در سیستم های الکتریکی و تابلوهای اصلی برق و در اغلب محیط های صنعتی، برای بررسی و مدیریت تجهیزات الکتریکی و آنالیز پارامترهایی مانند جریان، ولتاژ، توان، فرکانس، ضریب قدرت و … به دستگاه های اندازه گیری الکتریکی نیاز است. در ادامه چند نمونه از پرکاربردترین آن ها را معرفی خواهیم کرد، با فرنام الکتریک همراه باشید.
اهمیت دستگاه های اندازه گیری الکتریکی در چیست؟
ابزارهای اندازه‌گیری الکتریکی، به تمام وسایلی گفته می‌شود که برای اندازه‌گیری مقدار جریان الکتریکی با اهداف مختلف، مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقادیری که معمولا با این تجهیزات اندازه‌گیری می‌شوند عبارتند از: جریان، ولتاژ، مقاومت و توان.
به بیان ساده‌تر ابزارهای اندازه‌گیری، امکان بررسی قدرت، شدت، مقاومت و ولتاژ مورد نیاز برای عملکرد درست یک سیستم و همچنین شناسایی ویژگی‌های مصرف یک سرویس انرژی الکتریکی خاص را فراهم می‌کند. از این رو می‌توانید ویژگی‌های اجسام الکتریکی را بررسی و کنترل کنید تا از بروز مشکلات احتمالی جلوگیری شود.
دستگاه‌های اندازه‌گیری چه نوع ظرفیت‌های الکتریکی را اندازه‌گیری می‌کنند؟
دستگاه اندازه‌گیری الکتریکی، می‌تواند مقادیر مختلفی را با توجه به آنچه که باید در مورد یک مدار الکتریکی تعیین شود، اندازه‌گیری کند. این دستگاه یکی از ابزارهای مهم و کاربردی در تابلوهای اصلی برق ساختمانی است. تابلو برق، یک محفظه ایمن است تا با نصب تجهیزات الکتریکی بر روی ریل مینیاتوری درون تابلو برق، خطراط ناشی از اتصالی و … را کنترل کند. مقادیری که معمولا با دستگاه اندازه‌گیری الکتریکی اندازه‌گیری می‌شوند عبارتند از:
ولتاژ:
ولتاژ، اختلاف توانی است که بین دو نقطه از عنصری که جریان الکتریکی را هدایت می‌کند وجود دارد. واحد اندازه‌گیری ولتاژ، ولت است.
جریان:
جریان، مقدار جابه‌جایی بار الکتریکی در یک مدار الکتریکی است. واحد اندازه‌گیری جریان الکتریکی، آمپر است.
مقاومت:
به یک هادی که در برابر جریان الکترون‌ها مقابله و آن را محدود می‌کند، مقاومت می‌گویند. واحد اندازه‌گیری آن اهم است.
ظرفیت:
ظرفیت، ذخیره بار یک عنصر در یک مدار الکتریکی است. به تعریف ساده‌تر: به حداکثر سطح توان الکتریسیته‌ای (برق) که یک نیروگاه می‌تواند در یک نقطه زمانی خاص تحت شرایط خاص تامین کند، ظرفیت الکتریکی می‌گویند. واحد اندازه‌گیری ظرفیت الکتریکی نیز آمپر می‌باشد.
توان الکتریکی:
توان الکتریکی از ترکیب ولتاژ (ولت) و جریان (آمپر) ایجاد می‌شود. واحد اندازه‌گیری آن وات نام دارد.
انواع دستگاه های اندازه گیری الکتریکی
دستگاه‌های اندازه‌گیری الکتریکی انواع بسیاری دارد که در این بخش به 9 نوع اصلی آن می‌پردازیم.
آمپر متر
آمپرمتر وسیله‌ای است که برای اندازه‌گیری جریان الکتریکی استفاده می‌شود و باید به صورت سری به مدار متصل شود. از آنجایی که تمام جریان‌ها در مدار الکتریکی از آمپرمتر عبور می‌کنند باید مقاومت الکتریکی بسیار کمی داشته باشند تا بسته به میزان مقاومت، محدوده اندازه‌گیری آمپرمتر تغییر کند.
ولت متر
ولت متر ابزاری است که برای اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل (ولتاژ) مدار استفاده می‌شود و باید بین دو نقطه در یک مدار الکتریکی متصل شود. یک ولت متر باید مقاومت بسیار بالایی داشته باشد تا بتواند از عبور جریان الکتریکی زیاد در یک مدار الکتریکی یا الکترونیکی جلوگیری کند.
ولت متر معمولاً برای مدارهایی که دارای جریان متناوب (AC) و یا جریان مستقیم (DC) هستند، استفاده می‌شود. همچنین برای اینکه بتوانید ولتاژ فرکانس رادیویی (RF) را اندازه‌گیری کنید، با یک ولت متر تخصصی می‌توانید به راحتی اینکار را انجام دهید. با این حال وارد کردن ولت متر به عنوان یک ابزار اندازه‌گیری در مدار می‌تواند عملکرد حالت پایدار آن را قطع کند.
اهم متر از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی
اهم متر ابزاری برای اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی در یک مدار برق است. برخلاف آمپرمتر یا ولت متر، مدار اهم متر انرژی لازم برای عملکرد خود را از مدار مورد آزمایش دریافت نمی‌کند. در اهم متر، این انرژی توسط یک منبع ولتاژ مستقل، مانند باتری، تامین می‌شود. این سیستم در 2 نوع آنالوگ و دیجیتال عرضه می‌گردد.
