Voltmetrenin Çalışma Prensibi ve Voltmetre Tipleri

Voltmetre Nedir?

Voltmetre bir gerilim ölçeridir. İki düğüm arasındaki gerilimi ölçer. Potansiyel farkın birimini volt olarak biliyoruz. Bu nedenle, iki nokta arasındaki potansiyel farkı ölçen bir ölçme aracıdır.

Voltmetrenin Çalışma Prensibi

Voltmetrenin ana çalışma prensibi, ölçülmek istenen yerde paralel bağlanması gerektiğidir. Paralel bağlantı, bir voltmetrenin çok yüksek bir direnç değerine sahip olması nedeniyle kullanılır. Eğer bu yüksek direnç seri bağlı olursa, akım neredeyse sıfır olur, yani devre açık hale gelir.

Eğer paralel bağlıysa, yük empedansı voltmetre'nin yüksek direnci ile paralel olur ve bu kombinasyon, yükün sahip olduğu empedansa neredeyse aynı empedans verir. Ayrıca, paralel devrede gerilimin aynı olduğunu biliyoruz, bu nedenle voltmetre ile yük arasındaki gerilim neredeyse aynıdır ve dolayısıyla voltmetre gerilimi ölçer.
Mükemmel bir voltmetre için, direnç sonsuz olmalı ve çekilen akım sıfır olmalı, böylece alette güç kaybı olmaz. Ancak bu pratikte gerçekleştirilemez çünkü sonsuz dirence sahip bir malzemeye sahip olamayız.

Voltmetre Sınıflandırması veya Türleri

Yapısal prensibe göre, farklı voltmetre türleri vardır, bunlar genellikle –

1. Kalıcı Manyet Motorlu Bobin (PMMC) Voltmetresi.

2. Hareketli Demir (MI) Voltmetresi.

3. Elektrodinamometre Tipi Voltmetresi.

4. Düzeltici Tipi Voltmetresi.

5. Endüksiyon Tipi Voltmetresi.

6. Elektrostatik Tipi Voltmetresi.

7. Dijital Voltmetre (DVM).

Ölçüm türlerimize bağlı olarak şunları elde ederiz-

1. DC Voltmetre.

2. AC Voltmetre.

DC voltmetreler için PMMC araçları kullanılır, MI araç hem AC hem de DC gerilimleri ölçebilir, elektrodinamometre tipi, termal araç DC ve AC gerilimlerini de ölçebilir. Endüksiyon metreleri yüksek maliyetleri ve ölçümdeki hataları nedeniyle kullanılmaz. Dikdörtgen tip voltmetre, elektrostatik tip ve ayrıca dijital voltmetre (DVM) hem AC hem de DC gerilimleri ölçebilir.

PMMC Voltmetre

Akım taşıyan bir iletken manyetik alanda yerleştirildiğinde, iletken üzerinde mekanik bir kuvvet etkiler. Eğer bu iletken bir hareketli sisteme bağlanmışsa, bobinin hareketiyle gösterge ölçeği üzerinde hareket eder.
PMMC araçlarında kalıcı mıknatıslar vardır. Burada sapma, voltajla orantılıdır çünkü metre malzemesinin direnci sabittir ve bu nedenle voltajın polaritesi tersine döndüğünde, göstergenin sapması da tersine dönecektir, bu yüzden sadece DC ölçümü için kullanılır. Bu tür araç D'Arsonval tipi araç olarak adlandırılır. Doğrusal ölçek, düşük güç tüketimi, yüksek doğruluk gibi avantajlarına sahiptir.
Önemli dezavantajları şunlardır -
Sadece DC miktarını ölçer, daha yüksek maliyet vb.
Burada,
B = Wb/m2 içinde manyetik akı yoğunluğu.
i = V/R burada V ölçülecek voltaj ve R yükün direncidir.
l = Bobinin uzunluğu metrededir.
b = Bobinin genişliği metrededir.
N = Bobindeki tur sayısı.

PMMC Voltmetresinde Ölçüm Aralığının Genişletilmesi

PMMC voltmetrelerinde gerilim ölçüm aralığını genişletme imkanımız var. Sadece metreyle seri bir direnç bağlayarak ölçüm aralığını genişletebiliriz.

Diyelim ki,
V volts cinsinden besleme gerilimidir.
Rv Ohm cinsinden voltmetre direncidir.
R seri bağlı olan dıştaki direnç Ohm cinsindendir.
V1 voltmetre üstündeki gerilimdir.
O zaman seri bağlı olacak dış direnç şu şekilde verilir

MI Voltmetre

MI aletleri, hareketli demir aletiMI Voltmetre

MI aletleri, hareketli demir aleti anlamına gelir. Hem AC hem de DC ölçümlerinde kullanılır çünkü defleksiyon θ, voltajın karesine orantılıdır ve metre empedansının sabit olduğu varsayılır, bu nedenle voltajın ne olursa olsun polüsi, yönlü bir defleksiyon gösterir. Ayrıca, bunlar iki şekilde daha sınıflandırılır,

1. Çekim tipi.

2. İtme tipi.

Burada, I devrede akan toplam akım Amp olarak ifade edilir. I = V/Z
Burada, V ölçülmek istenen gerilim ve Z yükün empedansıdır.
L, bobinin kendinden indüktansı Henry cinsinden ifade edilir.
θ Radyan cinsinden defleksiyondur.

