Как измерять силу тока в электрической цепи. Как измерить потребляемую мощность и проверить счётчик

Для проведения вычислений потребуются элементарные знания из школьного курса электродинамики, связанные с напряжением, током, мощностью.

Параметры для вычислений

Формула для вычислений

Силой тока называют величину электрического заряда, который проходит через заданную площадь проводника за единицу времени.

Напряжение - это физическая величина, которая характеризуется электрическим полем, создаваемым током.

Единицей мощности является Вт, который представляет собой произведение 1А на 1В.

Особенности вычисления

В качестве внесистемной единицы используют вольт-ампер. Силу стараются указывать на прерывателях цепи (автоматических выключателях). Это максимальное значение, при котором будет происходить срабатывание прерывателя.

Кроме того, параметры напряжения и значение тока всегда присутствуют в документации, прилагаемой к приборам, и пишутся на его корпусе.

Значения этих физических величин, характерные для основных электрических приборов, можно отыскать в специализированных справочниках. Например, для бытовых осветительных приборов нормой считается сила тока в диапазоне пятнадцати ампер. Для мощных приборов, используемых в домашнем хозяйстве, сила тока может достигать 60 ампер. Показатель электрического напряжения в сети составляет 220 В.

Математические действия

Как рассчитать потребляемый ток, зная мощность? Максимальный ток в цепи можно определить по величине мощности и электрического напряжения. Например, при 100 Вт и 2 В для вычисления тока мощность делим на напряжение, получаем 50 А.

Правила расчета потребляемой мощности

Поговорим о том, как рассчитать приборов, используемых в быту. Сначала его нужно внимательно осмотреть. Часто указывают мощность на самом корпусе прибора, для этого производителем штампуется специальная наклейка. Что можно прочитать на такой этикетке? Величину силы тока, параметры напряжения, а также максимальную мощность данного прибора. В некоторых случаях подобные сведения указываются изготовителем на шильдике бытового прибора.

Потребители оплачивают именно на основе потребленной мощности, выражаемой в киловаттах. Номинальный ее показатель предполагает величину мощности, которая нужна для стабильного функционирования прибора. К примеру, для бытовых холодильников, этот параметр составляет 500 Вт.

Для экономии и денежных ресурсов, важно провести полные расчеты. Как рассчитать мощность потребляемой энергии во всем доме? Рассмотрим конкретный образец.

Расчет мощности лампочек

К примеру, при использовании двух электрических лампочек, имеющих мощности 100 Вт и 23 Вт, можно оценить экономическую целесообразность приобретения лампы меньшей мощности. Попробуем пояснить данное предположение на конкретном расчете. Итак, при вычитании из большего параметра меньшего, получаем разницу 77 В. При оплате счета за потребляемую электрическую энергию, начисления осуществляются на основе потребленных кВт/час. При работе ламп на протяжении длительного временного промежутка, можно, путем умножения, определить разницу в оплате за 23- и 100-ваттной лампы.

В сумме лампы потребляют 1000 Вт, то есть 1 кВт. Если за год они горят 2000 часов, это составляет 2000 кВт. При средней стоимости одного киловатт-часа 5 рублей придется заплатить за годовое использование ламп 50000 рублей. Для того чтобы снизить материальные расходы, многие владельцы квартир и домов уже давно установили энергосберегающие лампы.

Некоторые приборы потребляют электрическую энергию даже в тех случаях, когда они не работают, но остаются включенными в розетку. Если на приборе продолжает гореть светодиод, это свидетельствует о потреблении им некоторой мощности.

При вычислении потребляемой мощности по формуле результат получается весьма условным. Поэтому в случае, когда необходимо получение достоверного результата, используют ваттметры.

Заключение

В связи с постоянным ростом цен на электрическую энергию вопросы, касающиеся расчета потребляемой мощности, поиска способов экономии, являются своевременными и актуальными.

Практичные владельцы городских квартир и загородных особняков стараются заранее анализировать потребляемую мощность приобретаемых приборов, чтобы не оплачивать потом огромные счета за электроэнергию. Фундаментальные вычисления суммарной потребляемой мощности электрической энергии для индивидуального дома выполняют на стадии проектирования системы электрификации. В таком случае можно не только избежать лишних затрат на электрическую энергию, но и не допускать перегрузок, которые могут привести к порче приборов и даже к возгоранию.

Среди распространенных бытовых приборов, которые нужно учесть при вычислении суммарной потребляемой мощности, отметим лампы накаливания, электрическую плиту, холодильник, кухонный комбайн, пылесос, персональный комьютер, кофемашину, аэрогриль, электрический чайник, кухонную вытяжку, посудомоечную машину, бойлер.

