина измеренного напряжения будет прямо пропорциональна силе тока. Заведомо зная сопротивление прецизионного шунта, по формуле I = U/R легко можно рассчитать и величину силы тока в цепи. Если взять калиброванный шунт, имеющий сопротивление 1 Ом, номинальное ее значение можно будет определить по шкале вольтметра (I = U/1 = U).

В домашних условиях такой низкоомный шунт (R = 1 Ом) проще всего изготовить самостоятельно, например, намотав небольшой отрезок тонкой нихромовой проволоки (сечение – 0,123 мм, удельное сопротивление – 7,94 Ом/м, диаметр – 0,4 мм) длиной 126 мм, на планку из стеклотекстолита.

Установив самодельный резистор в разрыв цепи и подключив к его контактам мультиметр, можно измерить напряжение на зашунтированном участке цепи. Его величина по номиналу будет соответствовать силе тока, протекающей через резистор: I = U/1 = U.

Измерение силы тока (сокращено — измерение тока) полезное умение, которое не раз пригодится в жизни. Знать величину силы тока надо, когда следует определить потребляемую мощность. Для измерения тока применяется прибор под названием Амперметр.

Есть ток переменный и ток постоянный, следовательно, для их измерения применяются различные измерительные приборы. Ток всегда обозначается буквой I, а его сила измеряется в Амперах и обозначается буквой А. Например, I=2 А показывает, что сила тока в проверяемой цепи равняется 2 Амперам.

Рассмотрим подробно, как маркируются различные измерительные приборы для измерения разных видов токов.

• На измерительном приборе для измерения постоянного тока перед буквой А наносится символ "–".
• На измерительном приборе для измерения переменного тока, в том же месте наносится символ "

А прибор для измерения переменного тока.

Вот фотография амперметра, предназначенного для измерения постоянного тока.

Соответственно закону, сила тока протекающего в замкнутой цепи, в любой его точке равна одной и той же величине. В итоге, чтобы измерить ток, надо разъединить цепь на любом участке удобным для подсоединения измерительного прибора.

Следует помнить, что величина напряжения присутствующего в электрической цепи, не оказывает никакого влияния на измерение тока. Источником тока может быть, как и бытовая электросеть на 220 В, так и батарейка на 1,5 В и т.д.

Собираясь измерять силу тока в цепи обратите тщательное внимание, какой ток протекает в цепи, постоянный или переменный. Возьмите соответствующий измерительный прибор и если не знаете предполагаемую силу тока в цепи, поставьте переключатель измерения силы тока в максимальное положение.

Рассмотрим подробно как измерить силу тока электроприбором.

Для безопасности измерения потребляемого тока электроприборами сделаем самодельный удлинитель с двумя розетками. После сборки получим удлинитель очень похожий на стандартный магазинный удлинитель.

Но если разобрать и сравнить между собой, самодельный и магазинный удлинитель, то во внутренней структуре четко увидим отличия. Выводы внутри розеток самодельного удлинителя соединены последовательно, а в магазином соединены параллельно.

На фотографии прекрасно видно, что верхние выводы соединены между собой проводом желтого цвета, а на нижние клеммы розеток подается сетевое напряжение.

Теперь приступаем к измерению тока, для этого вставляем в одну из розеток вилку электроприбора, а в другую розетку, щупы амперметры. Перед измерением тока, не забываем прочитанную информацию про то, как надо правильно и безопасно измерять ток.

Теперь рассмотрим как правильно интерпретировать показания стрелочного амперметра. При измерении потребляемого тока прибора стрелка амперметра остановилась на делении 50, переключатель был установлен на максимальный предел измерения в 3 Ампера. Шкала моего амперметра имеет 100 делений. Значит, легко определить измеренную силу тока по формуле (3/100) Х 50=1,5 Ампера.

Формула расчета мощности прибора по потребляемой силе тока.

Обладая данными о размере силы тока потребляемым любым электроприбором (телевизор, холодильник, утюг, сварка и т.д.), можно с легкостью определить, какая у этого электроприбора потребляемая мощность. В мире существует физическая закономерность, которому всегда подчиняется электричество. Первооткрыватели этой закономерности Эмиль Ленц и Джеймс Джоуль и в честь них, она теперь называется Закон Джоуля – Ленца.

• I — сила тока, измеряемая в Амперах (А);
• U — напряжение, измеряемое в Вольтах (В);
• P — мощность, измеряемая в Ваттах (Вт).

Проведем один из расчетов тока.

Измерил ток потребления холодильника и он равняется 7 Амперам. Напряжение в сети равно 220 В. Следовательно, потребляемая мощность холодильника равняется 220 В Х 7 А=1540 Вт.