Мегаомметр: для чего нужен, что измеряют, как пользоваться

Когда щупы омметра замкнуты, для активации цепи необходимо крутить резистор до тех пор, пока стрелка прибора не установится на условном нуле. Эта процедура поможет снизить ток, потребляемый измерительным устройством до значений, соответствующих миллиамперметру, который используется для измерения тока короткого замыкания в маломощных цепях. После этого можно провести измерение искомого сопротивления.

Чем измеряется сопротивление?

В недалеком прошлом, в советское время, измерительные приборы для тестирования электрических цепей находились в основном в руках узконаправленных специалистов. Но сегодня такое оборудование доступно любому желающему, особенно тем, кто самостоятельно решает проблемы, связанные с электрикой в своем доме. Однако начинающим мастерам часто не хватает знаний о том, как правильно измерить сопротивление мультиметром для проверки электрической проводки. В этой статье я постараюсь доступно объяснить эти аспекты, основываясь на курсах элементарной физики.

Виды мультиметров

Перед началом, напомню закон Ома. Для определения сопротивления (R) необходимо знать напряжение (U) в проводнике и силу тока (I), протекающего по нему. Обладая этими величинами, можно воспользоваться формулой: R = U / I. Простейший омметр когда-то состоял из амперметра, дополненного источником тока, и его шкала измерений была размечена в Омах.

Ранее существующий прибор имел одну основную функцию – измерение сопротивления, что он выполнял быстро и точно. Теперь омметр стал частью более совершенного прибора — мультиметра. Этот цифровой инструмент осуществляет множество измерений в различных областях электротехники.

Однако аналоговые устройства всё ещё находятся в эксплуатации. Чаще всего они выполняют три основные функции: измерение напряжения, силы тока и сопротивления. Поэтому такие приборы иногда называют ампервольтометрами или, в обиходе, авометрами. У старых профессиональных электриков на такие устройства закрепилось ещё одно название – тестер.

Аналоговые авометры, однако, становятся всё более устаревшими и имеют ряд недостатков. Один из них заключается в отсутствии сигнализации о разрядке аккумулятора. Когда батарея оказывается разряженной, аппарат начинает выдавать неточные данные, и эти ошибки можно заметить не сразу. В отличие от аналоговых, цифровые мультиметры просто перестают функционировать при недостаточном токе и сигнализируют об этом специальной лампочкой, указывающей на разряд батарейки.

Современные мультиметры оснащены электронным дисплеем, на который выводится вся необходимая информация. Также они имеют переключатель диапазонов измерений, что позволяет точно настраивать прибор. Таким образом, измерение сопротивления мультиметром не представляет сложности даже для начинающего пользователю. Достаточно выбрать нужный режим.

Когда был изобретен омметр?

Прежде чем омметр был изобретен, существовали удачные попытки создать чувствительные к малым токам гальванометры. Основоположником теории, легшей в основу работы современного омметра, стал Георг Ом. Он подключил стрелочный гальванометр к батарее через резистор с известным сопротивлением R и обнаружил, что сила тока линейно зависит не только от напряжения батареи, но и от сопротивления, которое этот ток преодолевает. Закон Ома, открытый учёным в 1826 году, стал базой для электробезопасности и разработки омметров.

Далее, работу омметра доработал другой физик, Чарльз Уитстон. Он включил гальванометр в диагонали моста Резисторов. Дополнительные резисторы были равны по значениям Ra и Rb. Ток, проходящий через гальванометр, становится нулевым, если измеряемое (Rx) и эталонное (Rs) сопротивления идентичны. В 1843 году Уитстон опубликовал свои наработки, и с тех пор омметр стал полноценным измерительным инструментом.

Нам так и не удалось установить, кто изобрел вольтметр. Его концепция базируется на законе Ома, и десятки ученых в XIX и XX веках внесли свои вклад в развитие аналогового омметра – каждый вклад бесценен.

В наше время любой, кто обладает достаточными знаниями в области физики и электрики, может самостоятельно собрать аналоговый омметр на базе стрелочного миллиамперметра. Для построения килоомметра используется микроамперметр или милливольтметр, а мегаомметр – вольтметр, гига- и тераомметры строятся на основе килоомметров. К недостаткам омметров, способных измерять сопротивление от долей ома до одного килоома, относится значительное потребление тока батарейки – от 1 до 3 ампер в час, в течение времени, когда щупы замкнуты. Это делает использование аккумуляторов обязательным. Правильная градуировка устройства осуществляется посредством включения в цепь калибровочного переменного резистора.