Каждый из них рассчитан на потребление определенной мощности, то есть, будет «включен» в квитанцию за электрическую энергию. Самым простым способом достижения экономии семейного бюджета можно считать приобретение приборов для домашнего применения, имеющих класс энергосбережения А++.

Как измерить мощность электроприбора?

Мощность электроприбора можно измерить следующими способами:

1.При помощи токоизмерительных клещей. Для проведения измерения необходимо прибор подключить к электросети двумя раздельными проводниками. Получив данные измерений (ток потребления) рассчитываем мощность P=U*I, где P - мощность электроприбора,U - напряжение сети (в среднем 220В),I- ток нагрузки.

2.При помощи амперметра (мультиметра). Для проведения измерений в одно плече питающего кабеля электроприбора необходимо последовательно включить амперметр (мультиметр) и измерить ток потребления. Расчеты аналогично п.1.

Есть классическая формула из физики P=U*I, где P- потребляемая прибором мощность в Ваттах (Вт), U- напряжение питания прибора в Вольтах (В), I- ток потребляемый прибором в Амперах (А).

Нам будет достаточно одного универсального прибора, мультиметра (иначе тестера, авометра). Конечно если Вы будете мерить не запредельные электрические величины. Возьмемся измерить мощность потребляемую бытовой электрической лампочкой накаливания. Берем измерительный прибор, выбираем режим измерения переменного напряжения (ведь в бытовой электрической сети напряжение переменное). На измерительном приборе выбранный предел измерения напряжения выглядит примерно так V 750. Производим замер напряжения на лампочке (на двух проводах идущих к лампочке). Получили что около 218 Вольт. Теперь измерим ток, потребляемый лампочкой. На измерительном приборе выбираем режим измерения переменного тока (ведь в бытовой электрической сети ток тоже переменный). На измерительном приборе выбранный предел измерения тока выглядит примерно так A 20. Щупы прибора подключаем в уже в!!!разрыв!!! одного из проводов, идущих к лампочке. Производим замер тока через лампочку. У нас получилось 0,45 Ампер. Все, исходные данные есть, производим расчет: 218(В)*0,45(А)=98,1 (Вт). Все, лампочка потребляет мощность 98,1 Ватт. Да, это обычная 100 Ваттная лампочка. Примерно так можно посчитать мощность других приборов. Правда стоит обратить внимание на то, в какой сети тока работает электрический прибор, переменного или постоянного. И выбирать соответствующий предел измерения на измерительном приборе.

Мощность электроприбора вы можете измерить самостоятельно, только если у вас есть амперметр. Но измерения будут неточными, так как вам сначала нужно замерить амперметром силу тока, затем умножить ее на напряжение. В розетке ток переменный, поэтому напряжение у вас не будет постоянно 220 вольт. Конечно можно провести замеры и амперметром и вольтметром сразу. Но оно вам надо? У всех приборов есть данные о потребляемой мощности, поэтому вам просто проще посмотреть.

а зачем вам ее измерять? как правило мощность прибора должна указываться в паспорте на прибор... в противном случае прибор является как минимум не сертифицированным...

На этикетках и в паспорте на прибор обычно пишут максимальную или номинальную потребляемую мощность. Потребляемая мощность пиборов зависит от нагрузки. Это легко увидеть на примере радиоприемника - если сигнал отсутствует (пауза в передаче), то потребляемая мощность практически равна нулю. Когда сигнал есть, то потребляемая мощность зависит от этого сигнала и меняется в такт с сигналом. Кроме того, потребляемая мощность зависит также и от громкости, которую выставил потребитель - чем громче играет радио, тем больше потребляемая мощность.

Потребляемую мощность пибора достаточно легко измерить. Для этого в разрыв одного из проводов, через который питается прибор, надо включить амперметр и измерить потребляемый ток. Также надо измерить напряжение питания. Потом, пользуясь известной формулой из курса физики посчитать потребляемую мощность - напряжение умножить на потребляемый ток. Если подставлять значения тока в амперах и напряжение в вольтах, то получим потребляемую мощность в ваттах.

Есть еще один достаточно простой способ измерить потребляемую мощность, если прибор питается от сети 220 В. Надо выключить абсолютно все приборы из сети и включить только тот, потребляемую мощность нам хочется измерть. Становимся возле электрического счетчика с секундомером и считаем количество оборотов диска (мигания индикатора), при этом измеряем время. Дальше считаем. Например, если на счетчике наприсано, что 1 квт-час соответствует 1200 оборотам диска, а диск сделал 12 оборотов за 50 секунд. 1 час имеет 60*60=3600 секунд. Составляем пропорцию как в школе

12 об - 50 сек

Х об - 3600 сек

Х=12*3600/50=864 оборота сделает диск счетчика при включенном приборе за один час. Это будет соответствовать

1200 об - 1 квт-час

864 - Х квт-час

Х=864/1200=0,72 квт-час

Получается, что прибор, мощность которого измеряли, имеет мощность 0,72 квт или 720 вт.

