Poznámka: Pochopenie základov elektrickej teórie uľahčuje riešenie problémov s elektrickými zariadeniami. Na diagnostiku porúch elektrických zariadení sa používajú rôzne elektrické zariadenia. Bez pochopenia základov bude ťažké pochopiť postupy merania.
Elektrina je tok elektrónov, hypotetických častíc, ktoré tvoria základ elektrickej "substancie". V porovnaní s vodou prúdiacou potrubím by elektróny boli voda. Keďže prietok vody sa dá merať (t. j. jeho charakteristiky), potom je možné merať charakteristiky toku elektrónov. Jednotkou merania prúdu je ampér (A). Ampérmeter meria množstvo elektriny pretekajúcej obvodom za jednotku času. Podobne ako tlak vody sa meria v jednotkách Pa (Pascal), N/m² (Newton na meter štvorcový) rovnako ako sa elektrické napätie meria vo voltoch (V), meria sa aj elektrické napätie. Keď sú dva vodiče voltmetra pripojené k dvom bodom v elektrickom obvode s rôznymi elektrickými potenciálmi, prúd preteká voltmetrom a vytvára údaj voltmetra, ktorý udáva rozdiel elektrického potenciálu medzi týmito dvoma bodmi v obvode, t. j. napätie. So zvyšujúcim sa napätím v obvode sa zvýši aj prúd, ktorý bude závisieť nielen od napätia, ale aj od odporu obvodu. Jednotkou odporu je Ohm, ktorý sa meria ohmmetrom. Ohmmeter je podobný ampérmetru, ale má vlastný zdroj napätia, čo znamená, že vždy poskytuje štandardné napätie. Skutočný elektrický obvod obsahuje štyri hlavné časti, zdroj napätia (generátor alebo batéria); vodič pod napätím, ktorý dodáva dostatočne vysoké elektrické napätie spotrebiteľom pripojeným k obvodu; spotrebiče - lampy, elektromotory, rezistory, relé; a uzemňovací vodič, ktorý vedie prúd späť do zdroja nízkeho napätia. V takomto obvode existuje odpor medzi bodom, kde je fázový vodič pripojený k spotrebiteľovi, a bodom, kde je záťaž uzemnená. V autách, ktorých karoséria je vyrobená z ocele, sa používa ako uzemňovací vodič pre väčšinu elektrických vodičov.
Upozornenie: Pamätajte, že pri elektrických meraniach je voltmeter zapojený paralelne s testovaným obvodom (bez odpájania káblov) a rozdiel napätia sa meria medzi dvoma bodmi, kde sa nachádzajú vodiče voltmetra; ampérmeter je zapojený sériovo so spotrebiteľom (obvod sa v jednom bode preruší a tam sa vloží ampérmeter, takže sa stane súčasťou obvodu); a ohmmeter je napájaný vlastným zdrojom, takže všetky zdroje napájania v obvode musia byť vypnuté a časť obvodu, ktorá sa má merať, musí byť pripojená k jednému z vodičov ohmmetra.
Aby akýkoľvek elektrický systém fungoval, musí byť uzavretým obvodom, t. j. napätie z batérie musí tvoriť uzavretý kruh. Keď elektrické spotrebiče pracujú, napätie k nim prichádza z batérie, prechádza cez spotrebiče a spôsobuje, že pracujú (napríklad pampa žiari) a potom sa cez uzemnenie obvodu vracia do batérie. Toto uzemnenie je zvyčajne kovová časť auta, ku ktorej sú pripojení títo spotrebiči obvodu.
Asi najjednoduchší spôsob, ako to demonštrovať, je pripojiť žiarovku dvoma vodičmi k svorkám batérie. Na batérii sú dva kontakty - negatívny a kladný. Ak je jeden z vodičov vedúcich k žiarovke pripojený k zápornému pólu batérie a druhý vodič ku kladnému pólu, vytvorí sa uzavretý obvod. Prúd z batérie ide na svorku, z svorky cez vodič ide do žiarovky, prechádza cez žiarovku, ďalší vodič a vracia sa na druhú svorku batérie.
Normálna schéma zapojenia automobilu sa od tohto príkladu líši dvoma spôsobmi. Po prvé, namiesto drôtu, ktorý vedie prúd späť do batérie zo žiarovky, auto používa karosériu. Keďže záporný pól batérie je pripojený ku karosérii vozidla, ktorá je vyrobená z kovu, ktorý vedie elektrinu, karoséria vozidla môže slúžiť ako uzemňovací vodič na uzavretie obvodu. Po druhé, väčšina automobilových obvodov obsahuje spínače na pripojenie a odpojenie spotrebiteľov.
