Как замерить потребляемый ток. Как измерять силу тока в электрической цепи

Экология потребления.Наука и техника: Измеритель мощности - недорогой и полезный прибор, позволяющий узнать, сколько потребляют различные электроприборы.

Недавно я рассказывал, почему для точного измерения мощности электроприборов, работающих от сети, нужен специальный прибор - измеритель мощности (ваттметр), а любые измерения с помощью обычных мультиметров не могут быть точными.

Свой первый измеритель мощности BEBUY я купил пять лет назад в одном из китайских интернет-магазинов. Он, как и многие другие подобные измерители, достаточно точен при измерении мощностей от десятков ватт, но на малых мощностях точность измерения снижается.

В одном из обзоров светодиодных ламп на сайте led-obzor.ru я увидел фотографию измерителя мощности, который показывал значения мощности с сотыми долями. Я спросил у автора сайта, что это за измеритель. Оказался, Robiton. У этого производителя есть две модели измерителей мощности: Robiton PM-1 и Robiton PM-2. Я попросил представителей бренда предоставить мне обе модели для пристального изучения.

Приборы не сильно отличаются по цене (PM-1 стоит 780 рублей, PM-2 белого цвета - 900 рублей, чёрного - 1000 рублей), но очень сильно отличаются по возможностям и точности измерений.

Возможности

Оба прибора включаются в евророзетку, а нагрузка, мощность которой предстоит измерять, подключаются к розетке на корпусе прибора. У обоих приборов три кнопки управления. Оба прибора способны измерять мощность до 3600 Вт.

Прибор измеряет мощность, количество энергии, которую потребила нагрузка (киловатт-часы), и стоимость потреблённой энергии. Цена киловатта настраивается.

Разрешение при измерении мощности не очень высокое, поэтому, при нагрузке 6 Вт показания прибора всё время «скачут» между 5.5 и 6.4 Вт.

Измеритель мощности Robiton PM-1 подойдёт для измерения мощности и стоимости потребляемой энергии электроприборов средней и большой мощности - компьютеров, нагревателей, чайников, холодильников, стиральных машин.

Robiton PM-2 имеет гораздо больше возможностей и более высокую точность.

Три батарейки используются для работы встроенных часов и сохранения показаний после отключения от сети.

Прибор отображает время, напряжение сети, частоту, ток, мощность нагрузки, коэффициент мощности (Power Factor), время измерения, количество энергии, которую потребила нагрузка (киловатт-часы), и стоимость потреблённой энергии. Цена киловатта настраивается с учётом дневного и ночного потребления при двухтарифном учёте. Есть возможность сбросить показания времени измерения, потребления энергии и стоимости.

В качестве источника образцового напряжения 230 В я использовал источник бесперебойного питания с чистой синусоидой APC Smart UPS 700INET в режиме работы от батарей.
Самый точный из моих мультиметров - Mastech MY65 (точность ±(0.1%+3), т.е. ±0.53 В на 230 В) показывал 231.2-232.0 В. Предположительно, источник даёт 231.5 В. Robiton PM2 честно показывал 232 В. Мультиметр UNI-T UT61E завышал показания, но его точность (±0.8%+10) это лишь ±2.84 В на 230 В.

В качестве маломощной измерительной нагрузки я использовал резистор 27 кОм 2 Вт. MY65 (точность ±(0.3%+1)) показал, что его сопротивление составляет 26950 Ом. Мощность должна быть 231.5/26950*231.5=1,9886 Вт. Robiton PM-2 показал 1.99 Вт. Идеально точно!
Robiton PM-1 показывал попеременно 1.8 и 2.0 Вт.

Кроме того я измерил мощность ламп накаливания 25 и 75 Вт. PM-1 показал 25.7 и 75.4 Вт, PM-2 - 25,95 и 75.58 Вт.

У меня была возможность сравнить результаты измерения мощности ваттметра Robiton PM-2 с результатами, полученными на дорогом лабораторном оборудовании для измерения мощности, да ещё и на нагрузке с низким коэффициентом мощности и «рваным» потреблением - светодиодных лампах. По десяти разным образцам ламп с мощностью от 3.4 до 13.8 Вт отклонения составили от 0.2% до 2.1%. Отличный результат!

