Мультиметры китайской компании Victor в настоящее время очень часто можно встретить на китайских интернет площадках AliExpress, Banggood, да и не мало их у российских дистрибьюторах. Что же из себя представляют бюджетные мультиметры данной китайской компании? Сегодня у нас на обзоре мультиметр Victor VC890D с функцией True RMS. Слово True RMS тут упомянуто не зря, т.к. есть точно такой же мультиметр Victor VC890D, но без True RMS, имеющий несколько другой внешний вид и характеристики, а также несколько диапазонов измерения емкости конденсаторов. В данном мультиметре только один диапазон: 2000 мкФ. Да и построены они на совсем разных чипах.
Есть еще модель Victor VC890C+ , отличается только возможностью измерения температуры и наличием термопары в комплекте. Во всем остальном абсолютно идентичные приборы.
Средняя стоимость мультиметра на AliExpress составляет около 25$ .
Итак, мультиметр был заказан на AliExpress, пришел он без коробки, просто завернутый в несколько слоев пузырчатой пленки. Комплектацию вы можете видеть ниже:
Здесь мы видим сам мультиметр, щупы, инструкцию на китайском, а также бумажку с штампом контроля.
Характеристики Victor VC890D:
- TrueRMS (измерение сигнала произвольной формы)
- Базовая погрешность ± 0,5% (DCV)
- Измерение постоянного напряжения до 1000 В (± 0.5%)
- Измерение переменного напряжения до 750 В (± 0.8%)
- Пост./перем. ток до 20А (± 1.5%)
- Измерение сопротивления до 20 МОм (± 0.8%)
- Измерение ёмкости до 2000 мкФ (± 2.5%)
- Прозвонка цепи
- Тест диодов
- Измерение коэффициента усиления транзисторов
- Функциональность: 3 изм./сек
- Автоудержание показаний
- Автовыключение питания
- ЖК-дисплей 4 разряда с подсветкой
- Питание 9 В (крона)
- Размеры: 186 × 87 × 47 мм
- Масса с батарейкой: 364г с кожухом, 280г без кожуха
Мультиметр имеет съемный силиконовый чехол. Имеется подставка. С торца имеется голографическая наклейка, надпись Victor на свету также переливается, это хорошо видно на самой первой фотографии.
При включении питания на дисплее отображаются все возможные символы, а также мультиметр издает короткий звуковой сигнал. Справа от кнопки Hold (она же включение подсветки путем длительного нажатия), находится красный светодиод. При переключении между режимами издается звуковой сигнал, а также вспыхивает красный светодиод.
Щупы самые обычные, измеренное сопротивление на настольном мультиметре ~ 0.1 Ом.
В силиконом чехле имеются держатели под щупы.
Под щупы предусмотрено 4 гнезда - 2 стандартные и 2 гнезда для измерения тока. Первое гнездо до 200 мА, второе для токов до 20 А, оба с соответствующими предохранителями, доступ к которым осуществляется через батарейный отсек.
Для чего нужен TrueRMS?
TrueRMS это "истинное среднеквадратичное значение". Т.е. TrueRMS относится к измерению значений переменного тока и напряжения. В настоящее время нас все больше окружают бытовые приборы с несинусоидальным потреблением тока и вносящие искажения: компьютеры, UPS, частотники или тот же ШИМ. К примеру при измерении потребления тока ШИМ значения могут завышаться, а скажем при использовании однофазного диодного выпрямителя занижаться. К примеру может возникнуть ситуация, что вы замерили потребление тока 7А, а у вас выбивает постоянно автомат или сгорает предохранитель на 10А. Вот здесь и может пригодится мультиметр с функцией TrueRMS, который может определить реальное эффективное значение переменного тока в не зависимости от его формы.
Измерения
Предлагаю провести измерения и посмотреть насколько точно и быстро прибор работает в разных режимах. Быстроту реакции вы можете посмотреть в видео.
Начнем с измерения сопротивления высокоточных резисторов 0.01% фирм TDK и Vishay. Щупы поменяем на чуть более качественные и с более низким сопротивлением, чтобы снизить влияние их внутреннего сопротивления. Можно было бы и с родными, но все равно многие радиолюбители в дальнейшем меняют их на более качественные или в следствии быстрого износа.
