Вимірюємо і враховуємо електроенергію

Вимірювання напруги. Для вимірювання напруги служать вольтметри. Потрібно знати, що не всяким вольтметром можна вимірювати напругу. Наприклад, для мережі (або приладу) з номінальною напругою 220 В підходить вольтметр зі шкалою 250 В або більше, але вольтметр зі шкалою 140 В не потрібна вона прилади постійного струму не можна включати в мережу змінного струму і т. п. При вимірах напруги постійного струму важливо дотримуватись полярності. Вона вказана на затискачах приладу.

При вимірах багато визначальними приладами один провід (його слід зазначити) завжди приєднують до загального затиску, в нашому прикладі - до затиску із зірочкою. Якщо стрілка правильно розташованого, але ще не приєднаного вольтметра стоїть не на нулі, то її потрібно встановити на нуль, користуючись гвинтом 1, головка якого знаходиться на кришці приладу. Універсальний вимірювальний прилад ампер-вольт-омметр часто називають тестером. Сьогодні їх є безліч і стрілочні і електронні.

Розглянемо роботу з стрілочним тестером, з електронним все набагато простіше, головне визначитися з шкалою і одиницею виміру. Стандартним стрілочним тестером можна вимірювати напругу постійного струму до 600 В (межі 0,6; 1,5; 6; 30; 120 і 600 В); напруга змінного струму до 600 В (межі 3; 7,5; 30; 150; 600 В); силу постійного струму до 0,75 А (межі 0,3; 3; 30; 300; 750 мА); опір постійному струму від 5 Ом до 500 кіло (кОм). Межі вимірювань опорів: 5-500 Ом; 0,05-5; 0,5-50 і 5-500 кОм.

Прилад 1 має три шкали. Верхня служить для вимірювання опорів; нуль у неї справа, а ділення дані в правій частині шкали в Омасі, а потім кілоомах (легше писати 0,1 кОм, ніж 100 Ом). Середня шкала призначена для вимірювання напруги змінного струму. По нижній шкалою вимірюють напругу і силу постійного струму. У середній і нижній шкал нулі розташовані зліва.

Вимірювання напруги постійного струму. Перемикач встановлюють так, щоб стрілка, намальована на ньому, вказувала знак «-» (позначення постійного струму). Включають провід з чорним наконечником в гніздо, над яким написано «-» (мінус). Залежно від порядку величини вимірюваної напруги включають провід з коричневим наконечником в одне з гнізд, керуючись написами 600; 120; 30; 6; 1,5; 0,6, розташованими під знаком «+ V». Якщо порядок величини напруги невідомий, то вимір починають й більшої межі. Приєднують щуп з чорним наконечником до мінуса, а щуп з коричневим наконечником - до плюса. Якщо стрілка -приладів відхиляється не має права, а вліво, значить, полярність неправильна: треба поміняти місцями проводи. Відлік роблять по нижній шкалі.

Припустимо, прилад показав 19 поділок. Яке ж виміряна напруга? Це залежить від того, на якому межі відбувалося вимір. Розглянемо характерні приклади:

1-й випадок. Нехай провід з коричневим наконечником включений в гніздо «30». Шкала має 30 поділок. $ Виходить, ціна кожного поділу 30: 30 = 1 В і виміряно 1X19 = 19 В.

2-й випадок. Провід з коричневим наконечником в гнізді «6». Значить, відхилення стрілки на 30 поділок, Відповідає 6 У і ціна ділення 6: 30 = 0,2 В. Помноживши 19 на 0,2 В, отримуємо 3,8 В.

3-й випадок. Провід з коричневим наконечником в гнізді «120». Ціна поділки 120: 30 = 4 В. Виміряне напруга дорівнює 19X4 = 76 В.

Вимірювання напруги змінного струму. Перемикач встановлюють так, чтрби стрілка вказувала знак змінного струму ». Провід чорним наконечником включають в гніздо «-», а прохід з коричневим наконечником - в одне з гнізд 3 (в залежності від напруги), розташованих під написом «~ V». Відлік виконують по середній шкалі. Вона має 30 поділок, тому виміряна напруга визначають так само, як пояснено вище.

Вимірювання сили постійного струму. Стрілку перемикача направляють на знак «-». Провід з чорним наконечником включають в гніздо «-», провід з коричневим наконечником - в одне з гнізд, над якими написано «+ тА», в залежності від очікуваної сили струму. Врахуйте, що вся шкала розрахована всього на 750 мА = 0,75 А! Відлік виконують по нижній шкалі. Припустимо, прилад показав 27 поділок. Який же виміряно ток? Щоб визначити це, ділимо число, Написане у гнізда, в яке включений провід, на 30 (число ступенів) і отриману величину (ціну поділки) множимо на 27. Легко підрахувати, що 27 розподілам на різних межах відповідають:

750: 30 х 27 = 675 мА; 300: 30 х 27 = 270 мА;

30: 30 × 27 == 27 мА; 3: 30 × 27 = 2,7 мА;

0,3: 30 × 27 = 0,27 мА.

