привет всем. кто знает 30 миллиампер, это сколько вольт?
Миллиамперы — это ток. А вольты — напряжение. Вопрос всё равно что 1кг — это сколько метров?
30 миллиампер могут превратится в вольты только если разделить мощность на ток: Р = I*U
Нельзя сравнивать большой каменный дом и маленького черного таракана — так говорили нам в институте, когда мы задавали на общей физике такие вопросы. Нельзя переводить одну физическую величину в другую.
Жжошь, Никита!! ! Это почти 0,03 ампера .А вольт при этом может быть до фига, но щас не про них, т. к. амперы — это сила тока, а не напряжение в вольтах.
сколько вольт? Ну ведра полтора наверное.. . А ты по фазе мерял или по косинусоиде?
Источник: ядерная физика
Диод. Светодиод. Стабилитрон
Постараюсь объяснить работу с диодами, светодиодами, а также стабилитронами на пальцах. Опытные электронщики могут пропустить статью, поскольку ничего нового для себя не обнаружат. Не буду вдаваться в теорию электронно-дырочной проводимости pn-перехода. Я считаю, что такой подход обучения только запутает начинающих. Это голая теория, почти не имеющая отношения к практике. Впрочем, интересующимся теорией предлагаю эту статью. Всем желающим добро пожаловать под кат.
Это вторая статья из цикла электроники. Рекомендую к прочтению также первую, которая повествует о том, что такое электрический ток и напряжение.
Диод – полупроводниковый прибор, имеющий 2 вывода для подключения. Изготавливается, упрощенно говоря, путем соединения 2х полупроводников с разным типом примеси, их называют донорной и акцепторной, n и p соответственно, поэтому диод содержит внутри pn-переход. Выводы, обычно состоящие из луженой меди, называют анод (А) и катод (К). Эти термины пошли еще со времен электронных ламп и используются в письменном виде, для обозначения направленности диода. Гораздо проще графическое обозначение. Названия выводов диода запомнятся сами собой при применении на практике.
Как я уже писал, мы не будем использовать теорию электронно-дырочной проводимости диода. Просто инкапсулируем эту теорию до черного ящика с двумя зажимами для подключения. Примерно так же программисты инкапсулируют работу со сторонними библиотеками, не вдаваясь в е… подробности их работы. Или, например, когда, пользуясь пылесосом, мы не вдаёмся в подробности, как он устроен внутри, он просто работает и нам важно одно из свойств пылесоса – сосать пыль.
Рассмотрим свойства диода, самые очевидные:
- От анода к катоду, такое направление называется прямым, диод пропускает ток.
- От катода к аноду, в обратном направлении, диод ток не пропускает. (Вообще-то нет. Но об этом позже.)
- При протекании тока, в прямом направлении, на диоде падает некоторое напряжение.
Возможно эти свойства вам и так хорошо известны. Но есть некоторые дополнения. Что же считать прямым, а что обратным направлением? Прямым называют такое включение, когда на аноде напряжение больше, чем на катоде. Обратное, наоборот. Прямое и обратное включение – это условность. В реальных схемах напряжение на одном и том же диоде может меняться с прямого на обратное и наоборот.
Кремниевый диод начинает пропускать хоть какой-либо значимый ток только тогда, когда на аноде напряжение будет больше примерно на 0,65 В, чем на катоде. Нет, не так. При протекании хоть какого-либо тока, на диоде образуется падение напряжения, примерно равное 0,65 В и выше.
Напряжение 0,65 В – называют прямым падением напряжения на pn-переходе. Это лишь примерная средняя величина, она зависит от тока, температуры кристалла и технологии изготовления диода. При изменении протекающего тока, она изменяется нелинейно. Чтобы как-то обозначить эту нелинейность графически, производители снимают вольтамперные характеристики диода. В мощных высоковольтных диодах падение напряжения может быть больше в 2, 3 и т.д. раза. Это означает, что внутри диода включено несколько pn-переходов последовательно.
Для определения падения напряжения можно использовать вольтамперную характеристику (ВАХ) диода в виде графика. Иногда эти графики приводятся в дата-листах (datasheets) на реальные модели диода, но чаще их нет. На первом мне попавшемся графике ниже приведены ВАХ КД243А, хотя это не важно, они все примерно похожи.
На графике Uпр – это прямое падение напряжения на диоде. Iпр – протекающий через диод ток. График показывает какое падение напряжения на диоде будет, при протекании n-го тока. Но чаще всего в даталистах не показываются реальные ВАХ, а приводится прямое падение напряжения, указанное при определенном токе. В английской литературе падение напряжения обозначается как forward voltage.
Как применять
Падение напряжения на диоде – для нас плохая характеристика, поскольку это напряжение не совершает полезной работы и рассеивается в виде тепла на корпусе диода. Чем меньше падение, тем лучше. Обычно падение напряжения на диоде определяют исходя из тока, протекающего через диод. Например, включим диод последовательно с нагрузкой. По сути это будет защита схемы от переплюсовки, на случай, если блок питания отсоединяемый. На рисунке ниже в качестве защищаемой схемы взят резистор 47 Ом, хотя в реальности это может быть все, что угодно, например, участок большой схемы. В качестве блока питания – батарея на 12 В.