Мультиметр дает точные показания спустя некоторое время (на видео это хорошо видно) . А т.к. при измерении обе руки заняты, а фотоаппарат делал снимки с задержкой спуска, то значения сопротивлений на некоторых кадрах получились не установившимися. Но все равно, в большинстве случаев показания сопротивлений несколько завышены, хотя все в пределах заявленной погрешности измерений.
Давайте проверим насколько точно мультиметр измеряет постоянное напряжение. Для этого возьмем ИОН на микросхеме AD588BQ, температурный дрейф у которой не превышает 1.5 ppm/°C, с выходным напряжением 5В и 10В. А если быть точнее то 5.00031В и 10.00027В (измерено при помощи мультиметра Agilent 34401A).
Для измерения переменного напряжения был использован инвертер 12/220, выдающий чистую синусоиду. Как видим, показания довольно таки точны.
Измерение коэффициента усиления транзисторов hFE:
Подсветка дисплея автоматически выключается примерно через 15 секунд после длительного удержания кнопки Hold.
В режиме измерения диодов показывается напряжения на разомкнутых щупах. Как видим оно составляет около 1.6 Вольта (во многих спецификациях для этой модели указывается неверное напряжение 3В). Поэтому светодиоды проверить им нельзя, т.к. для их проверки нужно большее напряжение.
Прозвонка диода 1N4007. Отображается прямое падение напряжение на диоде.
Как видим, оно составляет 0.565 Вольт.
Для измерения емкости конденсаторов в данной модели предусмотрен только один диапазон - 2000 мкФ. Прибор, в зависимости от измеренной емкости показывает размерность: микро или нано, т.е. по сути автоматический выбор диапазона. Минимальная размерность: 0.001 нФ, т.е. 1 пФ.
Электролит 100 мкФ.
Описание:
Во многих коммерческих и промышленных установках происходят постоянные отключения защитных систем. Зачастую отключения кажутся случайными и необъяснимыми, но, конечно, причина существует, а в нашем случае их две.
Истинное RМS – единственно правильное измерение
К. Вест , Fluke (UK) Ltd.
Во многих коммерческих и промышленных установках происходят постоянные отключения защитных систем. Зачастую отключения кажутся случайными и необъяснимыми, но, конечно, причина существует, а в нашем случае их две. Первая возможная причина – это противотоки, которые возникают при включении некоторых видов нагрузки, например персональных компьютеров (этот вопрос будет рассмотрен в одной из будущих публикаций данного руководства). Второй возможной причиной является то, что реальный ток, протекающий по цепи, был недоизмерен, т. е. реальные значения тока выше измеренного.
Занижение значений измерения случается очень часто в современных установках. Но почему это происходит, если современные цифровые измерительные приборы так точны и надежны? Ответ заключается в том, что многие инструменты не подходят для измерения искаженных токов, а большинство токов в наши дни являются таковыми.
Искажения происходят из-за гармонических токов, производимых нелинейными нагрузками, особенно электронным оборудованием, таким как персональные компьютеры, флуоресцентными лампами с электронным балластом и регулируемым приводом. Процесс возникновения гармоник, а также их воздействие на электрические системы будет описываться в одной из будущих публикаций руководства (раздел 3.1). На рис. 3 изображена типичная кривая тока, потребляемого персональным компьютером. Очевидно, что это не синусоида, а стало быть все обычные синусоидные измерительные приборы и методы вычисления больше не применимы. Это означает, что при ремонте или анализе работы системы электроснабжения необходимо использовать приборы, которые могут измерять несинусоидальные токи и напряжения.
На рис. 1 изображены два измеряющих прибора (токовые клещи) на одной и той же цепи. Оба прибора работают правильно и откалиброваны по спецификациям производителя. Ключевое различие заключается в том, как измеряют данные инструменты.
Левый прибор является устройством измерения истинного RMS, а правый – это калиброванный прибор, измеряющий усредненный RMS. Для того чтобы оценить разницу, необходимо понять, что означает RMS.
Что такое RMS?
Среднеквадратичная величина (RMS) переменного тока – это величина, эквивалентная значению постоянного тока, который производил бы такое же количество теплоты при фиксированной нагрузке. Количество теплоты, производимой в резисторе переменным током, пропорционально квадрату тока, усредненного по полному циклу кривой. Другими словами, производимая теплота пропорциональна среднему значению квадрата, и, таким образом, величина тока пропорциональна корню среднеквадратичного значения (полярность не имеет значения, т. к. квадрат всегда положителен).