Очень хорошо, когда в инструментальном «арсенале» владельца дома или квартиры имеются контрольно-измерительные приборы. В частности если речь идет об электрохозяйстве, нередко приходится прибегать к помощи мультиметра. Этот компактный и относительно недорогой по нынешним временам прибор позволяет тестировать бытовую технику и освещение, выявлять неполадки в домашней электрической сети, контролировать уровень заряда батареек и аккумуляторов, становится незаменимым при различных электромонтажных работах.

Но кроме наличия самого мультиметра, необходимо еще и умение работать с ним. Вот здесь бывает сложнее. Если, скажем, с прозвоном провода, определением наличия и величины напряжения обычно проблем не возникает, то с замером силы тока у многих возникают неясности. И, кстати, эта операция, по сравнению с другими упомянутыми, наиболее сложна и в определенных условиях бывает наиболее опасна.

Поэтому темой предлагаемой публикации станет вопрос, как измерить силу тока мультиметром.

Для начала вспомним, что же это такое – сила электрического тока.

Этот показатель (I) измеряется в амперах и входит в число основных физических величин, определяющих параметры той или иной электрической цепи. К двум другим относят напряжение (U, измеряется в вольтах) и сопротивление нагрузки (R, измеряется в омах).

Как преподносилось в школьном курсе физики, электрический ток является направленным движением заряженных частиц по проводнику. Если рассматривать с большим упрощением, вызывается он электродвижущей силой, возникающей из-за разности потенциалов (напряжения) на полюсах (клеммах, контактах) подключенного источника питания. По своей сути сила тока показывает количество этих самых заряженных частиц, проходящих через конкретную точку (элемент схемы) в единицу времени (секунду).

На величину силу тока в цепи влияют два других параметра. Напряжение связано прямой пропорциональностью – так, например, его увеличение вызывает и повышение силы тока. Сопротивление – наоборот, то есть с его ростом при том же напряжении сила тока снижается.

А слева на иллюстрации показано графическое, удобное для восприятия, изображение закона Ома, показывающего эти взаимосвязи. Из этой «пирамиды» легко составляются формулы в их привычном написании:

U = I × R

I = U / R

R = U / I

Итак, сила тока измеряется в амперах. С некоторым упрощением можно объяснить так, что 1 ампер – это ток, который возникнет в проводнике сопротивлением 1 ом, если к нему приложить напряжение, равное одному вольту.

Кроме основной единицы, используют и производные. Так, довольно часто приходится иметь дело с миллиамперами. Из самого термина понятно, что 1 мА = 0.001 А.

Кстати, сразу упомянем, и про мощность. Ток в 1 ампер, вызванный напряжением 1 вольт, выполнит работу в 1 джоуль. А если это привести к единице времени (секунде), то получится значение мощности, равное 1 ватту.

Это определяется формулой закона Джоуля-Ленца:

P = U × I

где Р – мощность, выраженная в ваттах.

Для чего все это рассказывалось? Да просто потому, что большинство случаев замера силы тока, так сказать, на бытовом уровне, так или иначе связано с определением других параметров. Согласитесь, мало кому придет в голову мысль: «а дай-ка я проверю силу тока просто так», то есть без дальнейшего практического приложения. Тем более что, как уже упоминалось выше, работа с амперметром – наиболее сложная и зачастую небезопасная.

Например, в каких случаях чаще всего замеряют силу тока:

• Для уточнения реальной потребляемой мощности того или иного бытового электроприбора. Промерив значения силы тока и напряжения несложно по формуле вычислить и мощность.
• Этот же промер и последующий расчет позволяют оценить, советует ли подводимая линия питания таким нагрузкам.
• Случается, что подобные «ревизии» позволяют выявить пока еще скрытые, незамеченные дефекты прибора – когда значение силы тока (и мощности, соответственно) намного отличаются от заявленного в паспорте номинала в ту или иную сторону.
• Измерения силы тока позволяют оценить степень заряженности автономных источников питания – аккумуляторов и батареек. Проверка их по напряжению никогда не дает объективной картины. Вольтметр может показать, скажем, положенные 1.5 вольта, но уже спустя несколько минут элемент питания безнадежно «сядет». То есть проверку следует проводить именно измерением силы тока.
• Таким измерением можно выявить утечку тока, там, где ее по идее быть не должно. Это часто практикуется автомобилистами, если у них есть подозрения, что аккумулятор слишком активно разряжается, когда машина «отдыхает» в гараже или на стоянке. Проведенная проверка позволяет локализовать участок утечки и избежать, кстати, немалых проблем, к которым она может привести.

