Voltmetra Darbības Principi un Voltmetru Veidi
Kas ir Voltmetrs?
Voltmetrs ir sprieguma mērītājs. Tas mēra spriegumu starp diviem punktiem. Zinām, ka potenciālā atšķirnes vienība ir volti. Tātad tas ir mērīšanas instruments, kas mēra potenciālā atšķirni starp diviem punktiem.
Voltmetra Darbības Princips
Galvenais voltmetra princips ir tāds, ka to jāievieto paralēli ar to, kur mēs vēlamies mērīt spriegumu. Paralēlā savienojuma izmantošana notiek tādēļ, ka voltmetrs ir izgatavots tā, lai tam būtu ļoti augsts pretestības vērtība. Ja šī augstā pretestība tiek ieviesta sērijā, tad strāvas plūsma būs gandrīz nulle, kas nozīmē, ka shēma kļūst par atvērtu.
Ja tas tiek ievietots paralēli, tad ielādes impēdance nonāk paralēli ar voltmetra augsto pretestību, un tādējādi kombinācija dos gandrīz to pašu impēdanci, ko ielāde bija. Arī paralēlajā shēmā zinām, ka spriegums ir vienāds, tātad spriegums starp voltmetru un ielādi ir gandrīz vienāds, un tādējādi voltmetrs mēra spriegumu.
Ideālam voltmetram mums ir jābūt bezgalīgam pretestībai, un tādējādi nomākamā strāva jābūt nullei, tā ka instrumentā nebūs enerģijas zudumi. Bet praktiski tas nav sasniedzams, jo nevarēsim iegūt materiālu, kuram būtu bezgalīga pretestība.
Voltmetru Klasifikācija vai Veidi
Atkarībā no konstrukcijas principiem, mums ir dažādi voltmetru veidi, galvenokārt –
Pastāvīgas magnētas kustīgās spuldzes (PMMC) voltmetrs.
Kustīgā dzelzs (MI) voltmetrs.
Elektrodinamometra tips voltmetrs.
Rectifiera tips voltmetrs.
Indukcijas tips voltmetrs.
Elektrostātisks tips voltmetrs.
Digitāls voltmetrs (DVM).
Atkarībā no mērījumu veida, mums ir –
Garijstrāvas voltmetrs.
Mainīgā strāvas voltmetrs.
Garijstrāvas voltmetriem tiek izmantoti PMMC instrumenti, MI instrumenti var mērīt gan AC, gan DC spriegumus, elektrodinamometra tipa, termiskie instrumenti var mērīt gan DC, gan AC spriegumus. Indukcijas mērītāji netiek izmantoti tādēļ, ka viņi ir dārgi, neprecīzi mērījumos. Rectifiera tips voltmetrs, elektrostātiskais tips un arī digitālais voltmetrs (DVM) var mērīt gan AC, gan DC spriegumus.
PMMC Voltmetrs
Ja strāvas nesotājs tiek novietots magnētiskā laukā, uz nesotāju darbojas mehāniska spēka, ja tas ir pievienots kustīgajai sistēmai, ar spuldzes kustību, norādītājs pārvietojas uz skalas.
PMMC instrumentiem ir pastāvīgie magnēti. Tas ir piemērots DC mērījumiem, jo šeit novietojums ir proporcionāls spriegumam, jo pretestība ir konstanta materiālam, un ja sprieguma polaritāte tiek mainīta, norādītāja novietojums tiks arī mainīts, tāpēc to izmanto tikai DC mērījumiem. Šis instruments sauc par D’Arsonvala tipa instrumentu. Tam ir priekšrocības, piemēram, lineārā skala, zema enerģijas patēriņa, augsta precizitāte.
Lielākās trūkumi ir –
Tā mēra tikai DC lielumus, augstāks izmaksas apjoms utt.
Kur,
B = Flux blīvums Wb/m2.
i = V/R, kur V ir mērāmajais spriegums, bet R ir ielādes pretestība.
l = Spuldzes garums metros.
b = Spuldzes platums metros.
N = Spuldzes griezumu skaits.
PMMC Voltmetra Mērījumu Diapazona Paplašināšana
PMMC voltmetros mums ir iespēja paplašināt mērījumu diapazonu. Vienkārši piesaistot pretestību sērijā ar instrumentu, mēs varam paplašināt mērījumu diapazonu.
Pieņemsim,
V ir piegādes spriegums volti.
Rv ir voltmetra pretestība Ohm.
R ir ārējā pretestība, kas piesaista sērijā Ohm.
V1 ir spriegums uz voltmetra.
Tad ārējā pretestība, kas jāpiesaista sērijā, ir dota ar
MI Voltmetrs
MI instrumenti nozīmē kustīgā dzelza instrumentu. To izmanto gan AC, gan DC mērījumiem, jo novietojums θ ir proporcionāls sprieguma kvadrātam, pieņemot, ka instrumenta impēdance ir konstanta, tātad, neatkarīgi no sprieguma polaritātes, tas rāda virziena novietojumu, tālāk tos var sadalīt vēl divos veidos,
Pievelkošais tips.
Atstarpošanās tips.
Kur, I ir kopējā strāva, kas plūst šķērsējā Amp. I = V/Z
Kur, V ir mērāmajais spriegums, un Z ir ielādes impēdance.
L ir spuldzes savainojums Henrij.
θ ir novietojums Radiānos.
Pievelkošā MI Instrumenta Princips
Ja nemagnetizēts mīksts dzelzs tiek novietots magnētiskā laukā, tas tiek pievilkt uz spuldzes, ja norādītājs ir pievienots sistēmai un caur spuldzi tiek pārnesta strāva, kā rezultāts piemērotam spriegumam, tā radīs magnētisko lauku, kas pievilks dzelzu gabalu un radīs novietojuma momentu, kā rezultāts norādītājs pārvietojas uz skalas.
Atstarpošanās Tips MI Instrumenta Princips
Ja divi dzelza gabali tiek magnetizēti ar vienu un to pašu polu, pārnesot strāvu, ko dara, piemērojot spriegumu uz voltmetru, tad starp tiem notiek atstarpe, un šī atstarpe radīs novietojuma momentu, kā rezultāts norādītājs pārvietojas.
Izdevības ir tādas, ka tā mēra gan AC, gan DC, tas ir lēts, zemas trieciena kļūdas, drošs utt. To galvenokārt izmanto AC mērījumos, jo DC mērījumos kļūdas būs lielākas tāpēc, ka histerēze.
Elektrodinamometra Tips Voltmetrs
Elektrodinamometra instrumenti tiek izmantoti tāpēc, ka tiem ir vienāda kalibrācija gan AC, gan DC, t.i., ja tos kalibrē ar DC, tad arī bez kalibrēšanas mēs varam mērīt AC.
Elektrodinamometra Tips Voltmetra Princips
Mums ir divas spuldzes, fiksētā un kustīgā spuldze. Ja uz abām spuldzēm tiek piemērots spriegums, kā rezultāts strāva plūst caur abām spuldzēm, tā paliks nulles pozīcijā, jo tā attīstīs vienādus un pretējos momentus. Ja viena momenta virziena tiek mainīts, tāpat kā spuldzes strāvas virziena, tiek radīts viendirekcijas moments.
Voltmetra savienojums ir paralēls, un gan fiksētā, gan kustīgā spuldze ir savienotas sērijā ar neinduktīvo pretestību.
φ = 0, kur φ ir fāzes leņķis.
Kur, I ir strāvas plūsma šķērsējā Amp = V/Z.
V un Z ir piemērotie spriegumi un spuldzes impēdance attiecīgi.
M =