Niektoré elektrické spotrebiče, ktoré na prevádzku vyžadujú veľa prúdu, majú vo svojom obvode aj relé. Keďže tieto zariadenia spotrebúvajú veľa prúdu, hrúbka vodičov, ktoré im dodávajú napätie, musí byť tiež väčšia.
Ak by sa z obvodu spotrebiča viedli veľké vodiče k ovládaciemu spínaču na prístrojovej doske a potom by sa pripojili späť k spotrebiču, došlo by k poklesu napätia v obvode. Aby sa zabránilo tomuto potenciálnemu poklesu napätia, používajú sa elektromagnetické relé. Hrubé vodiče sú pripojené z batérie k jednej strane relé a z druhej strany relé k spotrebiteľovi. V normálnom stave je relé otvorené (oTVORENÉ) a zabraňuje toku prúdu cez obvod. Okrem toho vedú z relé k ovládaciemu spínaču spotrebiteľa tenké vodiče. Keď je ovládací spínač otočený do polohy "zapnuté", tenký vodič z relé je uzemnený a obvod je uzavretý. Ak by ste odpojili žiarovku z nášho príkladu, pripojenú dvoma vodičmi ku koncom vodičov, a potom by ste vodiče znova pripojili (nie je potrebné to robiť), potom by si videl iskry. Takéto veci sa stávajú, keď sú vodiče dodávajúce napätie spotrebiteľom alebo samotní spotrebitelia uzemnené inak, ako je uvedené v schéme zapojenia. Aby sa predišlo poškodeniu, k obvodu sú pripojené poistky. Keďže náhodné uzemnenie vodičov zo zdroja napätia spôsobí uzavretie obvodu, čím sa spotrebiče zbavia napätia, tento jav sa nazýva skrat. Jeho hlavnými príčinami sú: poškodenie izolácie vodičov alebo kontakt holých vodičov s kovovými časťami vozidla alebo skrat v spínači.
Na vykonávanie meraní na elektrických zariadeniach sú na predaj takzvané multimetre. V jednom zariadení kombinujú voltmeter na meranie napätia, ampérmeter na meranie prúdu a ohmmeter na meranie odporu. Komerčne dostupné meracie prístroje sa od seba líšia najmä rozsahom a presnosťou merania. Merací rozsah určuje oblasť, v ktorej sa musí nachádzať hodnota napätia alebo odporu, aby ju meracie zariadenie zaznamenalo.
Pre automobilových nadšencov existujú viacrozsahové meracie prístroje, ktoré sú určené špeciálne na vykonávanie elektrických testov elektrického systému vozidla. S jedným takýmto zariadením môžete merať otáčky motora, odpor vinutia a napätie až do 20 V. Pri meraní odporu je rozsah zvyčajne obmedzený na niekoľko kiloohmov, čo znamená, že namerané hodnoty odporu by mali byť medzi 1 a 1000 kOhm.
Okrem toho existujú špeciálne meracie prístroje na testovanie elektrických a elektronických súčiastok. Tieto zariadenia umožňujú meranie odporu v širokom rozsahu, od niekoľkých ohmov do niekoľkých miliohmov. Napätie je možné merať veľmi presne, čo je nevyhnutné pri testovaní elektronických súčiastok.
Pozor: Pri kontrole elektronických súčiastok (tranzistory, diódy a riadiace jednotky) je potrebný tester napätia s vysokou impedanciou (B). Funguje rovnako ako testovacia lampa (A), ale nepoškodzuje elektronické súčiastky, vďaka čomu je vhodný na všetky typy testovania.
Meranie napätia
Prítomnosť napätia je možné skontrolovať pomocou jednoduchej testovacej žiarovky alebo testera napätia. Je pravda, že to môže určiť iba to, či vôbec existuje napätie. Na určenie hodnoty napätia musíte použiť voltmeter.
V prvom rade je potrebné na voltmetri nastaviť vhodný merací rozsah, t. j. taký, v ktorom sa bude nachádzať hodnota meraného napätia. Napätie v elektrickom systéme automobilu zvyčajne nepresahuje 14 voltov. Výnimkou je zapaľovací systém; prevádzkové napätie dodávané do zapaľovacích sviečok môže dosiahnuť 30 000 V. Takéto vysoké napätie je možné merať iba pomocou špeciálnych prístrojov.