Для правильной синусоиды (рис. 2) величина RMS составляет 0,707 от максимального значения, или максимальное значение равно √2, или 1,414, от значения RMS. То есть максимальное значение 1-амперного RMS тока чистой синусоиды будет равно 1,414 А. Если амплитуда синусоиды усредняется (с преобразованием отрицательной половины цикла), среднее значение будет равно 0,636 от максимального или 0,9 от значения RMS. На рис. 2 показаны две важных пропорции:
При измерении правильной синусоиды (и только для правильной синусоиды) правомерно делать простое измерение среднего значения (0,636 х максимум) и умножать результат на коэффициент формы, равный 1,111 (что составит 0,707 от максимума), и назвать его RMS-величиной. Подобный подход используется в аналоговых измерительных приборах, где усреднение осуществляется путем инерции и гашения колебаний в катушке индуктивности, а также во всех старых и более современных цифровых универсальных измерительных приборах. Метод описывается как измерение, усредненное, RMS-калиброванное.
Проблема заключается в том, что этот метод работает только для правильных синусоид, которые не существуют в реальных электроустановках. Кривая на рис. 3 – это типичная кривая тока, потребляемого персональным компьютером. Точное RMS-значение все еще равно 1 А, но максимальное значение гораздо выше – 2,6 А, а среднее значение гораздо ниже – 0,55 А.
Если эта кривая измеряется усредняющим RMS-прибором, то она будет читаться как 0,61 А, в то время как реальная величина равна 1 А (т. е. почти на 40 % меньше). В таблице приведены некоторые примеры того, как два различных типа измерителей реагируют на различные формы волн.
В измерителе истинного RMS берется квадрат моментальной величины входящего тока, усредняется по времени, а затем на дисплее показывается квадратный корень от этого среднего значения. При идеальных условиях применения показания абсолютно точны, какая бы ни была кривая. Однако применение никогда не бывает идеальным, и следует принимать во внимание два ограничивающих фактора: частотную характеристику и коэффициент амплитуды.
Для функционирования систем электроснабжения обычно достаточно произвести измерения до 50-й гармоники, т. е. до частоты приблизительно в 2 500 Гц. Максимальное значение амплитуды, пропорция между максимальным значением и RMS-значением очень важны. Более высокие значения максимальной амплитуды требуют приборы с более широким динамическим диапазоном, а следовательно, более высокой точности в преобразовании диаграммы.
Несмотря на то что приборы дают различные показания при измерени искаженных кривых, показания обоих приборов совпадут при измерении правильной синусоиды. Это условие, при котором они калибруются, т. е. каждый тип измерительного прибора может быть сертифицирован как калиброванный, но только для использования на синусоидах.
Счетчики истинного RMS появились по крайней мере 30 лет назад, но они были специализированными и относительно дорогими приборами. Достижения в электронике привели к тому, что функции истинного RMS-измерения встраиваются во многие переносные мультиметры. К сожалению, эта техническая характеристика встречается только в наиболее современных продуктах большинства производителей, но при этом они не так дороги, как раньше, и стали доступными инструментами для использования в повседневной деятельности.
| Таблица Сравнение реакций на различные формы волн измерителей усредненного и истинного RMS |
|||||||||||||||||||
|
Последствия заниженного замера
Эксплуатационные ограничения большинства элементов электрической цепи определяются количеством тепла, которое может быть рассеяно с тем, чтобы элемент или компонент не перегрелся.
Номиналы допустимых значений тока для кабелей, к примеру, приводятся для определенных условий эксплуатации (фактор, определяющий, насколько быстро может происходить отвод тепла) и максимальной допустимой рабочей температуры. Так как гармонически загрязненные токи имеют большее значение RMS, чем то, которое замеряется счетчиком усредненного RMS, примененные провода и кабели могут иметь недостаточные номиналы и будут работать более нагретыми, чем ожидалось. Результатом будет разрушение изоляции, преждевременный износ и опасность пожара.