• Иногда требует проверки зарядное устройство аккумулятора – выдает ли оно необходимое значение тока зарядки.

Возможны и иные случаи, когда требуется иметь объективные данные о реальной силе тока. Но основные случаи все же перечислены.

Разбираемся с устройством мультиметра

Для измерения силы тока используются специальные приборы, название которых говорит само за себя – амперметры. В продаже чаще всего встречаются амперметры стационарной установки, в виде панелек или для DIN-рейки. Они обычно монтируются в распределительном щите и позволяют отслеживать текущие показатели силы тока, например, за всю локальную систему электроснабжения или на какой-то выделенной её линии.

Устанавливают такие приборы, если в этом есть необходимость, только специалисты электрики. Измерить силу протекающего тока с помощью них – проще простого. Необходимо просто взглянуть на текущие показания при включенной на линии нагрузке.

Этим, по сути, их функциональность и ограничивается. Естественно, у хозяина квартиры (дома) не будет возможности снять подобный прибор с места его стационарной установки для проведения замеров в другом месте.

Другой вариант, который уже позволяет работать в нужном месте – это так называемый лабораторный амперметр. Настольный прибор, в котором имеются клеммы, то есть предусмотрена возможность подключения измерительных проводов со щупами для проверки силы тока на том или ином участке цепи.

Но приобретать такой «девайс» для домашнего инструментального «арсенала» - вряд ли имеет смысл. Просто по той причине, что замером силы тока все и ограничивается. А это измерение, кстати, как уже говорилось, проводится на «бытовом» уровне, пожалуй, реже всего.

Поэтому такие приборы популярности себе не снискали. И оптимальным вариантом является мультитестер (мультиметр).

Эти измерительные многофункциональные приборы представлены в продаже в очень большом разнообразии. Первое, сразу бросающееся в глаза различие – приборы могут быть стрелочными, со снятием показаний со шкал. Несмотря на то что считаются уже «вчерашним днем», некоторые мастера отдают предпочтение именно им. Но для новичка может быть затруднительно на первых порах считывать показания – со шкалами и шагом из градуировки по неопытности несложно запутаться.

Поэтому максимальной популярностью пользуются все же цифровые мультиметры, демонстрирующие на дисплее показания в абсолютном выражении. Умение пользоваться такими приборами приобретается гораздо быстрее. Стоимость многих моделей – весьма доступная, и подобные мультитестеры прочно вошли в домашний инструментальный набор.

Но и среди них бывают существенные различия, которые необходимо знать и учитывать при проведении измерения электрических параметров.

Наиболее удобны, наверное, мультиметры, в которых достаточно выставить лишь режим измерений. Допустимый диапазон при этом не указывается – прибор автоматически подстроится под параметры цепи, проведет замер и выдаст искомый результат.

Пример показан на иллюстрации:

Рукоятка переключателя режимов (поз.1) имеет всего несколько положений. Это напряжение – объединено переменное V AC (значок ~) и постоянное DC (-), в вольтовом и милливольтом диапазоне. Аналогично и с силой тока – А, тоже без разделения на тип тока, но с градацией на амперы и миллиамперы. Кроме того, обязательно имеется опция замера сопротивления и прозвона цепи. Могут быть и другие заложенные функции.

В нижней части расположены гнезда для подключения измерительных проводов со щупами. Их бывает три или четыре. Обязательно имеется гнездо СОМ – для « общего» провода (поз. 2), как правило – черного цвета. Гнездо поз. 3 – для красного провода при проведении подавляющего большинства измерений. Под гнездом имеется надпись с указанием допустимых пределов измерений по напряжению и току. И, наконец, гнездо поз. 4 – выделено для замеров силы тока, исчисляемой в амперах. Также указан допустимый предел - не более 10 А.

Показания высвечиваются на цифровом дисплее (поз. 5).

Такие приборы удобны, однако их стоимость в несколько раз превышает цену на широкодоступные мультиметры. Поэтому их чаще можно увидеть у профессионалов.

Более распространенный вариант – мультиметры, при пользовании которыми необходимо не только переключать режим и переставлять измерительные провода, но еще и указывать предполагаемый диапазон измерений.

При пользовании таким мультиметром требуется не только указать режим работы, но и выставит переменный или постоянный ток. И уже в этом секторе установить переключатель в предполагаемый диапазон измерений, выраженный в миллиамперах мА (бывает еще и в микроамперах, µА ) или в амперах А .

Аналогично дело обстоит и с режимами замера напряжения.