Pri meracích zariadeniach určených na použitie vo vozidlách stačí zariadenie zapnúť do režimu merania napätia. Na multimetri je potrebné vykonať niekoľko operácií. Najprv musíte pomocou prepínača zvoliť režim merania jednosmerného napätia. Potom sa vyberie rozsah merania. Keďže vysoké napätie sa v aute nepoužíva okrem zapaľovacieho systému (jednosmerné napätie nepresahuje 14 V), potom by horná hranica použitého rozsahu mala byť o niečo vyššia (od 15 do 20 V). Ak ste si istí, že namerané napätie bude výrazne nižšie ako uvedené hodnoty, napríklad približne 2 V, môžete zvoliť znížený rozsah napätia, aby ste dosiahli presnejšie výsledky. Ak napätie počas meraní prekročí maximálnu povolenú hodnotu pre daný rozsah, zariadenie môže zlyhať.
Pripojte vodiče meracieho prístroja paralelne k elektrickému spotrebiču, ako je znázornené na obrázku. V tomto prípade je červený vodič z meracieho zariadenia pripojený k vodiču vychádzajúcemu z kladného (pozitívneho) pólu batérie, čierny vodič zo zariadenia je pripojený k vodiču pripojenému k zemi alebo k kovovej časti, napríklad k bloku valcov motora.
Príklad merania: Ak motor nenaštartuje, pretože štartér sa otáča príliš pomaly, odporúča sa skontrolovať napätie na batérii počas chodu štartéra. Za týmto účelom pripojte červený vodič voltmetra (+) ku kladnému pólu batérie a čierny vodič voltmetra (-) k uzemneniu vozidla. Asistent by mal potom zapnúť štartér a určiť hodnotu napätia. Ak je napätie nižšie ako 10 V (teplota batérie je približne 20°C), je potrebné batériu skontrolovať a nabiť.
Meranie prúdu
V aute je pomerne zriedkavé, že je potrebné merať prúd. Toto je potrebné napríklad, ak sa batéria vybíja cez nejaký elektrický spotrebič. Na takéto merania je potrebný ampérmeter, ktorý je tiež zabudovaný v multimetri.
Pred meraním prúdu je potrebné prepnúť zariadenie na merací rozsah, v ktorom sa bude nachádzať meraný prúd. Ak nie je aktuálna hodnota známa, je potrebné postupne zapínať rôzne meracie rozsahy, počnúc maximálnym.
Na meranie sily prúdu je potrebné prerušiť obvod toku prúdu a pripojiť meracie zariadenie (ampérmeter) do otvoreného obvodu. Pri takejto operácii môžete napríklad odpojiť zástrčku a pripojiť červený (kladný) vodič ampérmetra k vodiču, ktorým vedie prúd. Čierny (záporný) vodič ampérmetra je pripojený ku kontaktu, od ktorého bol vodič odpojený. Kontakt so zemou medzi spotrebiteľom a zástrčkou musí byť zabezpečený pomocou pomocného vodiča.
Pozor: Na meranie prúdu pretekajúceho štartérom nikdy nepoužívajte bežný ampérmeter (rovná sa približne 150 A). Pri meraní takýchto prúdov ampérmeter okamžite zlyhá. V dielňach sa na meranie takýchto prúdov používa bezkontaktná metóda so špeciálnymi svorkami. Pri meraní sa svorka umiestni na izoláciu vodiča, ktorým vedie prúd, a sila prúdu sa určí indukciou.
Meranie odporu
Pred meraním hodnoty odporu je potrebné skontrolovať, či je v ohmmetri nainštalovaná nová batéria a či na časť, ktorej odpor sa bude merať, nie je privedené napätie. Z tohto dôvodu je vždy potrebné najskôr odpojiť káble od batérie. V opačnom prípade môže dôjsť k poškodeniu meracieho prístroja.
Ohmmeter je pripojený k dvom kontaktom elektrického spotrebiča alebo k dvom koncom elektrického vodiča. V tomto prípade nezáleží na polarite pripojenia ohmmetra. Výnimkami sú nasledujúce: meranie odporu blokov, ktoré obsahujú diódy. Na kontrolu funkčnosti diódy je potrebné k nej pripojiť ohmmeter v smere priamej vodivosti.
Meranie odporu v aute sa vykonáva hlavne v dvoch prípadoch:
- Kontrola odporu alebo inej súčasti zahrnutej v obvode toku prúdu.
- Kontrola kontinuity elektrického vodiča, spínača alebo vlákna žiarovky. Týmto sa kontroluje, či nie je elektrický kábel v aute poškodený, a určuje sa dôvod, prečo elektrické zariadenie, ku ktorému je tento kábel pripojený, nefunguje.
Pri meraní je ohmmeter pripojený ku koncom príslušného vodiča. Ak ohmmeter ukazuje odpor blízky 0 ohmov, potom je drôt vodivý, t.j. je v dobrom stave. Ak je vodič prerušený, ohmmeter ukáže nekonečný odpor (∞ Ohm).