Размерность шины измеряется путем подсчета соотношения скорости охлаждения конвекцией и излучения, а также скорости нагрева из-за потерь сопротивления. Температура, при которой эти скорости равны, является рабочей температурой шины, или она спроектирована так, чтобы рабочая температура была достаточно низкой для избежания преждевременного износа изоляционных и опорных материалов. Как и в случае с кабелями, ошибки при измерении истинного RMS-значения приведут к более высоким рабочим температурам. Вследствие того что шины обычно имеют значительные размеры, поверхностный эффект более очевиден, чем в маленьких проводниках.
Это приводит к еще большему увеличению температуры.
Другие компоненты электрической системы, такие как плавкие предохранители и тепловые элементы автоматов отключения оцениваются в токе RMS, потому что их характеристики имеют отношение к рассеиванию теплоты. Это является основной причиной раздражающих псевдоаварийных отключений – сила тока выше ожидаемой, поэтому автомат отключения функционирует в температурном режиме, при котором отключения будут происходить неминуемо. Как при любом перерыве в подаче электроэнергии, стоимость сбоя из-за аварийного отключения может быть довольно высокой и повлечь за собой потерю данных в компьютерных системах, сбои в работе систем управления технологическими процессами и т. д. Эти вопросы будут обсуждаться в будущих публикациях руководства (раздел 2)
Таким образом, только с помощью инструментов измерения истинного RMS возможен точный выбор номиналов кабелей, шин, фидеров и защитной аппаратуры. Важным является вопрос, является ли данное устройство прибором измерения истинного RMS? Обычно, если счетчик является измерителем истинного RMS, это указывается в спецификации продукта. Практически ответ может быть получен путем сравнения показаний известного усредняющего измерителя (как правило, самого дешевого, который может быть в распоряжении) и предполагаемого измерителя истинного RMS при замере тока в нелинейной нагрузке, например, тока от персонального компьютера с током лампы накаливания. Оба измерителя покажут одинаковую силу тока для нагрузки лампы накаливания. Если один из приборов имеет значительно более высокие показатели (скажем на 20 % выше) для нагрузки персонального компьютера, чем для другой нагрузки, тогда, вероятно, он является прибором истинного RMS, а если показания одинаковы – приборы относятся к одному и тому же типу.
Заключение
RMS-замеры важны для любой установки, в которой имеется значительное число нелинейных нагрузок (персональные компьютеры, электронные балласты, компактные флуоресцентные лампы и т. д.). Усредняющие RMS-измерители дают недомер до 40 %, что приводит к недооценке номиналов кабелей и защитных устройств. Это грозит сбоями в их работе, аварийными отключениями и преждевременным износом.
Нелишне помнить и о том, что при функционировании в режимах нерасчетной электрической и, главное, тепловой нагрузки, вызванной недооценкой истинных значений токов в результате недомера, снижается общая энергоэффективность электроустановки.
Перепечатано с сокращениями из издания Европейского института меди
«Прикладное руководство по качеству электроэнергии»
Перевод с английского Е. В. Мельниковой
Редактор перевода В. С. Ионов
Представленный в статье ваттметр переменного тока позволяет измерять следующие параметры:
1. Действующее значение напряжения
2.
Действующее значение тока
3. Активная мощность
4. Полная мощность
5.
Коэффициент мощности
6. Среднюю мощность нагрузки (см. ниже)
Возможности и особенности данной реализации
:
1. Измеряемый диапазон мощностей для повышения точности разбит на два диапазона, при этом переключение между ними происходит автоматически.
2. Для улучшения читабельности и упрощения снятия показаний реализованы два варианта отображения информации (на фото ниже)
3. Прибор позволяет определять выход напряжения и тока за установленные границы и управлять нагрузкой на основании этой информации.
4. Прибор также измеряет мощность за период, таким образом можно определить реальное потребление устройств с переменной мощностью (холодильник, утюг, компьютер).
Фото
Активная мощность. Ток. Напряжение.
То же и Полная мощность. Коэффициент мощности. Средняя мощность за период измерения.
Методика измерения :
Существует прекрасная статья Олега Артамонова http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/tower/6484
Именно в соответствии с ней (и с теорией) и построена программа.
Схема :
Построена на общедоступных компонентах и легка к повторению.
БП - любой блок питания на 5В с небольшими пульсациями.
Усилитель - LM2904 или подобный
Подстроечники Р1 и Р2 - многооборотные
Шунт Rш собран из резисторов 0,1 Ом 2Вт, соединенных параллельно. Выбирается из расчета примерно 1 резистор на 1 кВт максимальной измеряемой мощности. На плате есть место под 10шт. У меня установлено 4, примерно на 4 кВт.