Несмотря на широкий диапазон измерений, Robiton PM-2 даёт весьма точные результаты даже на малой мощности.

А что внутри?

Для того, чтобы вскрыть измерители мощности, понадобится хитрая трёхгранная отвёртка. Конструкция PM-1 состоит из двух плат.

На плате индикатора есть кнопка калибровки. Я решил не рисковать и не нажимать её.

Обратная сторона основной платы.

Конструкция Robiton PM-2.

Измеритель мощности - недорогой и полезный прибор, позволяющий узнать, сколько потребляют различные электроприборы. С помощью него можно узнать, сколько потребляет холодильник за сутки, сколько потребляет стиральная машина за одну стирку или узнать, во сколько обходится одно кипячение чайника. С помощью этого прибора можно определить, какие электроприборы в доме потребляют больше всего энергии (поверьте, это далеко не самые мощные приборы) и узнать, как экономить электроэнергию.

Из двух ваттметров Robiton я, конечно же, рекомендую Robiton PM-2 - он точнее и имеет гораздо большие возможности. опубликовано

Мультиметр - это прибор для измерения различных электрических параметров. Он позволяет измерить постоянное и переменное напряжение, силу тока, сопротивление, а также множество специфических параметров, таких как работоспособность диодов, транзисторов, частоту сигналов. Для того чтобы знать, как измерить силу тока мультиметром, необходимо разобраться в основных принципах работы этого прибора.

Силу тока важно измерять при контроле правильной работоспособности приборов. Часто нужно проверить уровень зарядного тока аккумулятора для машины, ноутбука, планшета, power-bank .

Измерение тока различного характера производится разными способами внутри измеряющего прибора. Поэтому на мультиметре всегда есть элемент, задача которого выбрать параметр, режим измерения и уровень сигнала. Иногда, в более совершенной аппаратуре, уровень сигнала определяется автоматически.

Обычно параметр и режим измерения выбираются поворотом ручки на корпусе мультиметра. Выбираемые характеристики сгруппированы по их типам. Обозначаются они, как правило, так:

Чтобы померить нужные показатели , сначала нужно определить, ток какого типа протекает в проверяемой цепи. Это зависит от источника питания цепи. Например, аккумуляторы и батарейки - это постоянные источники питания. Для измерения постоянного тока нужно установить поворотную ручку мультиметра на значок A -, DCA или I -, или нажать кнопку на передней панели, соответствующую нужному режиму. Как переменный, так и постоянный ток измеряется в амперах. Поэтому значение на экране измерительного прибора будет отображаться в этой величине.

Чтобы понять, как замерить амперы мультиметром, нужно знать, что ток на участке цепи всегда одинаков. При включении амперметра в цепь последовательно (то есть щупы прибора присоединить к разным точкам разрыва цепи), он не будет создавать ощутимого изменения параметров схемы. При этом сможет отобразить верное значение протекающего тока. Важно присоединить измеритель в правильной полярности, то есть красный щуп - к ветви, которая идет к плюсу источника питания, а черный - к минусу. В противном случае прибор покажет отрицательные значения.

При подготовке к измерению очень важно знать, какой уровень сигнала нужно проверить. Если в цепи протекают миллиамперы, то красный щуп нужно подключить к гнезду измерителя, на котором написано V Ω мА, или стоит конкретный предел измерения (обычно это 300 - 400 мА). Если проверяется силовая цепь, значения в которой измеряются единицами ампер, то щуп нужно присоединить к гнезду с надписью, А или NA (обычно тут протекает от 5 до 10 ампер). Пренебрежение этим правилом может вывести из строя измерительный прибор. Существуют и более мощные амперметры, но они используются для специальных целей.

Правильно подключив прибор можно приступать к работе . Порядок действий, как замерить ампераж мультиметром, таков:

Установить щупы в подходящие гнезда измерителя, соответствующие уровню сигнала.
Выбрать режим постоянного тока регулятором или нажатием соответствующей кнопки на передней панели.
При необходимости следует выбрать уровень измеряемого сигнала регулятором или кнопкой. Уровень нужно выбирать чуть выше ожидаемого значения.
Подсоединить мультиметр в разрыв цепи ветви схемы, соблюдая полярность подключения.
Включить источник питания.

