Принцип на действие на волтметъра и видове волтметри
Какво е Волтметър?
Волтметър е прибор за измерване на напрежението. Измерва напрежението между две точки. Знаем, че единицата на потенциалната разлика е волт. Така че това е измервателен прибор, който измерва потенциалната разлика между две точки.
Принцип на действие на волтметъра
Основният принцип на волтметъра е, че трябва да бъде свързан паралелно с това, което искаме да измерим - напрежението. Паралелното свързване се използва, защото волтметър е построен така, че да има много висока стойност на съпротивление. Ако тази висока съпротивителност е свързана поред, то течението ще бъде почти нула, което означава, че цепът станал отворен.
Ако е свързан паралелно, то импедансът на товара се свързва паралелно с високата съпротивителност на волтметъра и следователно комбинацията дава почти същия импеданс, който имаше товарът. Освен това в паралелния цеп знаем, че напрежението е еднакво, така че напрежението между волтметъра и товара е почти еднакво и следователно волтметърът измерва напрежението.
За идеален волтметър, имаме съпротивителността да е безкрайна и следователно течението, което се извлича, да е нула, така че няма да има загуба на мощност в прибора. Но това не е практически постижимо, защото не можем да имаме материал с безкрайна съпротивителност.
Класификация или видове волтметри
Според принципа на конструкцията, имаме различни видове волтметри, те са главно –
Постоянен магнитен движущ се катушков (PMMC) волтметър.
Движещ се железен (MI) волтметър.
Електродинамометър тип волтметър.
Ректификаторен тип волтметър
Индукционен тип волтметър.
Електростатичен тип волтметър.
Цифров волтметър (DVM).
В зависимост от типа на измерване, който правим, имаме-
DC волтметър.
AC волтметър.
За DC волтметриPMMC инструментите се използват, MI инструментите могат да измерват както AC, така и DC напрежения, електродинамометър тип, термични инструменти могат да измерват DC и AC напрежения. Индукционни метри не се използват поради високата цена и неточността в измерването. Ректификаторен тип волтметър, електростатичен тип и цифров волтметър (DVM) могат да измерват както AC, така и DC напрежения.
PMMC Волтметър
Когато проводник, пренасящ ток, е поставен в магнитно поле, механична сила действа върху проводника, ако е прикрепен към движеща се система, с движението на катушката, стрелката се движи по скалата.
PMMC инструментите имат постоянни магнити. Те са подходящи за DC измервания, защото тук отклонението е пропорционално на напрежението, защото съпротивителността е константа за материала на метъра и следователно, ако полярността на напрежението се обърне, отклонението на стрелката също ще се обърне, затова се използва само за DC измервания. Този тип инструмент се нарича D’Arsonval тип инструмент. Има предимства като линейна скала, ниско потребление на мощност, висока точност.
Основните недостатъци са –
Измерва само DC количества, по-висока цена и т.н.
Където,
B = Плотност на потока в Вб/м2.
i = V/R, където V е напрежението, което се измерва, а R е съпротивителността на товара.
l = Дължина на катушката в м.
b = Широчина на катушката в м.
N = Брой обиколки в катушката.
Разширяване на диапазона в PMMC волтметър
В PMMC волтметрите имаме възможността да разширим диапазона на измерване на напрежението. Просто свързвайки съпротивителност в ред с метъра, можем да разширим диапазона на измерване.
Нека,
V е напрежението на изхода в волтове.
Rv е съпротивителността на волтметъра в Ом.
R е външната съпротивителност, свързана поред, в ом.
V1 е напрежението върху волтметъра.
Тогава външната съпротивителност, която трябва да се свърже поред, се дава от
MI Волтметър
MI инструменти означават движещи се железни инструменти. Използват се както за AC, така и за DC измервания, защото отклонението θ е пропорционално на квадрата на напрежението, предполагайки, че импедансът на метъра е константа, така че независимо от полярността на напрежението, показва посочното отклонение, освен това се класифицират по два допълнителни начина,
Тип привличане.
Тип отблъскване.
Където, I е общото течене в цепа в Амп. I = V/Z
Където, V е напрежението, което се измерва, а Z е импедансът на товара.
L е събствената индуктивност на катушката в Хенри.
θ е отклонението в радиани.
Принцип на действие на MI инструмент от тип привличане
Ако немагнетизирано меко желязо е поставено в магнитно поле, то се привлича към катушката. Ако към системата е прикрепена стрелка и през катушката минава ток в резултат на приложено напрежение, създава се магнитно поле, което привлича железния парчето и създава отклоняващ момент, в резултат на което стрелката се движи по скалата.
Принцип на действие на MI инструмент от тип отблъскване
Когато два железни парчета се намагнетяват с еднаква полярност, като минава ток, който се извършва, като се прилага напрежение върху волтметъра, се появява отблъскване между тях и това отблъскване произвежда отклоняващ момент, в резултат на който стрелката се движи.
Предимствата са, че измерва както AC, така и DC, е евтино, ниски грешки от триене, устойчиво и т.н. Преимуществено се използва в AC измервания, защото в DC измерванията грешките са по-големи поради хистерезиса.
Електродинамометър тип волтметър