Допустим, нагрузка без диода потребляет 255 мА. В данном случае это можно посчитать по закону Ома: I= U / R = 12 / 47 = 0,255 А или 255 мА. Хотя обычно потребление сферической схемы в вакууме уже известно, хотя бы по максимальным характеристикам блока питания. Найдем на графике ВАХ, указанный выше, падение напряжения для диода КД243А при 0,255 А протекающего тока, при 25 градусах. Оно равно примерно 0,75 В. Эти 0,75 В упадут на диоде, и для питания схемы останется 12 — 0,75 = 11,25 В — иногда может и не хватить. Как бонус, можно найти мощность, в виде тепла и потерь выделяющуюся на диоде по формуле P = I * U = 0,75 * 0,255 = 0,19 Вт, где I и U – ток через диод и падение напряжения на диоде.
Что же делать, когда график ВАХ недоступен? Например, для популярного диода 1n4007 указано только прямое напряжения forward voltage 1 В при токе 1 А. Нужно и использовать это значение, либо измерить реальное падение. А если для какого-либо диода это значение не указано, то сойдет среднее 0,65 В. В реальности проще это падение напряжения измерить вольтметром в схеме, чем выискивать в графиках. Думаю, не надо объяснять, что вольтметр должен быть включен на постоянное напряжение, если через диод течет постоянный ток, а щупы должны касаться анода и катода диода.
Немного про другие характеристики
В предыдущем примере, если перевернуть батарейку, я имею ввиду поменять полярность, см. нижний рисунок, ток не потечет и падение напряжения на диоде в худшем случае составит 12 В — напряжение батареи. Главное, чтобы это напряжение не превышало напряжение пробоя нашего диода, оно же обратное напряжение, оно же breakdown voltage. А также важно еще одно условие: ток в прямом направлении через диод не превышал номинальный ток диода, он же forward current. Это два основных параметра по которых выбирается диод: прямой ток и обратное напряжение.
Иногда в даталистах также указывается рассеиваемая мощность диодом или номинальная мощность (power dissipation). Если она указана, то ее нельзя превышать. Как ее посчитать, мы уже разобрались на предыдущем примере. Но если мощность не указана, тогда надо ориентироваться по току.
Говорят, что в обратном направлении ток через диод не течет, ну или почти не потечет. На самом деле через него протекает ток утечки, reverse current в английской литературе. Этот ток очень маленький, от нескольких наноампер у маломощных диодов до нескольких сот микроампер, у мощных. Также этот ток зависит от температуры и приложенного напряжения. В большинстве случаем ток утечки не играет никакой роли, например, в как в предыдущем примере, но, когда вы будете работать с наноамперами и поставите какой-либо защитный диод на входе операционного усилителя, тогда может случиться ой… Схема поведет себя совсем не так, как задумывалась.
У диодов так же есть некоторая маленькая паразитная емкость capacitance. Т.е., по сути, это конденсатор, параллельно включенный с диодом. Эту емкость надо учитывать при быстрых процессах при работе диода в схеме с десятками-сотнями мегагерц.
Также несколько слов по поводу термина «номинал». Обычно номинальные ток и напряжение обозначают, что при превышении этих параметров производитель не гарантирует работу изделия, если не сказано другое. И это для всех электронных компонентов, а не только для диода.
Что еще можно сделать
Применений диодов существует множество. Разработчики-радиоэлектронщики обычно выдумывают свои схемы из кусочков других схем, так называемых строительных кирпичиков. Вот несколько вариантов.
Например, схема защиты цифровых или аналоговых входов от перенапряжения:
Диоды в этой схеме при нормальной работе не пропускают ток. Только ток утечки. Но когда по входу возникает перенапряжение с положительной полуволной, т.е. напряжение входа становится больше чем Uпит плюс прямое падение напряжения на диоде, то верхний диод открывается и вход замыкается на шину питания. Если возникает отрицательная полуволна напряжения, то открывается нижний диод и вход замыкается на землю. В этой схеме, кстати, чем меньше утечки и емкость у диодов, тем лучше. Такие схемы защиты уже, как правило, стоят во всех современных цифровых микросхемах внутри кристалла. А внешними мощными сборками TVS-диодов защищают, например, USB порты на материнских платах.
Также из диодов можно собрать выпрямитель. Это очень распространённый тип схем и вряд ли кто-то из читателей про них не слышал. Выпрямители бывают однополупериодные, двухполупериодные и мостовые. С однополупериодным выпрямителем мы уже познакомились в нашем самом первом многострадальном примере, когда рассматривали защиту от переплюсовки. Никакими особыми плюсами не обладает, кроме плюса на батарейке. Один из самых важных минусов, который ограничивает применение схемы однополупериодного выпрямителя на практике: схема работает только с положительной полуволной напряжения. Отрицательное напряжение напрочь отсекает и ток при этом не течет. «Ну и что?», скажете вы, «Такой мощности мне будет достаточно!». Но нет, если такой выпрямитель стоит после трансформатора, то ток будет протекать только в одну сторону через обмотки трансформатора и, таким образом, трансформаторное железо будет дополнительно подмагничиваться. Трансформатор может войти в насыщение и греться намного больше положенного.
Двухполупериодные выпрямители этого недостатка лишены, но им необходим средний вывод обмотки трансформатора. Здесь при положительной полярности переменного напряжения открыт верхний диод, а при отрицательной – нижний. КПД трансформатора используется не полностью.
Мостовые схемы лишены обоих недостатков. Но теперь на пути тока включены два диода в любой момент времени: прямой диод и обратный. Падение напряжения на диодах удваивается и составляет не 0,65-1В, а в среднем 1,3-2В. С учетом этого падения считается выпрямленное напряжение.