Еще нюанс – показан пример с четырьмя гнездами подключения проводов. Здесь для измерения силы тока для красного провода выделено два гнезда. Одно – с токами до 200 мА, второе – до 10 А. Все остальные замеры (напряжения, сопротивления, емкости и другие) проводятся через отдельное гнездо.

Но обычно под этими гнездами-клеммами располагается понятная схема, позволяющая избежать ошибок. Просто надо быть внимательным.

А теперь – еще один очень важный нюанс. Показанные выше приборы позволяют проводить замер силы тока как постоянного, так и переменного. Но очень часто обычными пользователями приобретаются мультиметры с «усеченными» возможностями. Такие приборы широко популярны из-за своей супердоступной цены. И некоторые потенциальные владельцы не обращают внимание на этот их недостаток.

Так, наиболее распространенными на бытовом уровне являются мультитестеры типа DT830 или DT832. Они позволяют выполнить бо́льшую часть возможных измерений. Но, обратите внимание, функции амперметра для переменного тока у них НЕ ПРЕДУСМОТРЕНА .

Таким образом, если есть необходимость проверить силу тока в цепи работающего от сети 220 В/50 Гц бытового прибора, то просто так это не получится. Потребуется искать другой, более совершенный мультиметр. Или придумывать дополнительные «усовершенствования», которые позволят обойтись и таким тестером. Об этом будет сказано ниже.

Основные принципы замера силы тока

Главной особенностью работы с мультитестером в режиме амперметра является то, что он обязательно должен быть включен в разрыв цепи. Такое подключение называется последовательным. По сути, прибор становится частью этой цепи, то есть весь ток должен пройти именно через него. А как известно, сила тока на любом участке неразветвленной электрической цепи постоянна. Проще говоря, сколько «вошло» столько должной и «выйти». То есть место последовательного подключения амперметра особого значения не имеет.

Чтобы стало понятнее, ниже размещена схема, в которой показывается разница в подключении мультиметра в разных режимах работы.

• Итак, при замере силы тока мультиметр включается в разрыв цепи, сам становясь одним из ее звеньев. То есть будет проблема, как этот разрыв цепи организовать практически. Решают по-разному – это будет показано ниже.
• При замере напряжения (в режиме вольтметра) цепь, наоборот, не разрывается, а прибор подключается параллельно нагрузке (участку цепи, где требуется узнать напряжение). При замере напряжения источника питания щупы подключаются напрямую к клеммам (контактам розетки), то есть мультиметр сам становится нагрузкой.
• Наконец, если меряется сопротивление, то внешний источник питания вообще не фигурирует. Контакты прибора подключаются непосредственно к той или иной нагрузке (прозваниваемому участку цепи). Необходимый ток для проведения измерений поступает из автономного источника питания мультитестера.

Вернемся к теме статьи - к замерам силы тока.

Очень важно изначально правильно установить на мультиметре, помимо постоянного или переменного тока, диапазон измерений. Надо сказать, что у начинающих с этим часто возникают проблемы. Сила тока – величина крайне обманчивая. И «спалить» свой прибор, а то и наделать больших бед, неправильно установив верхний предел измерений – проще простого.

Поэтому настоятельная рекомендация – если вы не знаете, какая сила тока ожидается в цепи, начинайте измерения всегда с максимальных величин. То есть, например, на том же DT 830 красный щуп должен быть установлен в гнездо на 10 ампер (показано на иллюстрации красной стрелкой). И рукоятка переключатель режимов работы также должно показывать на 10 ампер (голубая стрелка). Если измерения покажут, что предел завышен (показания получаются менее 0,2 А), то можно, чтобы получить более точные значения, переставить сначала красный провод в среднее гнездо, а затем ручку переключателя – в положение 200 мА. Бывает, что и этого многовато, и приходится переключателем снижать еще на разряд и т.д. Не вполне удобно, не спорим, но зато безопасно и для пользователя, и для прибора.

Кстати, о безопасности. Никогда не следует пренебрегать мерами предосторожности. И особенно если речь идет об опасных напряжениях (а сетевое напряжение 220 В – чрезвычайно опасно) и высоких токах.

Мы здесь спокойно ведём разговор об амперах, а между тем, безопасным для человека считается ток не выше 0.001 ампера. А ток всего в 0.01 ампера, прошедший через тело человека, чаще всего приводит к необратимыми последствиям.

Что важно знать об опасности электрического тока

Электричество – это величайший помощник человечества. Но при неграмотном, беспечном или откровенно наплевательском отношении к соблюдению безопасности – карает мгновенно и беспощадно. Что необходимо накрепко запомнить об , прежде чем приступать к любым электромонтажным работам – читайте в специальной публикации нашего портала.

