Woltomierz lub amperomierz do obwodu - jak podłączyć?

Woltomierze i amperomierze należą do najczęściej wykorzystywanych przyrządów pomiarowych, zarówno przez profesjonalistów zajmujących się na co dzień diagnostyką i monitorowaniem pracy instalacji elektrycznych, jak i elektroników-amatorów. W tym artykule opisujemy, do czego służy amperomierz i woltomierz, jaka jest zasada działania obu tych przyrządów pomiarowych oraz jak podłączyć amperomierz i woltomierz w bezpieczny sposób do obwodów, w których mają być wykonane pomiary przy ich użyciu.

Do czego służy woltomierz?

Woltomierz służy do pomiaru wartości napięcia elektrycznego na danym odcinku obwodu, może być także wykorzystywany do wykonywania pomiarów na pojedynczych elementach oraz urządzeniach. Dotyczy to zarówno obwodów prądu stałego (DC), jak i prądu przemiennego (AC), przy czym nie każdy woltomierz nadaje się do wykonywania pomiarów w obu wymienionych rodzajach sieci jednocześnie. Dla przykładu analogowe woltomierze magnetoelektryczne z racji specyfiki konstrukcji wykorzystuje się do pomiarów napięć stałych. Pomiar napięcia tego typu woltomierzem w obwodach prądu przemiennego jest możliwy dopiero po rozbudowie miernika o odpowiedni układ prostowniczy.

Woltomierz - zasada działania

Generalnie rzecz biorąc z uwagi na konstrukcję wyróżnia się 2 zasadnicze rodzaje woltomierzy: woltomierze analogowe i woltomierze cyfrowe, pracujące w oparciu o różne zasady działania.

Woltomierz analogowy wskazuje mierzoną wartość poprzez fizyczne wychylenie wskazówki (materialnej lub świetlnej) połączonej z cewką, przez którą płynie prąd podczas pomiaru. Co istotne, w zależności od konkretnych rozwiązań konstrukcyjnych, liczba cewek w woltomierzu może być różna. W praktyce dość często zdarza się, że analogowy woltomierz to amperomierz rozszerzony o dołączony szeregowo dedykowany opornik o bardzo dużej wartości rezystancji.

MT AV 500 WOLTOMIERZ ANALOGOWY 300V ABB

Woltomierz cyfrowy (określany także jako woltomierz elektroniczny) to z kolei urządzenie działające w oparciu o skomplikowane układy elektroniczne i przetworniki analogowo-cyfrowe, które konwertują napięcie trafiające na wejście miernika na postać cyfrową, prezentowaną na wyświetlaczu urządzenia w formie ciągu cyfr.

Amperomierz/Woltomierz Cyfrowy 004663 LEGRAND

Jak podłączyć woltomierz do obwodu?

Co do zasady woltomierz włącza się do obwodu równolegle w stosunku do elementu bądź odcinka, na którego końcach ma być przeprowadzony pomiar. Wynika to z faktu, że woltomierz mierzy różnicę potencjałów między dwoma punktami obwodu, a nie przepływ prądu przez dany element. Co ważne, podłączenie woltomierza nie wymaga żadnej fizycznej ingerencji w badany układ, tzn. nie trzeba niczego rozłączać ani demontować, dzięki czemu pomiar napięcia jest praktycznie bezinwazyjny.

Wykonując pomiary woltomierzem w obwodach prądu stałego trzeba pamiętać o biegunowości elementów, zwłaszcza w przypadku starszych woltomierzy, które przy zamianie biegunów mogą wskazywać błędny wynik pomiaru. Nowoczesne, dobrej klasy mierniki elektryczne wskażą odpowiednią wartość, sygnalizując jednocześnie błąd poprzez dodanie znaku "minus" przed wynikiem liczbowym.

Należy także mieć na uwadze, że precyzja pomiaru wykonywanego woltomierzem nie jest doskonała, ponieważ samo urządzenie posiada własną rezystancję (możliwie niską, niemniej jednak zawsze większą od 0), która do pewnego fałszuje wynik pomiaru. Z tego względu do uzyskanego wyniku należy dodać odpowiednią poprawkę, jeżeli błąd systematyczny przekracza 0,1 wartości błędu granicznego danego woltomierza.