Например, нам надо получить 18 вольт выпрямленного напряжения, какой трансформатор для этого выбрать? 18 вольт плюс падение на диодах, возьмем среднее 1,4 В, равно 19,4 В. Мы знаем из предыдущей статьи, что амплитудное значение переменного напряжения в корень из 2 раз больше его действующего значения. Поэтому во вторичной цепи трансформатора переменное действующее напряжение равно 19,4 / 1,41 = 13,75В. С учетом того, что напряжение в сети может гулять на 10%, а также под нагрузкой напряжение немного просядет, выберем трансформатор 230/15 В.
Мощность требуемого нам трансформатора можно посчитать от тока нагрузки. Например, мы собираемся подключать к трансформатору нагрузку в один ампер. Это если с запасом. Всегда оставляйте небольшой запас, в 20-40%. Просто по формуле мощности можно найти P = U * I = 15 * 1 = 15 ВА, где U и I – напряжение и ток вторичной обмотки. Если вторичных обмоток несколько, то их мощности складываются. Плюс потери на трансформацию, плюс запас, поэтому выберем трансформатор 20-40 ВА. Хотя часто трансформаторы продаются с указанием тока вторичных обмоток, но проверить по габаритной мощности не помешает.
После выпрямительного моста необходим сглаживающий конденсатор, на рисунке не показан. Не забывайте про него! Есть умные формулы по расчету этого конденсатора в зависимости от количества пульсаций, но порекомендую такое правило: ставить конденсатор 10000мкФ на один ампер потребления тока. Вольтаж конденсатора не меньше, чем выпрямленное без нагрузки напряжение. В данном примере можно взять конденсатор с номиналом 25В.
Диоды в этой схеме выберем на ток >=1А и обратное напряжение, с запасом, больше 19,4 В, например, 50-1000 В. Можно применить диоды Шоттки. Это те же диоды, только с очень маленьким падением напряжения, которое часто составляет десятки милливольт. Но недостаток диодов Шоттки – их не выпускают на более-менее высокие напряжения, больше 100В. Точнее с недавнего времени выпускают, но их стоимость заоблачная, а плюсы уже не так очевидны.
Светодиод
Внутри устроен совсем по другому, чем диод, но имеет те же самые свойства. Только еще и светится при протекании тока в прямом направлении.
Все отличие от диода в некоторых характеристиках. Самое важное – прямое падение напряжения. Оно гораздо больше, чем 0,65 В у обычного диода и зависит в основном от цвета светодиода. Начиная от красного, падение напряжения которого составляет в среднем 1,8 В, и заканчивая белым или синим светодиодом, падение у которых около 3,5 В. Впрочем, у невидимого спектра эти значения шире.
По сути падение напряжения здесь – минимальное напряжение зажигания диода. При меньшем напряжении, у источника питания, тока не будет и диод просто не загорится. У мощных осветительных светодиодов падение напряжения может составлять десятки вольт, но это значит лишь, что внутри кристалла много последовательно-параллельных сборок диодов.
Но сейчас поговорим об индикаторных светодиодах, как наиболее простых. Их выпускают в различных корпусах, наиболее часто в полуокруглых, диаметром 3, 5, 10 мм.
Любой диод светится в зависимости от протекающего тока. По сути это токовый прибор. Падение напряжения получается автоматически. Ток мы задаем сами. Современные индикаторные диоды более-менее начинают светиться при токе 1 мА, а при 10 мА уже выжигают глаза. Для мощных осветительных диодов надо смотреть документацию.
Применение светодиода
Имея лишь соответствующий резистор можно задать нужный ток через диод. Конечно, понадобится еще и блок питания постоянного напряжения, например, батарейка 4,5 В или любой другой БП.
Например, зададим ток 1мА через красный светодиод с падением напряжения 1,8 В.
На схеме показаны узловые потенциалы, т.е. напряжения относительно нуля. В каком направлении включать светодиод нам подскажет лучше всего мультиметр в режиме прозвонки, поскольку иногда попадаются напрочь китайские светодиоды с перепутанными ногами. При касании щупов мультиметра, в правильном направлении, светодиод должен слабо светиться.
Поскольку применен красный светодиод, то на резисторе упадет 4,5 — 1,8 = 2,7В. Это известно по второму закону Кирхгофа: сумма падений напряжения на последовательных участках схемы равно ЭДС батарейки, т.е. 2,7 + 1,8 = 4,5В. Чтобы ограничить ток в 1мА, резистор по закону Ома должен обладать сопротивлением R = U / I = 2,7 / 0,001 = 2700 Ом, где U и I – напряжение на резисторе и необходимый нам ток. Не забываем переводить величины в единицы СИ, в амперы и вольты. Поскольку выпускаемые номиналы сопротивлений стандартизованы выберем ближайший стандартный номинал 3,3кОм. Конечно, при этом ток изменится и его можно пересчитать по закону Ома I = U / R. Но зачастую это не принципиально.
В этом примере ток, отдаваемый батарейкой, мал, так что внутренним сопротивлением батареи можно пренебречь.
С осветительными светодиодами все тоже самое, только токи и напряжения выше. Но иногда им уже не требуется резистор, надо смотреть документацию.
Что-то еще про светодиод
По сути, светить – это основное назначение светодиода. Но есть и другое применение. Например, светодиод может выступать в качестве источника опорного напряжения. Они необходимы, например, для получения источников тока. В качестве источников опорного напряжения, как менее шумные, применяют красные светодиоды. Их включают в схему так же, как и в предыдущем примере. Поскольку напряжение батарейки относительно постоянное, ток через резистор и светодиод тоже постоянный, поэтому падение напряжения остается постоянным. От анода светодиода, где 1,8В, делается отвод и используется это опорное напряжение в других участках схемы.