Проведение замеров силы тока, особенно если работа ведется в самом высоком диапазоне, рекомендуется проводить максимально быстро. В противном случае мультитестер может просто перегореть.

Об этом, кстати, могут информировать и предупреждающие надписи около гнезда подключения измерительного провода.

Обратите внимание. Слово «unfused» в данном случае обозначает, что прибор в этом режиме не защищен плавким предохранителем. То есть при перегреве он просто выйдет полностью из строя. Указано и допустимое время замера – не более 10 секунд, да и то не чаще одного раза в 15 минут («each 15 m»). То есть после каждого такого замера придется еще и выдерживать немалую паузу.

Справедливости ради – далеко не все мультиметры настолько «привередливые». Но если такое предупреждение есть – пренебрегать им не стоит. И в любом случае замер силы тока проводить максимально быстро.

Как проводится измерение силы тока

В этом разделе статьи рассмотрим несколько наиболее характерных случаев.
И для начала ответим на один почему-то весьма часто задаваемый, и при этом – совершенно безграмотный вопрос.

Как измерить силу тока в розетке?

Никакого тока в розетке не ищите – там есть только напряжение на контактах, между фазой и нулем. А ток возникнет лишь тогда, когда к розетке будет подключена нагрузка – неважно что это, лампочка накаливания или бытовой прибор. Естественно, рассчитанный на работу с сетевым напряжением 220 вольт.

А что будет, если в режиме амперметра все же вставить щупы мультитестера в розетку? Да все произойдет очень просто и быстро. Собственное сопротивление прибора – невелико, то есть практически гарантированно получается короткое замыкание. Вспомните закон Ома – при стремящемся к нулю сопротивлении сила тока возрастает до огромных значений. Хорошо, если все ограничится срабатыванием защиты и перегоранием плавкого предохранителя в мультитестере. Если он «unfused», о чем говорилось выше – гарантированное перегорание, и прибор нередко остается только выбрасывать. И это еще в лучшем случае – иногда бывают и «фейерверки».

Запомните «золотую истину» – пока к розетке ничего не подключено, ток в ней однозначно равен нулю. И проверять это экспериментально – себе дороже!

А вот замер силы тока в цепи подключённого к розетке бытового прибора – это уже совсем другой случай.

Как измерить силу тока в цепи подключенного бытового прибора

Нельзя сказать, что подобная проверка проводится часто, но иногда она помогает разобраться с правильностью организации домашней электросети. То есть сопоставить соответствие реальной силы тока подведенным к розетке проводам и возможностям другого электротехнического оборудования. Или же дает возможность проверить реальную потребляемую мощность бытового прибора. Если она сильно отличается от паспортной в ту или иную сторону, это может говорить о пока еще не выявленной неисправности.

Схема в общих чертах выглядит следующим образом

1 – розетка 220 вольт.

2 – условно – бытовой прибор.

3 – кабель питания прибора.

4 – точки разрыва цепи (подсоединения щупов тестера). В данном случае они показаны на фазном проводе, хотя для проверки силы переменного тока это не имеет никакого значения — могут быть и на нулевом.

5 – мультиметр, установленный в режим измерения переменного тока 10 А

6 – измерительные провода мультитестера.

Все просто – после сборки такой схемы необходимо подсоединить кабель питания к розетке, а затем запустить бытовой прибор в нужном режиме выключателем. И спустя 3÷5 секунд (некоторым приборам требуется время для выхода на номинальный режим) снять показания силы тока в амперах.

Но как это осуществить, так сказать, технологически? Резать изоляцию и затем – один из проводов кабеля питания, чтобы подключить в разрыв амперметр? Иногда поступают и так. Пример показан на иллюстрации.

Согласитесь, не слишком привлекательный вариант. Нарушается целостность внешней оплетки провода. Концы придется после замеров сращивать и изолировать. Для разовой срочной проверки – может, и сгодится, но не более того.

Городить дополнительные провода между розеткой и вилкой, чтобы «вклинить» между ними амперметр? Тоже довольно неудобно.

Чтобы замеры были безопасными, а их проведение занимало минимум времени и усилий, можно изготовить специальное приспособление. Для этого потребуется небольшая фанерная площадка, две накладные (внешние) розетки (самые дешевые) и отрезок сетевого шнура с вилкой.

Схематично этот «испытательный стенд» будет выглядеть так:

На небольшом жестком фрагменте (поз. 1) например, фанерном, текстолитовом и т.п., крепятся две розетки, так, как показано на схеме. Розетки совершенно условно пронумеруем №1 и №2, а их контакты назовем соответственно 1а и 1б, 2а и 2б.

К розеткам поводится сетевой шнур (поз.4) с вилкой (поз.3). Эта вилка будет подключаться в обычную сетевую розетку.