Çekim Tipi MI Alet Prensibi

Eğer manyetize olmayan yumuşak demir parçası bir manyetik alanda yerleştirilirse, bu parça bobin tarafından çekilecektir. Eğer sisteme bir işaretçi takılırsa ve bir gerilim uygulayarak akım geçirilirse, bu da bir manyetik alan oluşturur, bu alan demir parçasını çeker ve bu da işaretçinin ölçek üzerinde hareket etmesine neden olan bir defleksiyon torku yaratır.

İtme Tipi MI Alet Prensibi

İki demir parçası aynı kutupla manyetize edildiğinde, voltmetreye gerilim uygulanarak bir akım geçirilir ve aralarında itme oluşur. Bu itme, işaretçinin hareket etmesine neden olan bir defleksiyon torku yaratır.
Avantajları, hem AC hem de DC'yi ölçebilmesi, ucuz olması, düşük sürtünme hataları, dayanıklı olması vb. gibidir. Özellikle AC ölçümünde kullanılır çünkü DC ölçümünde histerizis nedeniyle hata daha fazla olur.

Elektrodinamometre Tipi Voltmetre

Elektrodinamometre aletleri, hem AC hem de DC için aynı kalibrasyona sahip oldukları için kullanılır, yani DC ile kalibre edilmişse, yeniden kalibre etmeden AC'yi de ölçebiliriz.

Elektrodinamometre Tipi Voltmetre Prensibi

İki bobinimiz var, sabit ve hareketli bobinler. Eğer iki bobine bir gerilim uygulanırsa, bu sonucunda akım iki bobinde akar ve eşit ve zıt torkların gelişmesi nedeniyle sıfır konumda kalır. Eğer bir torkun yönü, bobindeki akımın tersine döndüğü zaman tersine dönerse, tek yönlü bir tork oluşur.
Ampermetre için bağlantı paraleldir ve hem sabit hem de hareketli bobinler indüktif olmayan dirençle seri bağlıdır.
φ = 0 burada φ faz açısıdır.

Burada, I devrede akan akım miktarıdır (Amp = V/Z).
V ve Z, sırasıyla uygulanan gerilim ve bobinin empedansıdır.
M = bobinin karşılıklı endüktansı.
Histerizis hatası yoktur, AC ve DC ölçümü için kullanılabilir, ana dezavantajları düşük tork/ağırlık oranı, yüksek sürtünme kaybı, diğer araçlardan daha pahalı olması vb. özellikleridir.

Dikdörtgenleyici Voltmetre

Dikdörtgenleyici Voltmetre İlkesi

Bu cihazlar AC veya DC ölçümü için kullanılır. DC ölçümü için, dikdörtgenlenmiş gerilimi ölçen titreşen DC gerilimini ölçen bir PMMC metre ile bağlantımız gerekmektedir, bu metre köprü dikdörtgenleyiciye bağlanmıştır.

Dikdörtgenleyici Voltmetrenin Avantajları

1. Yüksek frekanslarda kullanılabilir.

2. Çoğu aralıkta düzgün ölçeklidir.

AC çalışmasında hassasiyetin sıcaklıkla azalması nedeniyle hata oluşabilir.

Dijital Voltmetreler (DVM)

Dijital Voltmetreler (DVM) İlkesi

Dijital Voltmetre, defleksiyon yerine doğrudan değeri göstererek çıkış gerilimini verebilen bir araçtır. Bu, paralaks nedeniyle oluşan hataları tamamen ortadan kaldırarak, ölçümdeki tahmin hatalarını, hızlı okuma yapılmasını ve ayrıca daha sonra analiz için bellekte saklanabilmesi açısından çok iyi bir ölçüm aracıdır. Ana ilke, değer aynı devre düzenlemesiyle ölçülür ancak bu değer işaretçinin defleksiyonu için kullanılmaz, analogdan dijital dönüştürücüye beslenir ve dijital değer olarak görüntülenir.

Elektrostatik Enstrümanlar

Elektrostatik Enstrümanlar Princibi

Şarjlı parçacıklar tarafından oluşturulan elektrik alanının akım ile yüklenmiş olan iletkenler üzerinde etkili olmasına izin verildiğinde, bir defleksiyon torku oluşturulur. Bu şu şekilde yapılabilir:

1. Birinin sabit ve diğeri hareketli olan iki zıt yüklü elektrot kullanarak.

2. İki elektrot arasındaki kuvvet, hareketli elektrotun dönme hareketini sağlar.

Burada, V ölçüm için volt cinsinden gerilim, C farad cinsinden kapasitansın değeri ve θ radian cinsinden defleksiyondur.
Elektrostatik metrenin avantajları düşük güç tüketimi, hem AC hem de DC miktarlarında kullanılabilir, histeresis kaybı yok, sızıntı manyetik alan hatası yoktur. Dezavantajları ise ölçeğin düzensiz olması, düşük işletim gücü, pahalı olması, büyük boyutu ve ince yapı olmasıdır.

Açıklama: Orijinali saygılıyorum, iyi makaleleri paylaşmak değerlidir, ihlal varsa lütfen silmek için iletişime geçin.