ATMega8 сконфигурирована на работу от внутреннего генератора, 8МГц.
Внешний вид :
Обратите внимание на опторазвязку в левом верхнем углу.
Печатная плат а:
Обратите внимание: не все элементы печатной платы использованы. В текущей версии нет необходимости в кварце с его обвязкой, кнопке К2 (рядом с К1, не обозначена).
В правом углу размещена опторазвязка, но я рекомендую сделать ее в виде отдельного устройства. Пригодится.
Настройка и работа схемы :
Внимание: схема находится под сетевым напряжением. Прошивку МК производить при отключенном напряжении, запитывать через программатор! Выход UART подключать только через опторазвязку!
Настройка делится на два этапа.
Этап 1. Настройка точки нуля.
Зажать кнопку и включить прибор. Отпустить кнопку.
На экране появится изображение вида:
Это значения напряжения и тока по шкале 0..1023.
Слева-направо: минимум за период, максимум за период, среднее.
С помощью подстроечников Р1 и Р2 выставляем среднее в 511.
Проверяем наличие запаса сверху и снизу от минимума и максимума.
Число после # обозначает количество семплов, взятых за период. Это число должно быть несколько менее 200.
Этап 2. Калибровка.
Подключить переходник UART-USB. Например такой:
через опторазвязку. Ее плата находится в файле вместе с основной платой, на соседней вкладке.
Запустить программу-терминал на скорости 4800.
- Подключить образцовые вольтметр и амперметр и активную нагрузку, к примеру 100Вт.
- Подключить прибор к сети. Во время загрузки, на изображении "термометра" зажать К1 и не отпускать до достижения "термометром" края экрана. На экране появится надпись (setup) .
- В терминале должно появится изображение вида:
Это диалоговое окно. Сохранение нового значения осуществляется так:
(пункт) (Enter) (значение) (Enter)
Расшифровка пунктов:
1, Константа для напряжения
2.
Константа для тока 1 диапазона
3. Константа для тока 2 диапазона
4. Количество периодов измерения. Влияет на частоту обновления информации.
5,6,7 Установки для управления нагрузкой (предохранитель). Выходы управления LED1, LED2.
8. Управление выводом в терминал. См. ниже.
0. Выход
Для калибровки составить пропорцию вида: Х=(записанная константа)*(образцовое напряжение)/(отображаемое напряжение)
Записать в память. При необходимости повторить.
Повторить для тока, затем поменять нагрузку для попадания во второй диапазон (скажем 1000Вт) и еще раз повторить.
Все, можно пользоваться.
Прочее :
1. В правом верхнем углу расположен индикатор. Его мигание подтверждает работоспособность устройства.
Точка внутри этого индикатора показывает включенный диапазон: меньше - 1 диапазон, больше - 2 диапазон.
2. Константа Disp, описанная во втором этапе калибровки управляет режимом вывода данных в терминал.
Disp=0 Ничего не выводится.
Disp=1 Дублирование данных дисплея в терминал:
Disp=2 Режим "осциллограф". В этом режиме сохраненные данные измерений мгновенных значений напряжения и тока выводятся в терминал, где их можно скопировать (к примеру) в Excel, проверить на адекватность, да и просто использовать для изучения формы тока и напряжения в сети. Файл-пример приложен к статье.
4. В рабочем режиме кнопка K1 переключает режимы отображения на дисплее.
