Prinsip Kerja Voltmeter dan Jenis-jenis Voltmeter

Apa Itu Voltmeter?

Voltmeter adalah alat pengukur voltan. Ia mengukur voltan antara dua nod. Kita tahu unit beza keupayaan adalah volt. Jadi, ia adalah alat pengukuran yang mengukur beza keupayaan antara dua titik.

Prinsip Kerja Voltmeter

Prinsip utama voltmeter adalah ia harus disambungkan secara selari di mana kita ingin mengukur voltan. Sambungan selari digunakan kerana voltmeter dibina sedemikian rupa sehingga ia mempunyai nilai rintangan yang sangat tinggi. Jadi, jika rintangan yang tinggi itu disambungkan secara siri, maka aliran arus akan hampir sifar, yang bermaksud litar telah menjadi terbuka.

Jika disambungkan secara selari, maka rintangan beban datang selari dengan rintangan yang tinggi dari voltmeter dan oleh itu kombinasi ini akan memberikan hampir sama rintangan yang beban miliki. Juga dalam litar selari, kita tahu bahawa voltan adalah sama, jadi voltan antara voltmeter dan beban adalah hampir sama, dan oleh itu voltmeter mengukur voltan.
Untuk voltmeter ideal, kita mempunyai rintangan yang mesti menjadi infiniti dan oleh itu arus yang ditarik menjadi sifar, jadi tidak akan ada kehilangan kuasa dalam instrumen. Tetapi ini tidak dapat dicapai secara praktikal kerana kita tidak dapat mempunyai bahan yang mempunyai rintangan infiniti.

Klasifikasi atau Jenis Voltmeter

Berdasarkan prinsip pembinaan, kita mempunyai pelbagai jenis voltmeter, mereka adalah -

1. Magnet Kekal Gerakan Koil (PMMC) Voltmeter.

2. Gerakan Besi (MI) Voltmeter.

3. Jenis Elektrodinamometer Voltmeter.

4. Jenis Rectifier Voltmeter

5. Jenis Induksi Voltmeter.

6. Jenis Elektrostatik Voltmeter.

7. Voltmeter Digital (DVM).

Bergantung pada jenis pengukuran yang kita lakukan, kita mempunyai-

1. Voltmeter DC.

2. Voltmeter AC.

Untuk voltmeter DC, instrumen PMMC digunakan, instrumen MI boleh mengukur voltan AC dan DC, jenis elektrodinamometer, instrumen termal boleh mengukur voltan DC dan AC juga. Meter induksi tidak digunakan kerana kosnya yang tinggi, ketidaktepatan dalam pengukuran. Voltmeter jenis rectifier, jenis elektrostatik, dan juga voltmeter digital (DVM) boleh mengukur voltan AC dan DC.

Voltmeter PMMC

Apabila konduktor yang membawa arus diletakkan dalam medan magnet, satu daya mekanikal bertindak pada konduktor, jika ia disambungkan ke sistem bergerak, dengan pergerakan koil, penunjuk bergerak di atas skala.
Instrumen PMMC mempunyai magnet kekal. Ia sesuai untuk pengukuran DC kerana di sini defleksi adalah berkadar dengan voltan kerana rintangan adalah tetap untuk bahan meter dan oleh itu jika polariti voltan dibalik, defleksi penunjuk juga akan dibalik, jadi ia hanya digunakan untuk pengukuran DC. Jenis instrumen ini dipanggil instrumen D’Arnsonval. Ia mempunyai kelebihan memiliki skala linear, penggunaan kuasa rendah, ketepatan tinggi.
Kelemahan utama adalah -
Ia hanya mengukur kuantiti DC, kos lebih tinggi dll.

Di mana,
B = Ketumpatan fluks dalam Wb/m2.
i = V/R di mana V adalah voltan yang hendak diukur dan R adalah rintangan beban.
l = Panjang koil dalam m.
b = Lebar koil dalam m.
N = Bilangan putaran dalam koil.

Pembesaran Julat dalam Voltmeter PMMC

Dalam voltmeter PMMC, kita mempunyai kemudahan untuk memperluas julat pengukuran voltan juga. Hanya dengan menyambungkan rintangan dalam siri dengan meter, kita boleh memperluas julat pengukuran.

Biarkan,
V adalah voltan bekalan dalam volt.
Rv adalah rintangan voltmeter dalam Ohm.
R adalah rintangan luaran yang disambungkan secara siri dalam ohm.
V1 adalah voltan di seberang voltmeter.
Maka rintangan luaran yang perlu disambungkan secara siri diberikan oleh

Voltmeter MI

Instrumen MI bermaksud instrumen gerakan besi. Ia digunakan untuk pengukuran AC dan DC, kerana defleksi θ berkadar dengan kuasa dua voltan dengan mengandaikan rintangan meter adalah tetap, jadi apa-apa polariti voltan, ia menunjukkan defleksi arah, selanjutnya mereka diklasifikasikan dalam dua cara lagi,

1. Jenis tarikan.

2. Jenis tolakan.

Di mana, I adalah jumlah arus yang mengalir dalam litar dalam Amp. I = V/Z
Di mana, V adalah voltan yang hendak diukur dan Z adalah rintangan beban.
L adalah induktansi sendiri koil dalam Henry.
θ adalah defleksi dalam Radian.

Prinsip Instrumen MI Jenis Tarikan

Jika sebahagian besi lembut yang tidak dimagnetkan diletakkan dalam medan magnet, ia akan tertarik ke arah koil, jika penunjuk disambungkan ke sistem dan arus dialirkan melalui koil sebagai hasil daripada voltan yang dikenakan, ia mencipta medan magnet yang menarik sebahagian besi dan mencipta momen defleksi sebagai hasilnya penunjuk bergerak di atas skala.

Prinsip Instrumen MI Jenis Tolakan

Apabila dua sebahagian besi dimagnetkan dengan polariti yang sama dengan melewati arus yang dilakukan dengan menerapkan voltan di seberang voltmeter, maka tolakan antara mereka berlaku dan tolakan tersebut menghasilkan momen defleksi yang menyebabkan penunjuk bergerak.
Kelebihannya adalah ia mengukur kedua-dua AC dan DC, ia murah, kesalahan geseran rendah, Kuat dll. Ia kebanyakannya digunakan dalam pengukuran AC kerana dalam pengukuran DC, ralat akan lebih banyak disebabkan oleh histeresis.

Voltmeter Jenis Elektrodinamometer

Instrumen elektrodinamometer digunakan kerana mereka mempunyai kalibrasi yang sama untuk kedua-dua AC dan DC iaitu jika ia dikalibrasi dengan DC, maka juga tanpa kalibrasi kita boleh mengukur AC.

Prinsip Voltmeter Jenis Elektrodinamometer

Kita mempunyai dua koil, tetap dan bergerak. Jika voltan dikenakan pada kedua-dua koil sebagai hasil daripadanya arus mengalir dua koil ia akan berada di posisi sifar disebabkan oleh pembangunan momen yang sama dan berlawanan. Jika arah satu momen dibalik seiring dengan arus dalam koil berbalik, momen unidirectional dihasilkan.
Untuk voltmeter, sambungan adalah selari dan kedua-dua koil tetap dan bergerak disambungkan secara siri dengan rintangan non-induktif.
φ = 0 di mana φ adalah sudut fasa.