Voltmittarin toimintaperiaate ja voltmittarityypit
Mitä on volttimittari
Volttimittari on jännitteiden mittaussväline. Se mitataan jännitteen kahden pisteen välillä. Tiedämme, että potentiaaliero yksikkö on volt. Siksi se on mittausväline, joka mitataa kahden pisteen välistä potentiaaliero.
Volttimittarin toimintaperiaate
Volttimittarin pääasiallinen toimintaperiaate on, että sen tulee olla kytketty rinnan sijaintiin, jossa haluamme mitata jännitettä. Rinnakkaisyhteys käytetään, koska volttimittari on rakennettu siten, että sillä on hyvin suuri vastus. Jos tämä suuri vastus kytketään sarjaan, virta on lähes nolla, mikä tarkoittaa, että piiri on avattu.
Jos se on kytketty rinnan, kuormituksen impedanssi tulee rinnalle volttimittarin korkean vastustason kanssa, ja siksi yhdistelmä antaa melkein saman impedanssin kuin kuormitus. Lisäksi tiedämme, että jännite on sama rinnankytkentässä, joten volttimittarin ja kuormituksen välinen jännite on melkein sama, ja volttimittari mitataa jännitettä.
Ideaalisen volttimittarin tapauksessa vastus on ääretön, ja näin virta, joka vedetään, on nolla, joten laitteessa ei ole tehotappioita. Tätä ei kuitenkaan voida saavuttaa käytännössä, koska emme voi saada materiaalia, jolla olisi ääretön vastus.
Volttimittarit luokittelu tai tyypit
Rakennusperiaatteiden mukaan meillä on erilaisia volttimittarityyppejä, ne ovat pääasiassa –
Permanent magnet moving coil (PMMC) -volttimittari.
Moving iron (MI) -volttimittari.
Elektrodynamometri -tyyppinen volttimittari.
Suodin -tyyppinen volttimittari.
Induktiotyyppinen volttimittari.
Elektrostaattinen tyyppinen volttimittari.
Digitaalinen volttimittari (DVM).
Mittaustyyppien mukaan meillä on-
DC-volttimittari.
AC-volttimittari.
DC-volttimittareissa käytetään PMMC-laitteita, MI-laitteet voivat mitata sekä AC- että DC-jännitteitä, elektrodynamometri -tyyppiset ja lämpölaitevoimat voivat mitata sekä DC- että AC-jännitteitä. Induktiomittarit eivät käytetä usein, koska niissä on korkeat kustannukset ja epätarkkuudet mittaamisessa. Suodin -tyyppiset volttimittarit, elektrostaattiset laitteet ja myös digitaaliset volttimittarit (DVM) voivat mitata sekä AC- että DC-jännitteitä.
PMMC-volttimittari
Kun virtajohdinta asetetaan magneettikenttään, mekaaninen voima vaikuttaa johdintaan, jos se on kiinnitetty liikkuvaan järjestelmään, pyöreän liikkeen myötä osoitin liikkuu mittakaavalla.
PMMC-laitteilla on pysyviä magneetteja. Ne sopivat DC-mittaukseen, koska tässä poikkeama on verrannollinen jännitteeseen, koska vastus on vakio mittarin materiaalille, ja jos jännitteen polaarisuus kääntyy, osoitinpoikkeama myös kääntyy, joten sitä käytetään vain DC-mittaamiseen. Tällainen laite on nimeltään D’Arsonval-laitte. Sillä on etuja, kuten lineaarinen mittakaava, alhainen energiankulutus, korkea tarkkuus.
Tärkeimmät haitat ovat –
Se mitataa vain DC-määrää, korkeammat kustannukset jne.
Missä,
B = Fluxtiitiheyys Wb/m2.
i = V/R, missä V on mitattava jännite ja R on kuormituksen vastus.
l = Kiertosilmukan pituus metreinä.
b = Kiertosilmukan leveys metreinä.
N = Kiertosilmukan kierrosten määrä.
PMMC-volttimittarin mittausalueen laajentaminen
PMMC-volttimittareissa meillä on mahdollisuus laajentaa jännitteen mittaamisen mittausaluetta. Yhteydessä siihen, että yhdistämme vastuksen sarjana mittarin kanssa, voimme laajentaa mittausaluetta.
Olkoon,
V on jännite voina.
Rv on volttimittarin vastus ohmissa.
R on sarjana yhdistetty ulkopuolinen vastus ohmissa.
V1 on jännite volttimittarin yli.
Silloin yhdistettävä ulkopuolinen vastus on annettu
MI-volttimittari
MI-laitteet tarkoittavat liikkuvaa rautalaitteita. Niitä käytetään sekä AC- että DC-mittaamiseen, koska poikkeama θ on verrannollinen jännitteen neliöön, olettaen, että mittarin impedanssi on vakio, joten riippumatta jännitteen polaarisuudesta, se näyttää suuntapuoleisen poikkeaman, lisäksi ne luokitellaan kahdella tavalla,
Houkutustyyppinen.
Pudotustyyppinen.
Missä, I on kokonaisvirta ampereina virtaamassa piirissä. I = V/Z
Missä, V on mitattava jännite ja Z on kuormituksen impedanssi.
L on kiertosilmukan itsellinen induktanssi henryinä.
θ on poikkeama radiaaneissa.
Houkutustyyppinen MI-laitteen periaate
Jos demagnetisoitu pehmeä rauta sijoitetaan magneettikenttään, se vetäytyy kiertosilmukan luo, jos osoitin on kiinnitetty järjestelmään ja virta kulkee kiertosilmukassa sovellettavan jännitteen myötä, se luo magneettikentän, joka houkuttelee rautanappulan ja luo poikkeamatormin, jonka seurauksena osoitin liikkuu mittakaavalla.
Pudotustyyppinen MI-laitteen periaate
Kun kaksi rautanappulaa magnetisoituu samalla polaarisuudella virtaa kuljettamalla, jota tehdään soveltamalla jännitettä volttimittarin yli, pudotus niiden välillä tapahtuu, ja tämä pudotus tuottaa poikkeamatormin, jonka seurauksena osoitin liikkuu.
Eduina on, että se mitataa sekä AC- että DC, se on edullinen, pieni kitkavirhe, kestävä jne. Sitä käytetään pääasiassa AC-mittaamiseen, koska DC-mittaamisessa virhe on enemmän hysteresian vuoksi.
Elektrodynamometri -tyyppinen volttimittari
Elektrodynamometri -tyyppisiä laitteita käytetään, koska ne ovat samankaltaisesti kalibroidut sekä AC- että DC-mittauksiin, eli jos ne on kalibroitu DC:llä, voimme myös ilman uutta kalibrointia mitata AC.
Elektrodynamometri -tyyppisen volttimittarin periaate
Meillä on kaksi kiertosilmukkaa, kiinteä ja liikuva kiertosilmukka. Kun jännite sovelletaan kahdelle kiertosilmulle, josta seuraavasti virta kulkee molemmilla kiertosilmukoilla, se pysyy nollasijassa tasapainovoiman seurauksena. Jos yhden torstin suunta kääntyy, kun kiertosilmukkaan virta kääntyy, yksisuuntainen torque tuotetaan.
Volttimittarin yhteydessä kytkentä on rinnakkainen, ja molemmat kiinteä ja liikuva kiertosilmukka ovat yhdistetty sarjana ei-induktivin vastuksen kanssa.
φ = 0, missä φ on vaihekulma.