Вот и все. Буду рад отзывам.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| БП | Блок питания | 5 вольт | 1 | Любой | В блокнот | ||
| Переходник USB-UART | 1 | Необходим для калибровки | В блокнот | ||||
| Плата оптической развязки | 1 | На фото, для переходника USB-UART | В блокнот | ||||
| OP1, OP2 | Операционный усилитель | LM2904 | 1 | В блокнот | |||
| IC2 | МК AVR 8-бит | ATmega8 | 1 | В блокнот | |||
| LCD-дисплей | HD44780 2x20 | 1 | В блокнот | ||||
| D1, D2 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 2 | В блокнот | |||
| LED1, LED2 | Светодиод | 2 | В блокнот | ||||
| C1, C2 | Электролитический конденсатор | 6.8 мкФ | 2 | В блокнот | |||
| C3 | Конденсатор | 100 нФ | 1 | В блокнот | |||
| R1 | Резистор | 20 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R2, R5, R8 | Резистор | 10 кОм | 3 | В блокнот | |||
| R3, R6, R10, R13, R14 | Резистор | 1 кОм | 5 | В блокнот | |||
| R4 | Резистор | 470 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R7 | Резистор | 0.1 Ом 2 Вт | 10 | Rш, соединены параллельно, подобрать колличество | В блокнот | ||
| R9, R12 | Резистор | 680 Ом | 2 | В блокнот | |||
| R11 | Резистор | 330 кОм | 1 | В блокнот | |||
| P1 | Подстроечный резистор | 330 кОм | 1 | Многооборотный | В блокнот | ||
| P2 | Подстроечный резистор | 1.5 кОм | 1 | Многооборотный | |||
Среднеквадратичное значение (СКЗ). Действующее или эффективное значение
Истинное среднеквадратичное значение (ИСКЗ)
Root-mean-square (RMS) − среднеквадратичное значение – англ.
True Root-Mean-Square (TRMS) − истинное среднеквадратичное значение – англ.
Для любой периодической функции (например, тока или напряжения) вида f = f(t) среднеквадратичное значение функции определяется как:
то действующее значение периодической несинусоидальной функции выражается формулой
 |
Поскольку Fn − амплитуда n-ой гармоники, то Fn / √2 − действующее значение гармоники. Таким образом, полученное выражение показывает, что действующее значение периодической несинусоидальной функции равно корню квадратному из суммы квадратов действующих значений гармоник и квадрата постоянной слагающей.
Например если, несинусоидальный ток выражается формулой:
 |
то среднеквадратичное значение тока равно:
 |
Все приведённые выше соотношения используются при вычислении в тестерах измеряющих ИСКЗ, в цепях измерения тока ИБП, в анализаторах сети и в др. оборудовании.
Истинное среднеквадратичное значение (ИСКЗ), True Root-Mean-Square (TRMS)
Большинство простых тестеров не могут точно измерять среднеквадратичное значение несинусоидального сигнала (то есть сигнала с большими гармоническими искажениями, например, прямоугольной формы). Они правильно определяют СКЗ напряжения только для синусоидальных сигналов. Если таким прибором измерить СКЗ напряжения прямоугольной формы, то показание будет ошибочным. Причина ошибки – обычные тестеры при вычислении учитывают основную гармонику (для обычной сети – 50 Гц), но не берут в расчет высшие гармоники сигнала.
Для решения данной проблемы существуют особые приборы, точно измеряющие СКЗ с учётом высших гармоник (обычно до 30-50 гармоник). Они маркируются символом TRMS или ИСКЗ (true root-mean-square) – истинное среднеквадратичное значение, True RMS, истинное СКЗ.
Так, например, обычный тестер может измерить с ошибкой напряжение на выходе ИБП с аппроксимированной синусоидой, в то время как тестер «APPA 106 TRUE RMS MULTIMETER» измеряет напряжение (СКЗ) правильно.
Замечания
Для синусоидального сигнала, фазное напряжение в сети (нейтраль – фаза, phase voltage) равно:
UСКЗ ф = Uмакс ф / (√2)
Для синусоидального сигнала, линейное напряжение в сети (фаза – фаза, interlinear voltage) равно:
UСКЗ л = Uмакс л / (√2)
Соотношение между фазным и линейным напряжением:
UСКЗ л = UСКЗ ф * √3
Обозначения:
ф – линейное (напряжение)
л – фазное (напряжение)
СКЗ – среднеквадратичное значение
макс – максимальное или амплитудное значение (напряжения)
Примеры:
Фазному напряжению 220 В соответствует линейное напряжение 380 В
Фазному напряжению 230 В соответствует линейное напряжение 400 В
Фазному напряжению 240 В соответствует линейное напряжение 415 В
Фазное напряжение:
Напряжение в сети 220 В (СКЗ), - амплитудное значение напряжения около ±310 В
Напряжение в сети 230 В (СКЗ), - амплитудное значение напряжения около ±325 В
Напряжение в сети 240 В (СКЗ), - амплитудное значение напряжения около ±340 В
Линейное напряжение:
Напряжение в сети 380 В (СКЗ), - амплитудное значение напряжения около ±537 В
Напряжение в сети 400 В (СКЗ), - амплитудное значение напряжения около ±565 В
Напряжение в сети 415 В (СКЗ), - амплитудное значение напряжения около ±587 В
Ниже приведён обычный пример фазных напряжений в 3-фазной сети:
 |
Г.И. Атабеков Основы Теории Цепей с.176, 434 с.