Шнур разделан, и два его провода подключены к клеммам одноимённых контактов обеих розеток. То есть на схеме это 1а и 2а. А вторая пара, 1б и 2б контактов соединена перемычкой из одножильного провода.

Как проводить замеры с таким приспособлением?

• Для начала – витка сетевого шнура подключается к розетке (к любой или к тестируемой, то есть к той, к которой подключается на постоянной основе испытываемый бытовой прибор). Вся конструкция у нас после сборки полностью закрыта, изолирована, никаких открытых токопроводящих деталей нет.
• Имеет смысл для начала проверить напряжение в розетке. Если конечной целью ставится определение реальной мощности прибора, то этот параметр желательно уточнить. Иногда, если домашняя сеть не имеет стабилизатора, он значительно отличается от заявляемых 220 вольт. То есть это может повлиять на конечный результат.

Проверить напряжение несложно. Мультиметр переключается в режим ~V (ACV) с диапазоном больше 220 вольт (обычно это 750 вольт). Штекера проводов устанавливаются в соответствующие гнезда прибора (СОМ и ~V). Затем щупы прибора вставляются в контакты розеток 1а и 2а, как показано на схеме ниже.

• После этого в одну розетку (любую) вставляется вилка сетевого шнура испытываемого прибора. Цепь не замкнута – разрыв ее получается на второй розетке.
• Мультитестер переводится в режим амперметра переменного тока (~A или ACA) в максимальный диапазон. Штекер красного измерительного провода переставляется в соответствующий разъем.

• После этого щупы мультитестера вставляются в гнезда оставшейся свободной розетки. И теперь осталось только включить испытываемый бытовой прибор и снять с мультитестера показания силы тока.

Калькулятор расчета мощности электроприбора

Довольно часто возникает необходимость измерять мощность, потребляемую из сети, или же генерируемую в сеть. Это необходимо для учета потребляемой или генерируемой энергии, а также для обеспечения нормальной работы энергосистемы (избежание перегрузок). Измерять мощность можно несколькими способами – прямым и косвенным. При прямом измерении применяют ваттметр, а при косвенном амперметр и вольтметр.

Измерение мощности в цепи постоянного тока

Из-за отсутствия реактивной и активной составляющей в цепях постоянного тока для измерения мощности ваттметр применяют очень редко. Как правило, величину потребляемой или отдаваемой энергии измеряют косвенным методом, с помощью измеряют ток I в цепи, а с помощью измеряют напряжение U нагрузки. После чего применив простую формулу P=UI и получают значение мощности.

Чтоб уменьшить из-за влияний внутренних сопротивлений устройств, приборы могут подключать по различным схемам, а именно при относительно малом сопротивлении нагрузки R применяют такую схему включения:

А при большом значении R такую схему:

Измерение мощности в однофазных цепях переменного тока

Главным отличием цепей переменного тока от сетей постоянного тока, пожалуй, заключается в том, что в переменном напряжении существует несколько мощностей – . Полную измеряют зачастую тем же косвенным методом с помощью амперметра и вольтметра и значение ее равно S=UI.

Замер же активной P=UIcosφ и реактивной Q=UIsinφ производится прямым методом, с помощью ваттметра. Для измерения ваттметр в цепь подключают по следующей схеме:

Где токовую обмотку необходимо подключить последовательно с нагрузкой R н, и, соответственно, обмотку напряжения параллельно нагрузке.

Замер реактивной мощности в однофазных сетях не производится. Такие опыты зачастую ставятся только в лабораториях, где ваттметры включают по специальным схемам.

Измерение мощности в трехфазных цепях переменного тока

Как и в однофазных сетях, так же и в трехфазных полную энергию сети можно измерять косвенным методом, то есть с помощью вольтметра и амперметра по схемам показанным выше. Если нагрузка трехфазной цепи будет симметричной, то можно применить такую формулу:

U л – напряжение линейное, I- фазный ток.

Если же фазная нагрузка не симметрична, то производят суммирование мощностей каждой из фаз:

При измерении активной энергии в четырехпроводной цепи при использовании трех ваттметров, как показано ниже:

Общей энергией потребляемой из сети будет сумма показаний ваттметров:

Не меньшее распространение получил и метод измерения двумя ваттметрами (применим только для трехпроводных цепей):

Сумму их показаний можно выразить следующим выражением:

При симметричной нагрузке применима такая же формула как и для полной энергии:

Где φ – сдвиг между током и напряжением (угол фазового сдвига).

Измерение реактивной составляющей производят по той же схеме (смотри рисунок в)) и в этом случае она будет равна разности алгебраической между показателями приборов:

Если сеть не симметрична, то для измерения реактивной составляющей применяют два или три ваттметра, которые подключают по различным схемам.