Для того чтобы оценить работоспособность простейшего переносного аккумулятора - батарейку мультиметром, достаточно проверить ее вольтаж и ампераж , при этом необязательно использовать нагрузку. Для проверки нужно установить красный провод в отверстие с надписью, А (NA), выбрать режим постоянного тока и предел измерений на передней панели мультиметра, и приложить щупы в соответствии с полярностью к выводам элемента питания - красный к плюсу, черный к минусу. Через несколько секунд на экране измерителя отобразится генерируемый элементом постоянный ток.

Если значения находятся в диапазоне 4 - 6 ампер, то батарейка «свежая» и готова к работе. При показаниях ниже 4 ампер ее можно использовать только в приборах пониженной мощности. При значениях ниже 2,5 А лучше отказаться от использования такого элемента.

Корректные значения напряжения должны соответствовать указанным на батарейке.

Среди параметров аккумуляторов выдаваемый ток является немаловажным . Проверить его можно мультиметром, но при этом последовательно с измерителем нужно подключить нагрузку. Нагрузкой может выступать обычная лампа накаливания. Ее сопротивление не превышает нескольких сотен Ом, и его тоже можно измерить мультиметром в режиме измерения сопротивления. Для этого нужно приложить щупы измерителя к резьбе цоколя лампы и центральному выводу. На экран будет выведено значение сопротивления.

Если считать сопротивление мультиметра не вносящим больших изменений в значения тока, то его величина должна быть равна:

I = U / R, где I - ток в цепи, ампер, U - напряжение, выдаваемое аккумулятором, а R - сопротивление нагрузки (лампы).

С этой расчетной величиной нужно сравнивать показания измерительного прибора. Если показания отличаются - возможен недозаряд аккумулятора.

Также можно проверить ток утечки аккумулятора. Если отцепить плюсовую клемму, и между ней и плюсовым выводом АКБ установить мультиметр, то он покажет утечку в бортовую сеть автомобиля. Вытаскивая предохранители в авто, можно даже узнать, какова величина утечки в разных частях бортовой сети. При некотором опыте реально не только узнать, как измерить амперы мультиметром, но и определять причины некоторых неисправностей электрики авто.

Замер тока при зарядке аккумулятора

Большинство зарядных устройств для аккумулятора автомобиля имеют индикаторы, отображающие параметры зарядки. Но если они неисправны или отсутствуют, ток заряда может показать мультиметр. При подзаряде аккумуляторной батареи можно включить в цепь зарядки измерительный прибор. Для отображения верных показаний нужно:

Установить красный щуп в отверстие прибора, маркированное надписью, А (NA), черный щуп обычно подключается к входу с надписью COM;
Выбрать режим измерения постоянного тока и уровень сигнала;
Последовательно соединить плюсовую клемму зарядного с черным щупом мультиметра, красный щуп измерителя соединить с плюсовым выводом аккумулятора, а минусовой вывод АКБ соединить с минусовой клеммой зарядного устройства;
Далее, нужно включить зарядник в сеть. Мультиметр отобразит ток, который не должен превышать 10% от значения емкости АКБ.

Часто возникают ситуации, когда необходимо проверить электрическую сеть здания. Таковой является и обычная электрическая сеть в многоквартирных домах. Зная о том, как замерить силу тока мультиметром в переменной сети, можно делать мелкий ремонт проводки дома.

Электрическую розетку также нельзя проверять без нагрузки . Лучшей нагрузкой для переменной сети будет лампа накаливания. Для измерений нужно выполнить следующие действия:

Так как напряжение в сети имеет переменную синусоидальную форму, то измерительный прибор показывает действующее значение, которое в 1,41 раза меньше амплитудного значения.

По предложенной методике можно делать проверки любой переменной цепи, включающей трансформаторы, индуктивности, асинхронные и синхронные двигатели.

