Основы электричества
Существует множество приборов для диагностики, с помощью которых можно, например, считывать данные из перечня неисправностей, показывать действительные значения или проводить контроль регулирующих или исполнительных органов. Важнейшим прибором для проведения измерений и контроля в авторемонтной мастерской является тестер. Основным условием для надёжного определения неисправности с помощью тестера является овладение различными измерительными методиками, а также знание паспортных значений различных характеристик и электрических схем проверяемых элементов и систем. Далее мы хотели бы познакомить Вас поближе с основами электричества и различными измерительными методиками.
Напряжение: электрическое напряжение возникает из стремления электронов выровнять разность потенциалов между электрическим зарядом с избытком электронов (потенциал минус) и с недостатком электронов (потенциал плюс) (
Рис. 1). Электрическое напряжение обозначается в формулах буквой
U и имеет единицу измерения вольт (
В).
Ток: электрический ток начинает протекать тогда, когда мы соединим отрицательный полюс с положительным полюсом при помощи проводника. В этом случае ток имеет очень малую продолжительность, так как разность потенциалов выравнивается очень быстро. Для обеспечения продолжительного существования тока необходимо приложить силу, которая будет постоянно двигать ток по электрической цепи. Источником этой силы может быть батарея или генератор. Электрический ток обозначается в формулах буквой
I и имеет единицу измерения ампер (
А).
Сопротивление: сопротивление это следствие противодействия, которое препятствует свободному движению электрического тока. Величина противодействия определяется характеристиками материала, который используется для электрического проводника и характеристиками нагрузки, включённой в электрическую цепь. Электрическое сопротивление обозначается в формулах буквой
R и имеет единицу измерения
ом (
Ом).
Между тремя величинами силой тока, напряжением и электрическим сопротивлением существует закономерная взаимосвязь:
Сила тока тем больше, чем больше напряжение и меньше электрическое сопротивление.
Для расчёта отдельных величин применяется формула, которая названа по имени физика Георга Симона Ома. Закон Ома гласит:
Сила тока = Напряжение / Сопротивление
В виде формулы
I = U / R
Напряжение = Сопротивление × Сила тока
В виде формулы
U = R × I
Сопротивление = Напряжение / Сила тока
В виде формулы
R = U / I
Существуют два простейших вида включения сопротивлений (нагрузки), а именно: последовательное и параллельное.
При последовательном включении два или больше электрических сопротивления (нагрузки) соединены таким образом, что через них протекает один ток (
Рис. 2). При проведении измерений изображённого на рисунке последовательного подключения получаем следующие результаты: величина силы тока
I во всех сопротивлениях одинакова. Сумма падений напряжений на всех сопротивлениях (
U1 ....U3) равна приложенному напряжению
U.
Из этого вытекают следующие формулы:
U = U1 + U2 + U3 где
R – общее или эквивалентное сопротивление
R = R1 + R2 + R3 где
R1, R2… отдельные сопротивления
При последовательном включении сопротивлений сумма отдельных сопротивлений равна общему или эквивалентному сопротивлению.
Последовательное включение применяется в том случае, если рабочее напряжение необходимо ограничить одной нагрузкой или одним добавочным сопротивлением, или подключить его к сети к сети с более высоким напряжением.
При параллельном включении два или больше электрических сопротивления (нагрузки) подключены параллельно друг другу к одному источнику напряжения (
Рис. 3). Преимущество параллельного включения состоит в том, что нагрузки (потребители) могут включаться и выключаться независимо друг от друга.
При параллельном включении в узлах соединения (разветвления тока) сумма притекающих токов равна сумме истекающих токов (
Рис. 3).
I=I1+I2+I3+...
При параллельном включении ко всем сопротивлениям (нагрузкам) приложено одинаковое напряжение.
U=U1=U2=U3=.
При параллельном включении обратная величина общего сопротивления равна сумме обратных величин отдельных сопротивлений
1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
При параллельном включении общее сопротивление всегда меньше самого малого сопротивления в цепи. Это означает следующее: если мы подключим параллельно очень малому сопротивлению очень большое сопротивление, то при неизменной величине напряжение ток увеличится незначительно, так как общее сопротивление остаётся очень малым.