Для более надежной стабилизации тока на светодиоде, при пульсирующем напряжении источника питания, вместо резистора в схему ставят источник тока. Но источники тока и источники опорного напряжения – это тема еще одной статьи. Возможно, когда-нибудь я ее напишу.
Стабилитрон
В английской литературе стабилитрон называется Zener diode. Все тоже самое, что и диод, в прямом включении. Но сейчас поговорим только про обратное включение. В обратном включении под действием определенного напряжения на стабилитроне возникает обратимый пробой, т.е. начинает течь ток. Этот пробой полностью штатный и рабочий режим стабилитрона, в отличие от диода, где при достижении номинального обратного напряжения диод просто выходил из строя. При этом, ток через стабилитрон в режиме пробоя может меняться, а падение напряжение на стабилитроне остается практически неизменным.
Что нам это дает? По сути это маломощный стабилизатор напряжения. Стабилитрон имеет все те же характеристики, что и диод, плюс добавляется так же напряжение стабилизации Uст или nominal zener voltage. Оно указывается при определенном токе стабилизации Iст или test current. Также в документации на стабилитроны указываются минимальный и максимальный ток стабилизации. При изменении тока от минимального до максимального, напряжение стабилизации несколько плавает, но незначительно. См. вольт-амперные характеристики.
Рабочая зона стабилитрона обозначена зеленым цветом. На рисунке видно, что напряжение на рабочей зоне практически неизменно, при широком диапазоне изменения тока через стабилитрон.
Чтобы выйти на рабочую зону, нам надо установить ток стабилитрона между [Iст. min – Iст. max] с помощью резистора точно так же, как это делалось в примере со светодиодом (кстати, можно также с помощью источника тока). Только, в отличие от светодиода, стабилитрон включен в обратном направлении.
При меньшем токе, чем Iст. min стабилитрон не откроется, а при большем, чем Iст. max – возникнет необратимый тепловой пробой, т.е. стабилитрон просто сгорит.
Расчёт стабилитрона
Рассмотрим на примере нашего рассчитанного трансформаторного БП. У нас есть блок питания, выдающий минимум 18 В (по сути там больше, из-за трансформатора 230/15 В, лучше мерить в реальной схеме, но суть сейчас не в этом), способный отдавать ток 1 А. Нужно запитать нагрузку с максимальным потреблением 50 мА стабилизированным напряжением 15 В (например, пусть это будет какой-нибудь абстрактный операционный усилитель – ОУ, у них примерно такое потребление).
Такая слабая нагрузка выбрана неспроста. Стабилитроны довольно маломощные стабилизаторы. Они должны проектироваться так, чтобы через них мог проходить без перегрева весь ток нагрузки плюс минимальный ток стабилизации Iст. min. Это необходимо, потому что ток после резистора R1 делится между стабилитроном и нагрузкой. В нагрузке ток может быть непостоянным, либо нагрузка может выключаться из схемы совсем. По сути это параллельный стабилизатор, т.е. весь ток, который не уйдет в нагрузку, примет на себя стабилитрон. Это как первый закон Кирхгофа I = I1 + I2, только здесь I = Iнагр + Iст. min.
Итак, выберем стабилитрон с напряжением стабилизации 15 В. Для установки тока через стабилитрон всегда необходим резистор (или источник тока). На резисторе R1 упадет 18 – 15 = 3 В. Через резистор R1 будет протекать ток Iнагр. + Iст. min. Примем Iст. min = 5 мА, это примерно достаточный ток для всех стабилитронов с напряжением стабилизации до 100 В. Выше 100 В можно принимать 1мА и меньше. Можно взять Iст. min и больше, но это только будет бесполезно греть стабилитрон.
Итак, через R1 течет Ir1 = Iнагр. + Iст. min = 50 + 5 = 55 мА. По закону Ома находим сопротивление R1 = U / I = 3 / 0,055 = 54,5 Ом, где U и I – напряжение на резисторе и ток через резистор. Выберем из ближайшего стандартного ряда сопротивление 47 Ом, будет чуть больше ток через стабилитрон, но ничего страшного. Его даже можно посчитать, общий ток: Ir1 = U / R = 3 / 47 = 0,063А, далее минимальный ток стабилитрона: 63 — 50 = 13 мА. Мощность резистора R1: P = U * I = 3 * 0,063 = 0,189 Вт. Выберем стандартный резистор на 0,5 Вт. Советую, кстати, не превышать мощность резисторов примерно Pmax/2, дольше проживут.
На стабилитроне тоже рассеивается мощность в виде тепла, при этом в самом худшем случае она будет равна P = Uст * (Iнагр + Iст.) = 15 * (0,050 + 0,013) = 0,945 Вт. Стабилитроны выпускают на разную мощность, ближайшая 1Вт, но тогда температура корпуса при потреблении около 1Вт будет где-то 125 градусов С, лучше взять с запасом, на 3 Вт. Стабилитроны выпускают на 0,25, 0,5, 1, 3, 5 Вт и т.д.
Первый же запрос в гугле «стабилитрон 3Вт 15В» выдал 1N5929BG. Далее ищем «datasheet 1N5929BG». По даташиту у него минимальный ток стабилизации 0,25 мА, что меньше 13 мА, а максимальный ток 100 мА, что больше 63 мА, т.е. укладывается в его рабочий режим, поэтому он нам подходит.
В общем-то, это весь расчёт. Да, стабилизатор это неидеальный, внутреннее сопротивление у него не нулевое, но он простой и дешевый и работает гарантировано в указанном диапазоне токов. А также поскольку это параллельный стабилизатор, то ток блока питания будет постоянным. Более мощные стабилизаторы можно получить, умощнив стабилитрон транзистором, но это уже тема следующей статьи, про транзисторы.