Значения постоянного и переменного напряжения также можно узнать с помощью мультиметра. Для этого нужно:

Мультиметр - незаменимый прибор для эффективной работы с электрическими цепями и сигналами. С помощью такого устройства можно быстро выявить неисправность, определить нужные параметры сигналов, поэтому его важно всегда иметь под рукой.

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.

За электроэнергию нужно платить, так же как и за любые другие ресурсы и услуги. Чтобы не дать себя обмануть при оплате, нужно научиться рассчитывать ее расход. Для этого есть специальные приборы, например, индивидуальный счётчик, который установлен в каждом доме или квартире. Однако он показывает общее потребление, а как рассчитать расход электричества отдельным прибором мы расскажем в этой статье.

Мощность, напряжение и ток

Основными характеристиками электроприборов являются напряжение, ток и мощность. При этом на корпусе либо в паспорте прибора могут указываться либо все три параметра, либо в избирательном порядке. В России и ближнем зарубежье используются электроприборы, рассчитанные под напряжение электросети 220В переменного тока, в Америке, для сравнения, может быть напряжение 110 или 120В.

Напомним:

Ток измеряется в Амперах (А), напряжение в Вольтах (В), а мощность в Ваттах (Вт) (смотрите - ). Если прибор маломощный - скорее всего мощность будет указана в Ваттах, для мощных потребителей, типа стиральной машины или кухонной электроплиты, указывают обычно в киловаттах (кВт). 1кВт = 1000Вт.

В паспорте прибора, в зависимости от конкретного случая, в явном виде мощность вообще может не указываться, а указываться потребление электроэнергии за какой-то период, например кВт в год или в день или за другой промежуток времени.

Итак, вы оплачиваете счета за электроэнергию согласно потребленными кВт/ч. Давайте более подробно рассмотрим, что такое киловатт часы и как их рассчитать.

Электросчетчик

Сейчас в каждой квартире установлен прибор учета электроэнергии или, говоря простыми словами, электросчетчик. На современных моделях есть дисплей, на котором указано количество кВт/ч, которое вы потребили с момента его установки.

На старых моделях это указывается на механическом дисплее-индикаторе из вращающихся барабанчиков с нанесенными на них цифрами.

Вы можете , если отключите все потребители и оставите тот, который вас интересует, например на 1 час, тогда вы сможете узнать, сколько Вт/ч или кВт/ч он потребляет. Но такой метод не всегда удобен и возможен.

Обратите внимание:

На большинстве счетчиков крайняя правая цифра обычно либо отделяется запятой, либо выделяется другим цветом, либо обозначается другим способом. Это десятая часть киловатта, при снятии показаний для оплаты она не учитывается.

Также стоит отметить, что далеко не все электрооборудование потребляет указанную в документации мощность в течение всего времени работы. Это связано с режимом работы. Например, стиральная машина потребляет ток в зависимости от того включен ли нагрев, работает ли насос, с какой скоростью вращается двигатель и так далее.

Немного позже мы рассмотрим простой способ определить реальный расход такого оборудования.

Расход электроэнергии по мощности

Если вам известна электрическая мощность прибора, то для расчетов расхода электричества нужно умножить мощность на количество часов. Приведем пример, допустим, у нас есть 2 лампочки - 100 и 60Вт и электрочайник мощностью 2.1 кВт. В день лампочки светят около 6 часов, а чайник закипает 5 минут, пьете чай вы 4 раза в день, значит, всего он работает 20 минут в день.

Рассчитаем расход электроэнергии все этим оборудованием.

Две лампочки:

100Вт*6ч=600Вт/ч

60Вт*6ч=360Вт/ч

Электрочайник работает 20 минут в день, так как нам нужно перевести в часы, то это 1/3 часа, тогда:

2100Вт*(1/3)ч=700Вт/ч

600+360+700=1660Вт/ч

Переведем в кВт/ч:

1660/1000=1.66кВт/ч

В день этот набор электрооборудования расходует 1.66 кВт/ч.

Итого стоимость работы перечисленного оборудования равна:

1.66*4=6.64 рубля

Как перевести амперы в киловатты?