Ze względów bezpieczeństwa woltomierz zawsze należy włączać do obwodu w stanie beznapięciowym, czyli po odcięciu dopływu prądu i upewnieniu się, że badany obwód faktycznie nie jest zasilany. Ponowne włączenie zasilania w obwodzie powinno mieć miejsce dopiero po włączeniu woltomierza. Końcówki pomiarowe bezwzględnie należy trzymać wyłącznie za izolowane części, nie dotykając ani ich metalowych elementów, ani żadnej części przewodzącej badanego układu.

Do czego służy amperomierz?

Amperomierz w obwodzie elektrycznym wykorzystuje się do pomiaru natężenia prądu przepływającego przez ten obwód. Podobnie jak w przypadku woltomierzy, amperomierze mogą być używane do wykonywania pomiarów w obwodach prądu stałego (DC) lub przemiennego (AC) zależnie od typu i konstrukcji amperomierza.

Warto zauważyć, że na rynku są dostępne także amperomierze cęgowe, których konstrukcja i zasada działania nie przewidują bezpośredniego włączania urządzenia pomiarowego w badany obwód. W praktyce umożliwia to wykonanie pomiaru natężenia prądu bez konieczności odłączania zasilania od obwodu, na którym będzie wykonywany pomiar.

Amperomierz - zasada działania

Amperomierze, podobnie jak woltomierze, dzieli się ze względu na konstrukcję i zasadę działania na 2 główne rodzaje: amperomierze analogowe i amperomierze cyfrowe.

Amperomierz analogowy dokonuje pomiaru w oparciu o fizyczne zjawisko wzbudzania pola magnetycznego w cewce, przez którą przepływa prąd. Powstałe w ten sposób pole magnetyczne działa na połączone z cewką ruchome elementy wskazujące, których położenie na skali pozwala odczytać wskazywaną przez urządzenie wartość natężenia prądu.

Amperomierz cyfrowy wykorzystuje do pomiaru komponenty elektroniczne (w tym rezystory bocznikowe i przetworniki), dzięki którym przepływający przez amperomierz prąd jest precyzyjnie mierzony i konwertowany na ciąg cyfr prezentowanych na wyświetlaczu urządzenia. Końcowa dokładność wskazania zależy od rozdzielczości danego urządzenia, czyli minimalnej mierzalnej zmiany wartości natężenia prądu. Warto podkreślić, że dość często tego typu amperomierze posiadają szereg funkcji dodatkowych, jak np. automatyczna detekcja zakresu pomiarowego (w urządzeniach analogowych ustawia się go ręcznie).

Jak podłączyć amperomierz do obwodu?

Amperomierz do obwodu podłączamy zawsze w sposób szeregowy, ponieważ tylko wtedy jest możliwy realny pomiar natężenia prądu (czyli w pewnym uproszczeniu, szybkości jego przepływu) w badanym obwodzie. Warto w tym kontekście mieć na uwadze, że w praktyce miejsce, w którym amperomierz włączamy do obwodu, nie ma żadnego znaczenia - urządzenie zawsze wykona pomiar szybkości przepływu ładunków elektrycznych przez cały obwód niezależnie od swojej lokalizacji w jego obrębie.

Z uwagi na sposób włączania w badany obwód, podłączenie amperomierza wymaga zazwyczaj fizycznej ingerencji, czyli przerwania obwodu. W każdym przypadku, aby dokonać pomiaru należy wpiąć miernik do obwodu w stanie beznapięciowym (z odłączonym zasilaniem) i dopiero po upewnieniu się, że faktycznie prąd przez obwód nie płynie.

Analogicznie do woltomierza, amperomierz po włączeniu w badany obwód wpływa na parametry płynącego w nim prądu. Pomimo posiadania bardzo niskiej rezystancji wewnętrznej, dokładność pomiaru jest do pewnego stopnia zredukowana ze względu na zwiększenie sumarycznego oporu całego obwodu.

Podsumowanie

Prawidłowe podłączenie woltomierza czy amperomierza do obwodu elektrycznego nie jest trudne, ale wymaga posiadania podstawowej wiedzy i znajomości zasad działania tych przyrządów pomiarowych, aby uniknąć popełnienia błędów mogących skutkować uszkodzeniem urządzenia lub narażeniem zdrowia osoby wykonującej pomiar.

W razie pytań zapraszamy do kontaktu - nasi specjaliści chętnie odpowiedzą na pytania i wyjaśnią wątpliwości.