Вимірювання опорів вимагає джерела е. д. з. яким служать сухі батареї. Двох батарей 9 типу ФБС (круглі) вистачає для вимірі межах, до 50 кОм. Для вимірювань опорів на межі 5-500 кОм в роботу додатково вводиться третя батарея 8 типу КБС (плоска) Всі три батарей знаходяться в корпусі приладу позаду, під кришкою 10, і всередині з'єднані належним чином.

Щоб виміряти опір, потрібно:

а) направити стрілку перемикача 7 на напис «ГР»;

б) вставити один штепсель в гніздо «-»;

в) з'єднує безпосередньо з'єднати щупи 11 і 12; при цьому стріл »ка повинна показувати 0 (нуль) на верхній шкалі; якщо стрілка не встановлюється на нулі, то, не роз'єднує щупи, потрібно встановити її на нуль; це виконується регульованим резистором, над рукояткою якого 2 є напис «Завести. О »(Установка нуля).

Тепер можна проводити вимірювання, Припустимо, прилад на верхній шкалі показав 0,2 к6м = 200 Ом. Яке ж насправді вимірюється опір?

Якщо у гнізда, в яке вставлений штир дроти (штепсель), написано «Х1»> то опір 200X1 = = 200 Ом. Якщо шнур під'єднаний до гнізда «ХЮ0», значить, опір 200X100 = 20 000 Ом або 20 000: 1000 = 20 кОм, або 20 000: 1 000 000 = 0,02 МОм.

Як один і той же прилад може вимірювати різні величини. В універсальних приладах один вимірювальний прилад - зазвичай мікроамперметр магнітоелектричної системи. Він настільки чутливий, що його стрілка дає повне відхилення на найменшому межі вимірювання. Цим одним приладом вимірюють різні величини: напруга, струм, опір.

Вимірювання напруги постійного струму (рис. 1, а). Струм, пропорційний вимірюваній напрузі U, в залежності від межі вимірювань проходить в прилад або через один резістор1 (суцільна лінія), або через два резистора (штрихова лінія), або через три резистори (тире -точка). Завдяки цьому на будь-якому межі ( «0,6 В», «1,5 В», «6 В») при напрузі 0,6; 1,5; 6 У відповідно струми в вимірювальному приладі рівні, а показання на будь-якому межі пропорційні вимірюваній напрузі.

Вимірювання напруги змінного струму аналогічно (рис. 1, б), але струм, що надходить у вимірювальний прилад, випрямляється. В позитивний напівперіод змінного струму він проходить через діоди Д1 і Д4 - суцільні стрілки, в негативний - через діоди Д2 і ДЗ (штрихові стрілки). Порівнюючи напрямок стрілок, бачимо, що в вимірювальному приладі напрямок струму завжди одне і те ж.

Вимірювання сили струму (рис. 1, в). Вимірюваний струм розгалужується. Частина його проходить через вимірювальний прилад, частина мине прилад. Розглядаючи рис. 1, в справа наліво, легко помітити, що співвідношення опорів гілок на різних межах різні. Підібрані опору так, що на будь-якому межі ( «0,3 мА», «3 мА», «30 мА») при вимірюваних токах 0,3; 3 і 30 мА відповідно струми в вимірювальному приладі рівні. Тому на будь-якому межі показання пропорційні вимірюваній току.

Мал. 1. Схеми, що пояснюють можливість вимірювання одним приладом декількох величин. До - опір вимірювального приладу; Rп - підлаштування резистор для налагодження); гi і г2 - резистори, що визначають межі вимірювань; д1-д4 - випрямлячі (діоди); гр - регульований резистор для «Установки нуля»; б1 і б2 - сухі батареї

Вимірювання опорів резисторів (рис. 1, г) зводяться до вимірювання струму, що проходить через резистор від допоміжного джерела е. д. е., яким служать сухі батареї. При відносно невеликих опорах вистачає е. д. з. батареї Б1. При великих опорах послідовно включається додаткова батарея Б2. Чим менше вимірюваний опір, тим більше струм. Тому на шкалі опорів нуль розташований не зліва, а справа. Крім того, при одному і тому ж значенні вимірюваного опору струм може бути більше або менше в залежності від е. д. з. батареї. Тому перш ніж вимірювати опір, потрібно закоротити дроти (щоб опір стало рівним нулю), а потім регульованим резистором гр встановити стрілку на нуль.

Витрата енергії враховується лічильниками. У квартирних електромережах встановлюють однофазні та трифазні лічильники.