Тестер
Стандартный тестер позволяет проводить измерение следующих параметров:
- постоянный ток (
DCA)
- переменный ток (
ACA)
- постоянное напряжение (
DCV)
- переменное напряжение (
ACV)
- сопротивление (
Ohm)
В качестве опции:
- проверка диодов
- проверка транзисторов (
hfe)
- температура
- промежуточная проверка (зуммер, тоновый сигнал)
Переключение на различные шкалы измерений решается различными производителями тестеров по-разному. Как правило, это осуществляется при помощи поворотного переключателя. Прежде чем приступить к измерению, необходимо обратить внимание на следующее:
- измерительные проводники и наконечники должны быть чистыми и не иметь повреждений
- необходимо следить за тем, чтобы измерительные проводники были подключены к разъёмам, предусмотренным для замера требуемого параметра.
- если ничего не известно о порядке измеряемых величин, то необходимо начинать с максимально возможного диапазона измерений. Если прибор ничего не показывает, то следует перейти на ближайший диапазон с меньшей ценой деления.
Измерение тока
При измерении тока надо соблюдать особые меры предосторожности.
На некоторых тестерах имеется два разъёма, на других только один разъём для измерения тока. На измерительных приборах с двумя разъёмами один разъём служит для измерения токов до 2 ампер. Этот разъём снабжён предохранителем. Второй разъём, служащий для измерения токов силой до 10 или до 20 ампер, обычно предохранителей не имеет. Вследствие этого надо следить за тем, чтобы проводить измерения только защищённых предохранителями цепей до 10 или 20 ампер, в противном случае прибор может быть повреждён. Это же требование служит в отношении приборов с одним разъёмом. Обычно эти разъёмы не имеют предохранителей, а потому нельзя превышать заданное максимально допустимое значение измеряемой величины.
Для того, чтобы измерить потребление тока каким-либо элементом, тестер включается последовательно. Сначала отсоединяем кабель питания от проверяемого элемента. Затем присоединяем измерительные проводники тестера к массе и токоприёмному разъёму элемента, измерительные наконечники на кабель питания и контакт питания проверяемого элемента. При измерении тока важно обращать внимание на соблюдение описанных выше мер предосторожности.
Измерение напряжения
Для измерения напряжений тестер подключается параллельно с проверяемым элементом. Измерительный наконечник чёрного проводника прибора нужно присоединить по возможности с массой автомобиля. Измерительный наконечник красного проводника соединяют с питающим кабелем проверяемого элемента. При выборе шкалы и диапазона измерений следует руководствоваться рекомендациями, описанными выше. Измерение напряжения следует провести один раз без нагрузки проверяемой электрической цепи, и один раз при включённой нагрузке. Таким образом можно быстро установить, падает ли напряжение при включённой нагрузке. Это может означать «отошедшую пайку» или обрыв кабеля.
Пример: не работает вентилятор внутри салона. При измерении напряжения на предохранителе прибор показывает без нагрузки напряжение 12 вольт. После включения вентилятора напряжение падает. Причина: некачественная пайка колодки предохранителей, которую можно определить визуально, открыв коробку с предохранительной колодкой.
Измерение сопротивлений
Если нужно измерить сопротивление какого-либо элемента, то сначала нужно отключить его от источника питания. Оба проверочных проводника вставляются в соответствующие разъёмы прибора, наконечники присоединяются к проверяемому элементу. Если примерная величина сопротивления неизвестна, то следует поступить так же, как и при измерении напряжения: начинать нужно со шкалы максимальной ценой деления, а затем уменьшать, пока не получим точное значение.
Измеряя сопротивление, можно определить короткое замыкание на массу и проверить пропускную способность кабеля. Это относится к узлам и кабелям. Чтобы проверить пропускную способность кабеля, необходимо отсоединить его от элемента и от ближайшего штепсельного разъёма. Измерительные кабели тестера присоединяются к концам проверяемого кабеля и устанавливают диапазон «Акустическая прозвонка» или «Шкала измерения сопротивлений с наименьшей ценой деления»
Если с кабелем всё в порядке, то прозвучит тоновый сигнал или прибор покажет сопротивление 0 Ом. Если проводник имеет обрыв, то будет показано бесконечное сопротивление. Для определения короткого замыкания на массу необходимо проверить сопротивление между соответствующим концом кабеля и массой автомобиля. Если прозвучит тоновый сигнал или будет показано сопротивление 0 Ом, то речь идёт о коротком замыкании. Проверка какого-либо элемента, например, температурного датчика, проводится по такой же схеме. Тестер подключается к контакту массы проверяемого узла и к массе автомобиля или к корпусу узла. Порядок выбора шкалы измерений такой же, как было описано выше. Величина, показываемая прибором, должна быть равна бесконечности. Если прозвучит тоновый сигнал или прибор покажет 0 Ом, то речь идёт о коротком замыкании внутри проверяемого узла.
Взято из
HELLA Автомобильная электроника. Диагностика