Проверить стабилитрон на пробой обычным мультиметром, как правило, нельзя. При более-менее высоковольтном стабилитроне просто не хватит напряжения на щупах. Единственное, что удастся сделать, это прозвонить его на наличие обычной диодной проводимости в прямом направлении. Но это косвенно гарантирует работоспособность прибора.
Еще стабилитроны можно использовать как источники опорного напряжения, но они шумные. Для этих целей выпускают специальные малошумящие стабилитроны, но их цена в моем понимании зашкаливает за кусочек кремния, лучше немного добавить и купить интегральный источник с лучшими параметрами.
Также существует много полупроводниковых приборов, похожих на диод: тиристор (управляемый диод), симистор (симметричный тиристор), динистор (открываемый импульсно только по достижении определенного напряжения), варикап (с изменяемой емкостью), что-то еще. Первые вам понадобятся в силовой электронике при постройки управляемых выпрямителей или регуляторов активной нагрузки. А с последними я уже лет 10 не сталкивался, поэтому оставляю эту тему для самостоятельного чтения в вики, хотя бы про тиристор.
- Схемотехника
- Физика
- Электроника для начинающих
30ма сколько это в омах
Оборудование / Электроинструмент, электрика и онлайн калькуляторы / Расчёт шунтирующего сопротивления амперметра. Супер онлайн калькулятор.
Для контроля величины тока применяется прибор называемый амперметром. Из практики могу сказать, что не всегда под рукой оказывается прибор с нужным диапазоном измерения. Как правило, диапазон либо мал, либо велик. Здесь мы разберем, как изменить рабочий диапазон амперметра. Амперметры на большие токи от 20 ампер и выше имеют в своём составе внешний шунтирующий резистор. Он подключается параллельно амперметру. На рисунке 1 приведена схема включения амперметра с шунтирующем резистором.
В качестве примера в экспериментах будет использован амперметр M367 со шкалой до 150 ампер, соответственно при таком токе амперметр используется с внешним шунтирующим сопротивлением.
Если убрать шунтирующий резистор, то амперметр станет миллиамперметром с максимальным током отклонения стрелки 30 мА (далее будет пояснение, откуда это значение взялось). Таким образом, используя разные шунтирующие сопротивления можно сделать амперметр практически с любым диапазоном измерения.
Рассмотрим подробнее имеющийся измерительный прибор. Из его маркировок можно узнать следующее. Маркировка в верхнем правом углу (цифра 1 на изображении). Модель измерительной головки М367. Сделан на краснодарском заводе измерительных приборов (это можно определить по ромбику с буковками ЗИП). Год выпуска 1973. Серийный номер 165266.
Маркировка в нижнем левом углу (цифра 2 на изображении). Слева на право. Прибор предназначен для измерения постоянного тока. Магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой. Напряжение между корпусом и мангнитоэлектрической системой не должно превышать 2 КВ. Рабочее положение шкалы прибора вертикальное. Класс точности прибора в процентах 1,5. ГОСТ8711-60. Измерительная головка рассчитана на измерения силы тока до 150 ампер с использованием внешнего шунтирующего сопротивления рассчитанного на падение на нём напряжения номиналом в 75 милливольт.
Итак, это максимум что удалось узнать из маркировки амперметра. Теперь перейдём к расчетам. Сопротивление шунта определяется по формуле:
где :
Rш — сопротивление шунтирующего резистора;
Rприб — внутреннее сопротивление амперметра;
Iприб — максимально измеримый ток амперметром без шунта;
Iраб — максимально измеримый ток с шунтом (требуемое значение)
Если все данные для расчёта имеются, то можно приступать к самому расчёту. Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором ниже:
В нашем случае из формулы видно, что данных не достаточно. Нам известен только максимальный измеряемый ток с шунтом. То есть, то, что мы хотим видеть в случае максимального отклонения стрелки амперметра.
Из маркировки прибора удалось узнать падение напряжения на шунтирующем сопротивлении. И это уже что-то. Из этого параметра ясно, что при подаче на прибор напряжения номиналом 0,075 вольт (75мВ) стрелка отклониться до крайнего значения на шкале 150 ампер. Таким образом, получается, что максимальное отклонение стрелки прибора достигается подачей напряжения 75 мВ. Вроде как данных для расчета по-прежнему не хватает. Необходимо узнать сопротивление прибора и ток, при котором стрелка откланяется до максимального значения без шунтирующего резистора. Далее предлагаю несколько способов для определения нужных параметров и решения задачи.
Способ первый. При помощи блока питания выясняем максимальное отклонение стрелки по току и напряжению без шунта. В нашем случае напряжение уже известно. Его замерять не будем. Измеряем ток и отклонение стрелки. Так как блока питания под рукой не оказалось, то пришлось воспользоваться очень разряженой батарейкой типа АА. Ток, который батарейка могла ещё отдать, составил 12 мА (по показаниям мультиметра). При этом токе стрелка прибора отклонилась до значения на циферблате 60А. Далее определяем цену деления и рассчитываем полное (максимальное) отклонение стрелки. Поскольку шкала циферблата амперметра размечена равномерно, то не составит труда узнать (рассчитать) ток максимального отклонения стрелки.
Цена деления прибора рассчитывается по формуле:
где:
х1 – меньшее значение,
х2 – большее значение,
n – количество промежутков (отрезков) между значениями
Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором ниже:
Расчёт показал, что цена деления прибора штатной шкалы составляет 5 ампер. При токе 12 мА стрелка отклонялась до показания 60А. Таким образом, цена одного деления без шунта составляет 1 мА. Всего делений 30, соответственно максимальное отклонение стрелки до значения 150А без шунта составляет 30 мА.
