Voltmetri tööprintsiip ja volmetrite tüübid
Mis on voltmeter?
Voltmeter on späina mõõtur. See mõõdab späina kahe sõlme vahel. Teame, et potentsiaalvahe ühik on volt. Seega on see mõõtseadme, mis mõõdab potentsiaalvahe kahe punkti vahel.
Voltmetri tööpõhimõte
Voltmetri peamine põhimõte on, et see tuleb ühendada paralleelselt, kui soovime mõõta späinat. Paralleelne ühendus kasutatakse, kuna voltmeter on konstrueeritud nii, et tal on väga suur vastus. Kui see suur vastus on ühendatud saris, siis vool on peaaegu null, mis tähendab, et tsüklis on avanevat liini.
Kui see on ühendatud paralleelselt, siis laadi impedants on paralleelselt voltmetri suure vastusega ja seega kombinatsioon annab peaaegu sama impedantsi, mida laadil oli. Samuti teame, et paralleelses tsüklis on späin sama, seega on voltmetri ja laadi vaheline späin peaaegu sama, mistõttu voltmeter mõõdab späina.
Ideaalsete voltmetrite puhul peaks vastus olema lõpmatu ja seega vool, mida tarbitakse, oleks null, nii et seadmes ei oleks võimu kadu. Kuid seda praktikas saavutada ei saa, kuna meil ei ole materjali, millel oleks lõpmatu vastus.
Voltmetrite klassifitseerimine või tüübid
Ehituse põhimõtte järgi on meil erinevaid voltmetrite tüüpe, need on peamiselt –
Püsiv magneti liiguv spiraal (PMMC) voltmeter.
Liiguv raud (MI) voltmeter.
Elektrodünamomeetriline tüüp voltmeter.
Rectifikaatoritüübilise voltmeter
Induktsioonitüübilise voltmeter.
Elektrostaatilist tüüpi voltmeter.
Digiitline voltmeter (DVM).
Sõltuvalt sellest, milliseid mõõtmisi teeme, on meil –
DC voltmeter.
AC voltmeter.
DC voltmeterite jaoks kasutatakse PMMC seadmeid, MI seadmed võivad mõõta nii AC kui ka DC späinu, elektrodünamomeetrilised tüübid, termilised seadmed võivad mõõta nii DC kui ka AC späinu. Induktsioonilisi meetreid ei kasutata nende kõrge hinnaga ja mõõtmiste ebatäpsuse tõttu. Rectifikaatoritüübilised voltmeterid, elektrostaatilised ja digiitlikud voltmeterid (DVM) võivad mõõta nii AC kui ka DC späinu.
PMMC voltmeter
Kui joon, mille läbi kulgeb vool, asetatakse magneetväli, mõjub mehaaniline jõud joonele, kui see on ühendatud liiguvale süsteemile, siis spiraali liikumisel liigub näitaja skaala peal.
PMMC seadmed on varustatud püsivate magnete. See sobib DC mõõtmiseks, kuna siin defleksioon on proportsionaalne späinaga, kuna vastus on seadme materjalile konstantne ning kui späina polaaritus on pöördunud, siis näitaja defleksioon ka pöördub, seega seda kasutatakse ainult DC mõõtmiseks. Sellist tüüpi seadme nimetatakse D’Arsonvali tüübi seadmeks. Sellel on eelised lineaarses skaalas, madalas energiatarbimises, kõrge täpsuses.
Omadused on –
See mõõdab ainult DC suurusi, kõrge hind jne.
Kus,
B = Flux tihedus Wb/m2.
i = V/R, kus V on mõõdetav späin ja R on laadi vastus.
l = Spiraali pikkus meetrites.
b = Spiraali laius meetrites.
N = Spiraalis olevate keerajate arv.
PMMC voltmeteri ulatuse laiendamine
PMMC voltmeterites on võimalus laiendada späina mõõtmise ulatust. Lihtsalt ühendades vastuse saris seadmega, saame laiendada mõõtmise ulatust.
Olgu,
V on toitepingvoltage voltsides.
Rv on voltmeteri vastus ohmis.
R on sarisse ühendatud välise vastus ohmis.
V1 on voltmeteri üle jääv späin.
Siis sarisse ühendatava välise vastuse valem on
MI voltmeter
MI seadmed tähendavad liiguvat rautmeetrit. Neid kasutatakse nii AC kui ka DC mõõtmiseks, kuna defleksioon θ on proportsionaalne späina ruuduga, eeldades, et meetri impedants on konstantne, nii et mis tahes späina polaaritus näitab suunalist defleksiooni, neid jagatakse veel kaheks tüübiks,
Tartustüüp.
Tagasisaatv tüüp.
Kus, I on tsükli kogu vool amperites. I = V/Z
Kus, V on mõõdetav späin ja Z on laadi impedants.
L on spiraali enda induktants henrydes.
θ on defleksioon radiaanides.
Tartustüübilise MI seadme põhimõte
Kui magneetväli sees asetatakse magnetiseerimata peene raut, siis see on tartusse spiraali poole, kui süsteemi on ühendatud näitaja, ja vool läbib spiraali rakendatud späina tõttu, siis tekib magneetväli, mis tartub rautosalda ja tekitab defleksioonitorque, mille tulemusena näitaja liigub skaala peal.
Tagasisaatv tüübilise MI seadme põhimõte
Kui kaks rautosalda magnetiseeritakse sama polaariga, viiv vool, mis tekitatakse späina rakendamise teel, siis tekib tagasisaatvus nende vahel, mis tekitab defleksioonitorque, mille tulemusena näitaja liigub.
Eelised on, et see mõõdab nii AC kui ka DC, see on odav, vähem friktsioonipõhine viga, robustne jne. Seda kasutatakse peamiselt AC mõõtmiseks, kuna DC mõõtmisel on rohkem vigu hystereesis tõttu.
Elektrodünamomeetriline voltmeter
Elektrodünamomeetrilisi seadmeid kasutatakse, kuna neil on sama kalibreerimine nii AC kui ka DC korral, st kui see on kalibreeritud DC-ga, siis saame mõõta ka AC-d ilma uuesti kalibreerimata.
Elektrodünamomeetrilise voltmeteri põhimõte
Meil on kaks spiraali, fikseeritud ja liiguv. Kui spiraalidele rakendatakse späin, siis vool liigub kahes spiraalis ja see jääb nullpositsioonile võrdsese ja vastandse torque tõttu. Kui ühe torque suund muutub, kuna spiraali vool muutub, siis tekib ühesuunaline torque.
Voltmeteri puhul on ühendus paralleelne ja mõlemad fikseeritud ja liiguv spiraal on ühendatud saris mitteinduktivse vastusega.
φ = 0, kus φ on faasi nurk.