Характеристики и устройство

Омметр состоит из следующих компонент:

• стрелочный гальванометр;
• источник стабилизированного питания (в простом варианте – аккумулятор);
• магазин сопротивлений с возможностью выбора значения с помощью многопозиционного переключателя;
• шунт для измерения сопротивления менее 1 Ом;
• переменный резистор, позволяющий настроить ноль перед началом измерений;
• разъемы для подключения проводников, к которым присоединены щупы;
• выключатель питания устройства для предотвращения случайного контакта щупов и утечки заряда батареи.

Калибровочных резисторов может быть два – один для грубой настройки нуля, другой – для более точной калибровки. Калибровка важна, так как с течением времени аккумулятор теряет заряд и снижает свое напряжение под нагрузкой (в замкнутом состоянии или при измерении эквивалентного сопротивления щупов). Процесс занимает всего 1-3 секунды. Вся сборка располагается в ударопрочном корпусе, и для удобства считывания показаний, гальванометр чаще всего устанавливается в корпусе в горизонтальном или наклонном положении.

Ключевыми характеристиками омметра являются:

• точность (класс точности);
• напряжение (ЭДС) питающего элемента;
• габариты и вес (масса устройства должна позволять удобно носить его с собой);
• ударо- и вибростойкость (предусмотрены амортизирующие элементы из резины).

Из этого следует, что прибор нельзя бросать или подвергать тряске. Стрелочный гальванометр имеет измерительную головку, которая чувствительна к вибрациям и ударам. При сильных механических воздействиях может сломаться противовес стрелки, без которого она не сможет корректно считывать данные. Также под ударом может пострадать возвратная пружина, которая возвращает стрелку на нулевую отметку после размыкания цепи для измерения.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Мегаомметр предназначен для измерения электрически активных сопротивлений и отображает результаты в мегаОмах. Чаще всего такие измерения проводятся при постоянном токе, однако существуют модели, которые могут производить тесты и на переменном токе. Расчеты основаны на законе Ома: R=U/I, где R – это сопротивление, которое нужно узнать; U и I обозначают напряжение и ток (вольты и амперы соответственно).

Прибор соединяется с проводником с помощью диагностических щупов и включается. Определяется напряжение, которое соответствует конкретному участку цепи. Внутри мегаомметра имеется встроенный амперметр, который измеряет силу тока. Зная напряжение и силу тока, можно вычислить сопротивление. В данном случае сила тока в данном участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна внутреннему сопротивлению.

Если показания мегаомметра отклоняются от нормы, это может указывать на утечку тока, причиной которой может быть поврежденная изоляция или контакт оголенного провода с металлическим корпусом или экраном. Защитная оболочка проводов, находящихся в спиральных кабелях, со временем теряет свои свойства, что приводит к наводкам тока. Необходимо найти участки с нарушенной изоляцией и произвести заделку, а с истонченными – произвести замену. Несоблюдение этих условий может привести к перегреву участка цепи, что увеличивает риск возгорания или короткого замыкания.

В ситуации, когда два оголенных провода соприкасаются друг с другом, тестер моментально покажет 0, указывая на наличие короткого замыкания. В правилах эксплуатации запрещается дальнейшее использование оборудования до устранения несанкционированного контакта, восстановления цепи и изоляции проводников.

ПРАВИЛА РАБОТЫ С МЕГАОММЕТРОМ

Поскольку мегаомметры предназначены для работы в высоковольтных сетях, к их эксплуатации допускаются только обученные специалисты. Если электрическая установка работает с напряжением 1000 В и выше, потребуется специальные разрешения (на наряд-допуск). Аналоговые устройства сами генерируют напряжение от 500 до 1500 V на своей обмотке, что делает их травмоопасными. Риск получения электрического удара возникает не от проверяемого оборудования, а от обмоток самого тестера, если не снять остаточное напряжение.

Работа с мегаомметрами на установках с напряжением выше 1000 В требует оформления наряда-допуска и проведения инструктажа по технике безопасности. К работе допускаются лишь квалифицированные электрики, имеющие третью или четвёртую группу электробезопасности.

Важно отметить, что перед началом работы необходимо проверить целостность обмотки токонесущих частей мегаомметра. При работе электрик должен использовать диэлектрические перчатки. После снятия щупов с контактов, остаточное напряжение на проверяемом оборудовании обязательно заземляется путем подключения провода. Также контакты мегаомметра нужно соединить на 2 секунды. После этого прибор можно аккуратно убрать для хранения или транспортировки.