Далее при помощи закона Ома находим сопротивление прибора. 0,075/0,03=2,5 Ом
Расчёт:
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(10-0,03)=0,00752 Ом для шкалы 10А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(5-0,03)=0,01509 Ом для шкалы 5А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,5*0,03/(3-0,03)=0,02525 Ом для шкалы 3А мах
Для упрощения можно воспользоваться онлайн калькулятором расчёта сопротивления шунтирующего сопротивления выше.
Второй вариант. При помощи прецизионного мультиметра замеряем сопротивление амперметра и далее при помощи закона Ома (зная напряжение максимального отклонения стрелки) находим ток максимального отклонения стрелки. Измерения выполнялись прецизионными мультиметрами Mastech MS8218 и Uni-t UT71E. При измерении сопротивления амперметра значение составило 2,50-2,52 Ом прибором UT71E и 2,52-2,53 прибором MS8218.
Формула для расчёта тока отклонения стрелки до максимального значения:
Для упрощения вычислений максимального тока отклонения стрелки амперметра можно воспользоваться калькулятором ниже:
Далее, как и в первом варианте выполняем расчёт сопротивления шунтирующего резистора (калькулятор выше). Для расчёта было принято среднее показание измеренного сопротивления амперметра двумя мультиметрами Rприб = 2,52Ом
Расчёт:
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(10-0,02976)=0,00752 Ом для шкалы 10А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(5-0,02976)=0,01508 Ом для шкалы 5А мах
Rш=Rприб*Iприб/(Iраб-Iприб)=2,52*0,02976/(3-0,02976)=0,02524 Ом для шкалы 3А мах
Если сравнить расчёты двух методик между собой, то получились совпадение данных до четвёртого знака после запятой, а в некоторых случаях даже до пяти знаков.
О тонкостях изготовления шунтирующего сопротивления расскажу в следующей статье: Как сделать шунт (шунтирующий резистор) для амперметра. Самый простой метод подбора.
Как проверить (прозвонить) ТЭН?
Приветствую вас, уважаемые читатели сайта elektrik-sam.info!
В этой статье мы подробно рассмотрим, как своими руками можно проверить исправность ТЭНа — нагревательного элемента.
В настоящее время в быту широко применяются водонагревательные приборы. Это — стиральные машины, электрочайники , электроплиты, бойлеры, и другие приборы.
Во всех этих приборах нагрев воды происходит при помощи ТЭНа — трубчатого электронагревателя.
Внутри ТЭНа находится проволочная спираль с высоким удельным электрическим сопротивлением, которая при прохождении по ней электрического тока нагревается.
Пространство между спиралью и корпусом ТЭНа заполнено электроизоляционным наполнителем с высокой теплопроводностью, который хорошо проводит тепло.
Когда электронагревательные приборы перестают нагревать воду, чаще всего виной этому — выход из строя ТЭНа.
Итак, как проверить ТЭН?
1. Перед проверкой необходимо рассчитать сопротивление ТЭНа. Для этого необходимо знать его мощность. Она обычно указывается на корпусе прибора и в паспорте к нему.
Зная мощность, рассчитываем ток, протекающий через ТЭН — это отношение мощности к напряжению электросети (220В):
I=P/U, Ампер.
После расчета тока, определяем сопротивление: отношение напряжения (220В) к току:
R=U/I, Ом.
Либо же можно сразу рассчитать сопротивление по следующей формуле:
R=U²/P, Ом.
Предположим, что у нас ТЭН мощностью 2000 Вт (2 кВт), напряжение питающей сети 220В, подставляя эти значения в формулу, получим:
Т.е. напряжение подставляем в Вольтах, мощность в Ваттах — сопротивление получаем в Омах.
2. Теперь приступаем непосредственно к проверке ТЭНа мультиметром (тестером).
Перед проведением измерений необходимо отключить электроприбор от питающей электросети и отсоединить провода от разъемов ТЭНа.
Переводим мультиметр в режим измерения сопротивления с диапазоном 200 Ом.
Касаемся щупами мультиметра к клеммам ТЭНа:
— если ТЭН исправен, то прибор должен показывать сопротивление, близкое к расчетному.
— если показывает ноль — значит замыкание внутри ТЭНа и его надо заменить.
— если показывает 1 (единицу) — обрыв ТЭНа и тоже замена (стрелочный тестер покажет ∞).
3. После этого проверяем пробой ТЭНа на корпус.
Переключатель прибора переводим в режим прозвонки «зуммер». Один щуп прибора подключаем к выводу ТЭНа, второй к корпусу ТЭНа (можно к клемме подключения заземления на ТЭНе).
Если пробоя на корпус нет — зуммер мультиметра не должен пищать.
Если зуммер пищит — значит ТЭН имеет пробой на корпус и требует замены.
Таким вот несложным способом можно проверить исправность трубчатого электронагревателя — ТЭНа с помощью мультиметра.
4. Но также возможен случай, когда изоляция ТЭНа со временем начинает портиться и возникает ток утечки на корпус. В этом случае для измерения сопротивления изоляции ТЭНа понадобится мегаомметр.
Если в цепи с ТЭНом установлено УЗО, то в случае ухудшениия или старения изоляции, ток утечки может может достигать величины, достаточной для срабатывания этого УЗО. Как я уже подробно объяснял в курсе по аппаратам защиты, УЗО может начать срабатывать, начиная с половины значения номинального отключающего дифференциального тока:
— от 5 мА для УЗО с уставкой 10 мА;
— от 15 мА для УЗО с уставкой 30 мА.