Як і куди потрібно включати лічильники.

Загальний лічильник враховує витрата електроенергії у всій квартирі, так як через його струмовий обмотку проходить струм всіх споживачів. Зверніть увагу: через струмовий обмотку лічильника обов'язково повинна проходити фаза. Запобіжники можуть бути замінені автоматами за допомогою одного з варіантів, розглянутих вище. Запобіжники, показані штриховою лінією, після контрольного лічильника, строго кажучи, не потрібні, але їх зазвичай залишають, так як вони (або автомати) вже є на стандартних квартирних щитках. Що можна визначити за лічильником. Пряме призначення лічильника - враховувати витрату електроенергії. Але, крім того, спостерігаючи за роботою лічильника, можна отримати ще ряд важливих відомостей. Розглянемо ці питання на прикладах.

Скільки витрачено електроенергії і на яку суму? Нехай 23 травня лічильник показував 758,5, а 15 червня 894,3. На щитку лічильника написано «кіловат-години». Витрата енергії обчислюється відніманням з більш пізніх свідчень більш ранніх, а саме: 894,3-758,5 = 135,8 кВт-год.

Якої потужності прилади зараз включені? Користуючись секундною стрілкою годинника, визначимо, за скільки часу диск зробить, наприклад, 40 оборотів. Це легко зробити, так як на диску є зачорнена смужка і вона чітко видна в віконечку щоразу, коли диск закінчує один оборот і починає наступний. Припустимо, на 40 оборотів витрачено 75 секунд (с). Потім читаємо на лічильнику, наприклад, «1 кВт-год-5000 оборотів» і складаємо пропорцію, виходячи з наступного. Якщо при 1 кВт-год = 1000X3600 = = 3 600 000 ват-секунд (Вт-с) відбувається 5000 оборотів, а при х Вт-с -40 оборотів, то х-3 600 000X40:: 5000 = 28 800 Вт-с . Знаючи, що 28 800 Вт-с витрачено за 75 с, неважко визначити потужність включених приладів. Для цього достатньо 28 800 (роботу, енергію) розділити на 75 (час). Отже 28 800: 75 = 384 Вт.

Який струм проходить через лічильник?

Розділивши певну тільки що потужність на номінальну напругу мережі, отримаємо: 384 Вт: 127 В = 3,1 А (або 384: 220 = 1,74 А).

Як дізнатися по лічильнику, не переобтяжена чи мережу? Знаючи, яке перетин мають дроти, що йдуть від лічильника, легко визначити тривало допустимий через них ток1, наприклад 20 А. Помноживши цей струм на номінальну напругу мережі, дізнаємося, яка йому відповідає потужність. В даному прикладі це 20 АХ 127 В = 2540 Вт (або 20 АХ220 В = 4400 Вт). Задаємося якимось проміжком часу, наприклад 30 с, і, перемноживши 2540 і 30, дізнаємося, що лічильник повинен відрахувати 2540X30 = 76 200 Вт-с. Нехай на лічильнику написано «1 кВт-год-5000 оборотів». Отже, при 1 кВт-год = = 3 600 000 Вт-с відбувається 5000 оборотів, а при 76 200 Вт • з має відбутися 76 200X5000 3 600 000 = = 106 оборотів. Отже, якщо дроти не перевантажені, то диск лічильника за півхвилини робить не більше 106 оборотів.

Як дізнатися, чи не перегрівається лисицям лічильник? Нехай на ньому написано «5 А, 127 В, 1 кВт-год - 5000 оборотів». Лічильники допускають навантаження в 2 рази (лічильники типу СО-2М), в 3 рази (лічильники типу СО-5), в 4 рази (нові лічильники) велику в порівнянні з номінальною (написаної на лічильнику). Значить, лічильник типу СО-2М на 5 А допускає навантаження 5X2 = = 10 А. Такому гранично допустимому току відповідає потужність 10X127 = 1270 Вт, витрата енергії за 30 з 1270X30 = 38 100 Вт-с і 38 100X5000 3 600 000 = 50 оборотів диска. Точність обліку при такій великій перевантаження значно знизиться.

Про точність лічильників. Точність вимірювальних приладів визначається так званим «класом точності». Найбільш поширені квартирні лічильники типу СО-2 мають клас точності 2. Це означає, що абсолютно справний лічильник може враховувати на 2% більше або менше його номінальної потужності. Наприклад, ідеальний лічильник на 127 В, 5 А повинен за годину врахувати 127 ВХ5 АХ XI ч = 635 Вт-ч. Справний лічильник повинен працювати в межах класу точності при 50% -ної перевантаження. При малих навантаженнях точність показань знижується, а при дуже малих навантаженнях диск справного лічильника може не обертатися.