Переменные напряжения и токи могут характеризоваться различными показателями. Например, для переменное периодическое напряжение произвольной формы u (t ), помимо амплитудных значений может характеризоваться:
- средним значением (постоянной составляющей)
- средневыпрямленным значением
- эффективным или действующим значением
Чаще всего, о действии переменного напряжения или тока судят по средней за период мощности, разогревающей активное сопротивление R по которому проходит переменный ток (или на которое подается переменное напряжение). Процесс нагрева инерционный и обычно его время намного больше периода T переменного напряжения или тока. В связи с этим принято пользоваться действующим значением синусоидального напряжения и тока. В этом случае:
Отсюда ясно, что для измерения действующего значения синусоидального напряжения или тока достаточно измерить их амплитудное значение и поделить на√2 =1.414 (либо умножить на 0.707).
Вольтметры и амперметры переменного тока часто служат для измерения уровней переменного напряжения и тока несинусоидальной формы . Теоретически такие сигналы могут быть представлены рядом Фурье, состоящим из суммы постоянной составляющей сигнала, первой его гармоники и суммы высших гармоник. Для линейных цепей в силу принципа суперпозиции мощность несинусоидального сигнала определяется мощностью всех его составляющих. Она зависит от состава гармоник сигнала, определяемого формой сигнала.
Как правило, независимо от метода измерений они обычно градуируются в эффективных значениях синусоидального переменного напряжения или тока. Обычно в этом случае с помощью двухполупериодного выпрямителя напряжения или токи выпрямляются и возможно измерение их средневыпрямленного напряжения (часто его называют просто средним, но это не совсем точно - см. выше). Отклонение формы переменного напряжения от синусоидальной принято учитывать коэффициентом формы:
k ф
= U д /U ср
Для прямоугольного сигнала (меандра) k Ф =1, а для синусоидального k Ф =π/2√2=1.1107. Такое различие вызывает большую разницу показаний даже в этих простых случаях.
Ныне широкое применение получили персональные компьютеры, сотовые телефоны с импульсным режимом работы передатчиков, импульсные и резонансные преобразователи напряжения и источники питания, электроприводы с регулируемой скоростью и другое оборудование, потребляющее токи в виде кратковременных импульсов или отрезков синусоиды. При этом среднеквадратическое значение сигналов должно учитывать все гармоники его спектра. В этом случае говорят, что оно является истинным среднеквадратическим значением (TrueRMS или TRMS ).
К сожалению, при измерениях напряжений и токов с различными, отличными от синусоидальных, временными зависимостями возникают большие проблемы из-за нарушения соотношений между средневыпрямленными или амплитудными значениями переменного напряжения или тока и их действующими значениями. Обычные измерители напряжений и токов с усредненными показаниями в этом случае дают недопустимо большую погрешность см. рис. Упрощенное измерение действующего значения токов порою может дать занижение до 50% истинных результатов.
Рис. 1. Сравнение различных видов измерения меняющихся напряжений и токов
Не знающий этого пользователь может долго удивляться, почему предохранитель в устройстве на ток 10 А регулярно сгорает, хотя по показаниям амперметра или обычного мультиметра ток составляет допустимую величину в 10 А. При отклонении кривой измеряемого напряжения или тока от идеальной синусоидальной формы уточнение с помощью коэффициента 1,1107≈1.1 становится недопустимым. По этой причине измерители с усредненными показаниями зачастую дают неверные результаты при измерении токов в современных силовых сетях. В связи с этим были созданы приборы, измеряющие действительно истинное среднеквадратическое значение переменного напряжения и тока любой формы, которое определяется по нагреву линейного резистора, подключенного к измеряемому напряжению.
В наше время современные мультиметры, измеряющие истинное среднеквадратическое значение переменного напряжения или тока (не обязательно синусоидальных), обычно помечаются лейбом True RMS. В таких измерителях используются более совершенные схемы измерения, нередко со средствами микропроцессорного контроля и коррекции. Это позволило существенно повысить точность измерения и уменьшить габариты и массу приборов.