Мультиметр этого не покажет, поскольку нет короткого замыкания на корпус.
Также вы можете посмотреть, как проверить ТЭН в видеоформате:
Подпишитесь на мой канал на YouTue, и первым получайте доступ к новым видео по электрике.
Если видео было для Вас полезным, не забудьте нажать НРАВИТСЯ.
Также рекомендую прочитать:
« Предыдущая запись
Проходные выключатели схема без ответвительной коробки
Следующая запись »
Как выбрать квартирный электрощит
Что еще почитать?
все понятно, кроме замыкание внутри тена когда сопротимвление = 0…обьясните пожалуста ..
Внутри ТЭНа находится проволочная спираль с высоким удельным электрическим сопротивлением, которая при прохождении по ней электрического тока нагревается. Пространство между спиралью и корпусом ТЭНа заполнено электроизоляционным наполнителем с высокой теплопроводностью, который хорошо проводит тепло. Когда ТЭН исправен, его сопротивление должно быть близко к расчетному. Когда происходит замыкание витков спирали ТЭНа, его сопротивление уменьшается и близко к нулю.
Спасибо, всё написано доступным языком.
Пожалуйста!
Благодарю автора за предоставленнные статьи и видеоинструкции. Хотя я и имею инженерное образование, но получал его от такого «препода», который не знал к каким клемам подключить сварочный аппарат, когда он позвал нас сварить ему гаражные ворота. Сейчас вижу, что простые общеизвестные формулы можно и нужно применять на практике, в домашних условиях и не бояться, что замкнешь или напартачишь. Главное получать знания от практиков, и что не маловажно, от таких которые могут доходчиво объяснить, что вопросов не остается.
При прозвонке ТЭНа мультиметр издает короткий писк, сопротивление порядка 400 — 500 Ом, которое стремительно возрастает до бесконечности. При периодической проверке сопротивление стремится к бесконечности. После интервала в 30-4- секунд и более история повторяется (короткий писк при начале измерения и возрастание сопротивления). При работе выбивает УЗО на шнуре водонагревателя и диф. автомат в щите. Произвел разборку, очистил ТЭНы (была ржавчина и накипь) — результата не дало. Что можете посоветовать?
Вы измеряете сопротивление или прозваниваете в режиме зуммера? Похоже, Вам необходимо заменить ТЭН. А выбивает УЗО и с ним диф. на вводе, поскольку у них нет селективности.
если показывает 1 (единицу) — обрыв ТЭНа и тоже замена (стрелочный тестер покажет ∞). Объясните пожалуйста.
Когда спираль ТЭНа перегорает, цепь разрывается и по ней перестает протекать ток. Т.е. в цепи — обрыв.
Мультиметр в этом случае показывает 1 (единицу), а стрелочный тестер — ∞ (бесконечность).
Спасибо автору за доходчивое объяснение. Сам имею вышку по энергетике, только силовым сетям (основная сеть). Практики было мало по эксплуатации электрооборудования. Сейчас понадобилось. И очень благодарен, что все автор разложил по полочкам. Еще раз спасибо.
Пожалуйста, рад, что информация пригодилась!
Д. день такая же проблема как и под №6, только тен выдает 18 Ом. На корпус не звонится, как и должно быть. Но УЗО в щитке и на шнурке сразу вышибает оба при включнии. Ума не приложу при каких условиях такое может быть. Два года без проблем.
Здравствуйте. УЗО срабатывает, если в цепи есть утечка тока. Причина может быть не только в ТЭНе. Влажная среда — смотрите нет ли влаги. Если есть возможность, проверьте мегаометром сопротивление изоляции ТЭНа. При наличии тока утечки УЗО будет срабатывать. Выбивают оба УЗО, т.к. нет селективности по времени,так и будет при наличии утечки — будут выбивать оба, либо вышестоящее. Попробуйте проверить всю эл.цепь бойлера до вилки.
Не поможет, попробуйте заменить ТЭН.
Здравствуйте. Спасибо за статью помогла разобраться в том, что тэн не сгорел, но к сожалению не смог решить проблему с бойлером. Попробую описать проблему и буду рад есть посоветуете где «копать».
Бойлер Timberk с 2-мя тенами каждый по 1Kw. На каждый тэн свой выключатель 1 и 2. При включении 1 все работает… т.е. нагрев идет и поддержание температуры термостатом. Но если включить 2 тэн (даже без 1-го) через 3-4 секунды выбивает УЗО которое стоит на вилке бойлера.
Думал, что сгорел или замкнул тэн… разобрал бойлер, нашел Вашу статью, отключил провода. Без подключенного тэна N2 если включить УЗО не выбивает, но и сопротивление он дает верное и «зуммер» не пищит на корпус тэна… Я в ступоре…может есть идеи куда еще «копать»…. Заранее благодарен.
PS: сам тэн N2 еще из бойлера не вытаскивал.
Попробуйте проверить сопротивление изоляции ТЭНа мегаомметром.
УЗО может начать срабатывать, начиная с половины значения номинального отключающего дифференциального тока:
— от 5 мА для УЗО с уставкой 10 мА;
— от 15 мА для УЗО с уставкой 30 мА.
Спасибо Вам большое. Все дело было утечке через поврежденную изоляцию. На снятом ТЭНе получилось 4.4мА. Вот почему выбивало УЗО с задержкой в 3-4 сек. ТЭН заменил все стало ОК.