Все измерения с использованием мегаомметра должны проводиться при уровне влажности не выше 80%. При повышенной влажности возможно ощущение легкого шока. Прикасаться к прибору можно только к изолированным ручкам на щупах. Все замеры необходимо производить только на обесточенном оборудовании. При нахождении поблизости других рабочей группы, рекомендуется вывешивать предупреждающие знаки о возможной опасности. Если изоляция на тестируемом оборудовании повреждена, она должна быть высушена перед проверкой сопротивления с помощью сухого воздуха. Если питание к оборудованию подается из другого источника, требуется установить запретительное табло о выполнении работ.

Как выбрать микроомметр (миллиомметр)?

При выборе микроомметра необходимо учитывать ряд параметров:

• рабочие пределы измерения (некоторые приборы способны измерять сопротивление от 0,1 мкОм);
• тестовый ток (существуют модели, работающие в диапазоне от 1 мкА до 1000 А);
• точность измерения;
• количество диапазонов измерения;
• время измерения (меньшее время испытания увеличивает производительность);
• источник питания (наличие аккумулятора позволяет пользоваться прибором в полевых условиях, без доступной сети);
• режимы работы (разнообразие режимов значительно облегчает работу).

Современные микроомметры зачастую оборудованы жидкокристаллическим дисплеем для отображения данных об измерениях. В сравнении с аналоговыми устройствами они снижают вероятность ошибок, а подсветка обеспечивает возможность работы в темное время суток. Кроме того, большинство новых моделей включает встроенную память для сохранения результатов последних тестов.

Преимущества и недостатки каждого метода

1. Использование мультиметра:
   • Преимущества:
     • Простота в использовании при доступности мультиметров.
     • Возможность измерения сопротивления в различных диапазонах.
     • Дополнительные функции, такие как измерения напряжения, тока и других величин.
   • Недостатки:
     • Ограниченная точность сравнительно с более специализированными методами.
     • Вероятность появления погрешностей из-за качества соединений или неправильной калибровки мультиметра.
2. Омметр:
   • Преимущества:
     • Высокая точность измерений благодаря специализированному устройству.
     • Отсутствие влияния внешних факторов на результаты измерения.
   • Недостатки:
     • Сложности с подключением контактов омметра к измеряемому объекту, что может вызвать неточность результатов.
     • Ограниченный диапазон измерений сопротивления.
3. Метод дифференциального измерения:
   • Преимущества:
     • Достижение высокой точности измерений при правильной настройке устройства.
     • Возможность измерять сопротивления с высокой точностью.
   • Недостатки:
     • Сложность в настройке и калибровке приборов для точных измерений.
     • Необходимость иметь известное сопротивление для сравнения.

Каждый из перечисленных методов имеет свои особенности и может быть применён в зависимости от задачи, необходимой точности измерения и доступных источников.

Практические рекомендации по выбору метода измерения в зависимости от конкретной ситуации

1. Если нужно быстро и просто получить значением сопротивления без требования высокой точности, идеальным выбором будет мультиметр. Этот метод позволяет быстро определить ориентировочное значение сопротивления, что подходит для многих бытовых задач.
2. Для задач, требующих высокой степени точности, следует обратить внимание на омметры или мостовые схемы. Омметры обеспечивают большую точноть измерений благодаря своей специализированной конструкции, а мостовые схемы позволяют проводить исключительно точные замеры, особенно для малых значений сопротивлений.
3. При работе со специфическими объектами или сложными условиями можно применять метод дифференциального измерения. Этот подход позволяет точно измерять сопротивление в условиях, где необходимо учитывать внешний влияние.

При проведении измерений важно учесть множество факторов, которые могут повлиять на точность результатов.

Одним из таких факторов является обработка результата измерений.
После снятия показаний с устройства следует провести анализ данных, чтобы определить точное значение сопротивления резистора. Это может включать усреднение нескольких измерений, фильтрацию выбросов, а также учёт погрешности устройства. Важно учитывать возможность возникновения систематической ошибки и принимать меры для её коррекции.

Другим значимым аспектом является принятие во внимание влияния окружающих условий.
Температура, влажность, атмосферное давление и прочие факторы могут значительно влиять на сопротивление резистора. Для аккуратной обработки результатов часто используют корректировочные коэффициенты, которые учитывают изменения сопротивления при изменении условий окружающей среды. Такой подход приводит к более точным результатам измерений.

Дополнительные технические аспекты включают выбор методики замера, калибровку используемых приборов, а также учёт возможных индуктивностей и ёмкостей резисторов. Все эти элементы могут создать дополнительные погрешности и требуют тщательного анализа и корректировки.

Знание и умение учесть указанные аспекты является основополагающим для того, чтобы получить точные и достоверные результаты измерений сопротивления резисторов. Неправильный подход к обработке данных или игнорирование условий окружающей среды может привести к ошибкам и неверным выводам.