Измерение электрических величин в метрологии

Напряжение является одной из характеристик электрического тока. Чаще всего, на практике приходится работать именно с переменным током.
Переменный ток может быть импульсным или синусоидальным. Напряжение импульсного тока имеет параметры амплитудного и среднего напряжения. Источниками такого напряжения могут быть импульсные генераторы. Напряжение измеряется в вольтах, которые кратко обозначаются [В] или [V]. Если напряжение переменное, то впереди ставится символ «~», а для постоянного напряжения используется символ «-».
Переменное напряжение в домашней бытовой сети маркируют ~ 220 В. На аккумуляторах и гальванических элементах при указании напряжения знак «-» не используют, а ставят только цифры, например, «1,5 В». На корпусе гальванического элемента обязательно присутствует обозначение «+» возле положительного полюса. В практических электротехнических измерениях применяются кратные единицы: милливольты, киловольты и ряд других [3]. Переменное напряжение имеет полярность, которая изменяется с течением времени. В бытовой сети напряжение изменяет полярность 50 раз в секунду, что означает частоту 50 Гц. Постоянное напряжение имеет неизменную полярность.
Таким образом, для измерения напряжения переменного и постоянного тока должны применяться отличные по устройству вольтметры. Они могут быть цифровыми или аналоговыми (стрелочными). Однако существуют универсальные приборы, которые способны измерить постоянное и переменное напряжение, не переключая режимы. Для начала измерений прибор подключают параллельно с выводами источника питания или нагрузки специальными щупами.
Кроме вольтметров для измерения напряжения используют электронные осциллографы. Эти приборы предназначены для измерения и контроля характеристик электрических сигналов. Осциллографы работают на принципе отклонения электронного луча, который выдает изображение значений переменных величин на дисплее.
Опишем методику измерения напряжения в сети переменного и постоянного тока [3].
1) Измерение напряжения в сети переменного тока [2, стр. 95].
Согласно нормативным документам, величина напряжения в бытовой сети должна быть равной 220 В с отклонением по точности 10%, то есть, напряжение может меняться в интервале 198-242 В. Если в доме освещение стало тусклым, лампы стали часто выходить из строя, либо бытовые устройства стали работать нестабильно, то для выяснения и устранения проблемы необходимо измерение напряжения в сети. Перед измерением следует подготовить имеющийся у вас прибор к работе:
1. Проверить целостность изоляции контрольных проводов со щупами и наконечниками;
2. Установить переключатель на переменное напряжение, с верхним пределом 250 В или выше;
3. Вставить наконечники контрольных проводов в гнезда измерительного прибора, например, мультиметра. Чтобы не ошибиться, лучше смотреть на обозначения гнезд на корпусе.
4. Включить прибор.
Из рисунка видно, что на тестере выбрана граница измерений 300 В, а на мультиметре 700 В.

Рисунок. Измерение напряжения в сети переменного тока
Некоторые приборы требуют для измерения напряжения установки в нужное положение несколько переключателей, таких, как: вид тока и вид измерений, а также вставить наконечники проводов в определенные гнезда.
Конец черного наконечника в мультиметре воткнут в гнездо СОМ (общее гнездо), красный наконечник вставлен в гнездо с обозначением «V». Это гнездо является общим для измерения любого вида напряжения. Гнездо с маркировкой «ma» применяется для измерения небольших токов. Гнездо с обозначением «10 А» служит для измерения значительной величины тока, который может достичь 10 А. Если измерять напряжение со вставленным в гнездо «10 А» проводом, то прибор выйдет из строя, либо сгорит предохранитель. Поэтому при выполнении измерительных работ следует быть внимательным. Наиболее часто ошибки возникают в случаях, когда сначала измеряли сопротивление, а затем, забыв переключить на другой режим, начинают измерять напряжение. При этом внутри прибора сгорает резистор, отвечающий за измерение сопротивления.
После подготовки прибора можно начинать измерения. Если при включении мультиметра на индикаторе ничего не появляется, это означает, что элемент питания, расположенный внутри прибора, требует замены. Чаще всего в мультиметрах стоит «Крона», выдающая напряжение в 9 В. Срок ее службы составляет около года, в зависимости от производителя. Если батарейка исправна, то мультиметр должен показать единицу. Щупы