Но созрел еще один вопрос. Оригинального ТЭНа я не нашел и купил похожий (но на 1.3 Кв). То, что он немного мощнее это я думаю особо не страшно, быстрее будет греть, но вот в конструкции он отличается.
Попробую объяснить.
Старый ТЭН имеет трубку для термометра выше чем сам нагревательный элемент(НЭ), а новый имеет НЭ длинной как раз как старая трубка для термометра (т.к. он мощнее), а также новый ТЭН имеет 2 трубки для термометра разного диаметра, причем разного 4мм и 6мм. Та которая 4мм выше чем 6мм, но ниже на 1/3 чем в старом ТЭНе, а та которая на 6мм так вообще посередине ТЭНа заканчивается.
Но на старом трубка для термометра была как раз 6мм.
Я все-таки с набольшим усилием затолкал датчик температурный в 4мм канал (который повыше) и провел эксперимент … Включил новый ТЭН один на нагрев 45 градусов …..замерил температуру на выходе она была 50…затем включил еще 1 ТЭН (старый на 1 Кв, но с датчиком температуры выше т.е по факту у меня 2 датчика получается) и установил температуру 55 … после нагрева мерею термометром получается четко 55.
Вот теперь вопросики…
1. Я правильно понимаю, что термостат отключает по любому из сработавших датчиков температуры или он рассчитывает среднее значение?
2.Насколько «неправильно», что на новом ТЭНе я вставил датчик в «узкую» трубку.
3.Когда я достал неисправный ТЭН накипь лежала аккуратно внизу ТЭНа и была «рыхлой», а сам элемент был достаточно чист, но анода на нам не было (хотя место посадочное есть)
В новом тоже есть место для анода, но я его не поставил…
может все же надо было, как думаете (старый ТЭН был медным, а новый нержавейка)?
Вообще конечно пользуемся бойлером очень редко, когда горячую воду на профилактику отключают (макс. 1 мес. в год), но раз уж думаю в бойлер «залез» надо бы разобраться до конца что к чему.
Спасибо заранее за ответы, и что дочитали весь этот «опус» до конца ��
А как проверить пробой тена, если на амперметре нет зуммера?
Тем которым меряют ток в амперах.
Если у вас амперметр, то вы не проверите. Нужен прибор для проверки сопротивления.
Можно проверить стрелочным:
— обрыв будет показывать бесконечность (цепь разорвана);
— пробой на корпус, КЗ покажет ноль.
Здравствуйте Купил бак для нагрева воды.С ТЭНом 2кВт.Включил.ТЭН сразу начал гудеть.Остальное вроде в порядке.Подскажите почему гудит.Гудение похоже на сетевой фон.
Бывает шумит, как в чайнике при нагреве воды. Может быть гудит как трансформатор или дроссель, поскольку внутри ТЭНа проволочная спираль и витки могут издавать гул. Это не есть хорошо, обратитесь в сервис.
Здравствуйте. Измеряю тестером вилку стиральной машины. между 1 жилой и землей на вилке 1 кОм, между той же жилой и землей в розетке приблизительно тоже. Сопротивление непостоянное плавает. Машина еще старая с переключателем без электроники. Автомат 24А перестал держать и темное пятно в районе контакта. Говорит ли это о пробое тэна. Спасибо если ответите, если нет все равно спасибо за ваш труд.
Добрый день. ТЭН проверяйте мультиметром, отключив от него клеммы, тогда результат будет правильным.
На стир.машину устанавливают автомат максимум на 16А при кабеле 2,5 мм2.
Всем привет, вот такая у меня проблема.
Бойлер не греет воду, все проверил, термостаты рабочие, ТЭН на корпус не пробивает, вот только одно непонятно, меряю сопротивление ТЭНа показывает 10.2 МОм, хотя должно быть примерно 31 Ом(по формуле 250 в кв/2000)
Отдельно снимал термостат с ТЭНом включал в розетку на 15 сек, ТЭН нагревается.
В чем может быть проблема.
Заранее благодарен!
Для 2-х киловаттного ТЭНа сопротивление должно быть 220²/2000=24,2 Ом.
Вы измеряете мультиметром? Обычно мультиметр не измеряет МОм.
Если при снятом ТЭНе греет, проверьте всю эл.цепь бойлера, возможно где-то повреждение.
Здравствуйте. Водонагребатель аристон 1.5 квт. С светодиодной индикацией температуры. Сопротивление тена почти правильные 33 ома, накорпус не пробивает , но узо на вилке стандартное сразу выключает систему после включения или сброса .. мегометра нету проверить сопротивление изоляции.
Подскажите, пожалуйста, что ещё проверить или посмотреть.
Автор молодец,спасибо! У меня коротнула проводка из-за эл.чайника. Я вскрыл чайник и проверил ТЭН,поставив мультиметр на ЗУМ и он зазвенел,как при коротком! Я подумал,что ТЭНу кирдык и хотел выбросить,но потом почитал вашу статью и посмотрел видео и попробовал прозвонить,поставив на тестере 200 Ом,он у меня показал 25.6 Ом. По ходу,коротило где-то в реле и я его отключил,кинув на прямую провода на ТЭН. Короче чайник я спас,а релюшка мне и не нужна была! Только до сих пор не пойму,почему при исправном ТЭНе зуммер звенел,как при коротком? Спасибо за полезную статью!
Здравствуйте, Валерий.
Рад, что мои материалы помогли справиться с вашей проблемой.
ТЭН правильно проверять, предварительно отключив его клеммы из общей цепи. Возможно, в вашем случае показывало КЗ из-за неисправного реле и не отключенных клеммах ТЭНа.