مولتی متر
ابزارهایی با ترکیبی از یک کنتور سیم‌پیچ متحرک و چندین شنت و ضرب کننده‌های سری ساخته می‌شوند تا بتوانند در یک واحد کلی، مقدار جریان و ولتاژ درجه بندی شده‌ی مدار‌های الکتریکی را بخوانند و ارائه دهند. اگر در این دستگاه باتری تعبیه شده باشد، می‌توان مقاومت را نیز اندازه‌گیری کرد. به این گونه ابزارها مولتی متر، ابزارهای جهانی و یا ابزارهای چند دامنه‌ای می‌گویند.
اسیلوسکوپ
اسیلوسکوپ یک دستگاه با نمایشگر گرافیکی است که یک سیگنال الکتریکی را به صورت نمودار ترسیم می‌کند. این ابزار امکان تجسم پدیده‌های گذرا را فراهم می‌کند و تشخیص و تحلیل عملکرد یک مدار الکتریکی و همچنین خرابی‌های احتمالی آن را آسان می‌سازد. با یک دستگاه اسیلوسکوپ می‌توانید:
- فرکانس یک سیگنال نوسانی را محاسبه کنید.
- مقدار زمان و ولتاژ یک سیگنال را تعیین کنید.
- دریابید که چه مقدار از یک سیگنال c و یا a.c است.
- قسمت‌های متحرک مدار را که با سیگنال نشان داده شده است را ببینید.
- می‌توانید ببینید چه مقدار از سیگنال نویز است و آیا نویز سیگنال با گذشت زمان تغییر می‌کند یا نه.
اسیلوسکوپ‌ها توسط همه افراد از تکنسین‌های تعمیر تلویزیون گرفته تا فیزیکدانان قابل استفاده است. این دستگاه برای تمامی کسانی که تجهیزات الکترونیکی را طراحی و یا تعمیر می‌کنند بسیار ضروری است.
وات متر از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی
سیستم وات متر ترکیبی از آمپرمتر و ولت متر است. این دستگاه، هم ولتاژ و هم جریان الکتریکی را اندازه‌گیری می‌کند و توان حاصل را مشخص می‌نماید. این سازه دارای دو سیم‌پیچ است:
- یک سیم‌پیچ ولتاژ، که همانند ولت متر به موازات بار متصل می‌شود.
- یک سیم‌پیچ جریان، که همانند آمپرمتر به صورت سری به بار متصل می‌شود.
پاورمتر
پاورمتر به منظور اندازه گیری و محاسبه توان، انرژی، توان اکتیو، توان راکتیو، ضریب توان یا Power Factor، جریان و ولتاژ طراحی و تولید شده است. پاورمتر تابلویی یا پاور آنالایزر از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی است که برای سنجش و مانیتورینگ پارامترهای متعددی در زمینه توان و انرژی، در صنایع برق، کارخانجات بزرگ و کوچک، اپراتورهای برق صنعتی و تست ترانسفورماتورهای قدرت تک فاز و سه فاز استفاده می شود.
فرکانس متر
یکی از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی فرکانس متر است. از نسبت سنج های الکترودینامیکی، اندکسیونی و آهنی با اضافه کردن بعضی اجزای الکتریکی مانند سلف، خازن و مقاومت الکتریکی می توان به عنوان فرکانس متر استفاده کرد. فرکانس مترها عموماً عقربه ای بوده و می توانند فرکانس را در محدوده وسیعی اندازه گیری کنند.
برای اندازه گیری فرکانس از سه نوع فرکانس متر زبانه ای (ارتعاشی)، عقربه ای و دیجیتالی استفاده می شود. به علت دقت زیاد و مقاوم بودن فرکانس مترهای ارتعاشی در ضربه های مکانیکی، بیشتر از این نوع در تابلوها برای سنجش فرکانس های کم و متوسط استفاده می شود.
فرکانس مترهای دیجیتالی به علت دقت زیاد در اندازه گیری فرکانس کاربرد فراوان دارند. فرکانس متر به صورت موازی به شبکه متصل می شود. موارد استفاده فرکانس متر بیشتر در تابلوهای برق برای سنکرون کردن (موازی کردن) دو ژنراتور با شبکه است.
برای اندازه گیری فرکانس در نیروگاه ها و تابلوهای توزیع انرژی الکتریکی کارخانجات به خاطر مشخص بودن حدود فرکانس از دستگاه های ارتعاشی استفاده می شود. حدود اندازه گیری این دستگاه ها بسیار کم است. ولی به علت ساختمان ساده، ارزانی قیمت و استحکام زیاد در سطح وسیعی مورد استفاده قرار می گیرند.
برای نصب روی تابلوهای کارخانه های صنعتی معمولاً از مدل ارتعاشی استفاده می کنند که می تواند در برابر عوامل خارجی از مدلهای عقربه ای مقاوم تر باشد.
وارمتر از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی
یکی دیگر از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی وارمتر است. وارمتر دستگاهی است که توان راکتیو (غیر مفید) مدار را اندازه گیری می کند. اتصالات وارمتر مشابه اتصالات وات متر است.
جمع بندی
موارد نام برده شده در مطالب بالا برخی از انواع ابزارهای اندازه‌گیری الکتریکی هستند که می‌توانند در صورت نیاز مورد استفاده قرار گیرند. در هر تاسیسات الکتریکی، چه تجاری و چه مسکونی، دستگاه اندازه‌گیری الکتریکی نقش بالقوه‌ای در اندازه‌گیری جریان الکتریکی و مدیریت آن دارد که می‌توانید متناسب با نیاز خود نوع مناسب آن را خریداری کنید.