В случаях, когда в данных о параметрах электроприбора указаны только напряжение и ток типа:

Нужно перед расчетом потребления вычислить мощность, для этого воспользуемся формулой: P=U*I

Например:

220В*1А=220Вт

Если не вдаваться в подробности - это верно для нагрузки с cosФ равным единице, собственно и для большей части бытового электрооборудования. Дальнейшие расчёты аналогичны предыдущим.

Как узнать реальное потребление электроэнергии прибором?

Расчёты не покажут реальных значений, чтобы их узнать, нужно просто произвести измерения. Наиболее верным способом является использовать счётчик электроэнергии. Самым удобным вариантом является использование специального счётчика для розетки.

Их ещё называют энергометром или ваттметром, возможно, это поможет вам найти прибор в продаже.

Что может энергометр? Это универсальный измерительный прибор, обладающий следующим набором функций:

Измерение мощности потребляемой в данный момент.

Измерение потребления за промежуток времени.

Измерение ток и напряжения.

Расчёт расходов при заданных вами тарифах.

То есть вам нужно просто вставить его в розетку, а прибор, потребление которого нужно определить просто, подключить в розетку расположенную на энергометре. После этого вы можете наблюдать, как изменяется потребляемая мощность в процессе работы и сколько потребляется за один рабочий цикл.

Пример использования розеточного счетчика для определения расхода электроэнергии холодильником, изображен на видео.

Заключение

Расчёт расхода электроэнергии может понадобиться в ряде ситуаций, например для проверки потребления новым оборудованием, или при совместном использовании мощных потребителей с соседей для равной её оплаты. Лучшим способом является установка индивидуального счетчика на прибор или его розеточную версию, как было описано выше.

Порой при расчетах за потребленную электроэнергию возникает недоумение, куда были израсходованы все те киловатты, за которые приходится платить довольно немалые деньги. Именно в эти моменты возникает желание проверить верность данных учета, определить мощность, потребленную домашними электроприборами. Именно поэтому сегодня мы намерены рассказать о тех способах определения, которые доступны любому квартиро- и домовладельцу.

Паспортные данные электроприборов

Мы прекрасно понимаем, что советуя взглянуть в паспорт домашних электроприборов, мы вовсе не открываем Америку. Однако, как ни странно, хозяева квартир и домов об этом забывают.

Если же паспорта не сохранились или не удается найти, то отчаиваться не стоит, поскольку существует еще 3 способа узнать, какой из домашних приборов наиболее прожорлив и сколько потребляет каждый из них.

Как определить мощность, вспомнив закон Ома

Второй способ состоит в том, чтобы определить потребляемую мощность, воспользовавшись законом Ома. Как известно, для определения мощности (Р) следует знать величину напряжения (U) и тока (A) в сети:

P = U × A

Величина напряжения известна заранее. Она составляет 220 вольт. Величину же тока можно рассчитать, воспользовавшись формулой, хорошо знакомой из школьного курса физики:

где R – величина сопротивления.

Итак, чтобы сделать необходимый расчет, потребуется измерить сопротивление, что можно сделать, воспользовавшись мультиметром.

Определение потребляемой мощности с помощью электросчетчика

Вероятно, многие из вас замечали, что на большинстве моделей современных электросчетчиков имеются световые индикаторы. Но далеко не все знают, что определенное число его вспышек (чаще всего 3200) в час соответствует одному киловатту.

При необходимости определить мощность, потребляемую каким-то домашним электроприбором, остальные приборы, имеющиеся в доме, следует отключить. Посчитав количество вспышек индикатора за 15 минут и умножив это число на 4, можно установить их количество в час. Исходя из полученной величины, можно определить и мощность заинтересовавшего вас прибора.

Без подсчетов замер потребляемой мощности можно выполнить с помощью бытового ваттметра, если он у вас имеется под рукой.

Использование токовых клещей

Определить мощность, потребляемую тем или иным прибором, можно и с помощью токовых клещей. Для этого в одном из проводов, питающих прибор, производится измерение величины тока.

Итак, мы описали вам четыре самых доступных способа, позволяющих определить мощность, расходуемую электроприборами вашего дома. Они помогут вам достоверно установить те устройства, аппетиты которых наиболее велики.