Процесс измерения активной и реактивной мощности

Производят измерения активной мощности цепи переменного напряжения. Они подключаются по тем же схемам что и ваттметры. Учет реактивной энергии в однофазных потребителей в нашей стране не ведется. Ее учет производят в трехфазных цепях крупных промышленных предприятий, потребляющих большие объемы электроэнергии. Счетчики активной энергии имеют маркировку СА, реактивной СР. Также широкое применение получают электронные счетчики электроэнергии.

Выполняя любые действия, связанные с обслуживанием электрической цепи, будь то монтаж/ремонт электропроводки или подключение электрического прибора, необходимо зафиксировать мощность нагрузки на сеть. Чтобы определить такой макропараметр электрической сети нужно наиболее точно установить значение потребляемой мощности всех и конкретно каждого из электрических приборов.

Виды электрической мощности

Электрическая мощность является общей физической характеристикой, которая описывает скорость передачи электрической энергии. Под мощностью электрического прибора подразумевают количество энергии, которое потребляет прибор за единицу времени.

Для более простого пояснения: мощность электроприбора - количественная величина потребляемой энергии, которую пользователь оплачивает в графе «за свет». Естественно, что потребляемая мощность от «стиралки» и телефонной зарядки разная и оплата количества энергии тоже отличается.

Перед проведением электромонтажных работ необходимо предварительно узнать тип сети электропитания. Распространёнными видами являются: бытовая 2-фазная сеть (220 В), 3-фазная промышленная сеть (380 В) с частотами 50 Гц.

С понятием мощности электроприбора очень тесно связаны такие категории, как фазность и среднеквадратичное значение напряжения, которое влияет на степень нагрузки сети. Специалисты различают два основных типа нагрузок: активные и реактивные.

1. Активная нагрузка: электрические приборы, которые превращают электроэнергию в тепловое излучение. Например, излучающие приборы (светильники, конвекторы, обогреватели), чайники, электрические плиты (но не индукционные) и т. д.
2. Реактивная нагрузка: электрические агрегаты и машины, которые превращают электричество в разнообразные механические виды энергии (вращение, поступательное движение). Эти приборы отличаются высоким током включения, который необходимо учитывать при расчёте мощности. Например, стиральные машинки, перфораторы, электродвигатели и т. п.

Существуют также другие высокотехнологичные приборы, которые совмещают в себе несколько типов нагрузок, например, электрические транспортные средства. Которые, в последнее время стали подключать к обычной розетке для зарядки.

Расчёт мощности на бумаге

Узнать потребляемую мощность электрического прибора можно с помощью тех. паспорта на изделие. Производитель обязательно указывает этот параметр для каждого прибора.

Что делать если документ на изделие отсутствует? Первым из способов измерения является расчёт «на бумаге».

Для этого достаточно посмотреть на «бирку» (обычно на задней/тыльной части прибора), в которой указаны следующие параметры:

• производитель и серийный номер прибора;
• входное напряжение;
• потребляемый ток;
• в качестве бонуса - потребляемая мощность.

Если последняя величина отсутствует, её можно рассчитать: достаточно умножить напряжение сети на потребляемый ток и получим потребляемую мощность активной нагрузки.

С реактивной нагрузкой немного сложнее! Обязательно необходимо знать коэффициент мощности и номинальную нагрузку (на бирке). Например, перфоратор мощностью 2 кВт с коэффициентом 0.85 имеет реактивную нагрузку: 2000/0.85=2352 Вт.

В современных магазинах продаются специальные ваттметры, которые мгновенно на дисплее отображают потребляемую мощность подключённого к сети прибора.

Усложняем электротехническую задачу: отсутствует или затёрлась информация с характеристиками прибора.

Выполняем следующие манипуляции:

• отключаем все приборы в квартире/доме;
• запоминаем начальное значение на дисплее электросчётчика;
• подключаем прибор на один час;
• отнимаем конечное от начального значение электросчётчика.

Получаем эмпирическое значение мощности потребления электрического устройства.

Токовые клещи и тестеры

Методика измерений характерна и для клещей и для тестера. Разница только в том, что мультиметр подключается в сеть, а токовые клещи заводятся за один из проводов питания прибора. Таким образом измеряем проходящий ток через прибор.

Во время проведения электрических работ необходимо помнить, что напряжение измеряется напрямую с помощью подключённых щупов в розетку. Потребляемый прибором ток измеряется через последовательное подключение к нагрузке тоже в розетку.

Зная значение напряжения сети и ток проходящий через измерительный прибор, можно с высокой точностью определить потребляемую мощность практически любого электрического устройства. Мощность равна произведению напряжения на силу тока.