Nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo điện áp và các loại đồng hồ đo điện áp

Đồng hồ đo điện áp là gì?

Đồng hồ đo điện áp là một thiết bị đo điện áp. Nó đo điện áp giữa hai nút. Chúng ta biết đơn vị của hiệu điện thế là volt. Vì vậy, đây là một thiết bị đo lường đo hiệu điện thế giữa hai điểm.

Nguyên lý hoạt động của Đồng hồ đo điện áp

Nguyên tắc chính của đồng hồ đo điện áp là nó phải được kết nối song song với nơi chúng ta muốn đo điện áp. Kết nối song song được sử dụng vì đồng hồ đo điện áp được xây dựng theo cách có giá trị điện trở rất cao. Nếu điện trở cao này được kết nối串联起来，电流几乎为零，这意味着电路已经断开。 如果它并联连接，则负载阻抗与电压表的高电阻并联，因此组合后的阻抗几乎与负载本身的阻抗相同。同时，在并联电路中我们知道电压是相同的，所以电压表和负载之间的电压几乎相同，因此电压表可以测量电压。 对于理想的电压表，我们希望其电阻为无穷大，从而电流为零，这样仪表中就不会有功率损耗。但实际上这是无法实现的，因为我们无法拥有无限电阻的材料。 ### 电压表的分类或类型 根据构造原理，我们有不同的电压表类型，主要有以下几种： 1. 永久磁铁动圈式（PMMC）电压表。 2. 动铁式（MI）电压表。 3. 电动系电压表。 4. 整流式电压表。 5. 感应式电压表。 6. 静电式电压表。 7. 数字电压表（DVM）。 根据所进行的测量类型，我们有： 1. 直流电压表。 2. 交流电压表。 对于直流电压表，使用PMMC仪器；MI仪器可以测量交流和直流电压；电动系、热电式仪器也可以测量直流和交流电压。感应式电表由于成本高且测量不准确而不被使用。整流式电压表、静电式电压表以及数字电压表（DVM）可以测量交流和直流电压。 #### PMMC电压表 当载流导体置于磁场中时，导体上会受到机械力的作用。如果它连接到一个移动系统，随着线圈的移动，指针会在刻度盘上移动。PMMC仪器具有永久磁铁。它适用于直流测量，因为这里的偏转与电压成正比，因为对于仪表材料来说电阻是恒定的。如果电压极性反转，指针的偏转也会反转，因此它仅用于直流测量。这种类型的仪器称为D’Arsonval型仪器。它的优点是具有线性刻度、功耗低、精度高。 主要缺点是：只能测量直流量，成本较高等。 其中： B = 磁通密度（单位：韦伯/平方米）。 i = V/R，其中V是要测量的电压，R是负载的电阻。 l = 线圈的长度（单位：米）。 b = 线圈的宽度（单位：米）。 N = 线圈的匝数。 ##### PMMC电压表的量程扩展 在PMMC电压表中，我们还可以通过将电阻串联在表头上来扩展电压测量范围。 设： V 是电源电压（单位：伏特）。 Rv 是电压表的电阻（单位：欧姆）。 R 是外部串联电阻（单位：欧姆）。 V1 是电压表上的电压。 则外部串联电阻为： #### MI电压表 MI仪器指的是动铁式仪器。它既可用于交流测量也可用于直流测量，因为偏转θ与电压的平方成正比（假设仪表的阻抗恒定），无论电压的极性如何，它都显示方向偏转。进一步分为两种类型： 1. 吸引型。 2. 排斥型。 其中，I 是电路中的总电流（单位：安培）。I = V/Z 其中，V 是要测量的电压，Z 是负载的阻抗。 L 是线圈的自感（单位：亨利）。 θ 是偏转角度（单位：弧度）。 ##### 吸引型MI仪器原理 如果将一块未磁化的软铁放在磁场中，它会被吸引向线圈。如果系统中有一个指针，并且通过线圈传递电流（由施加的电压引起），它会产生一个磁场，吸引铁片并产生偏转扭矩，从而使指针在刻度盘上移动。 ##### 排斥型MI仪器原理 当两个铁片通过施加电压使电流通过而被磁化成相同极性时，它们之间会发生排斥，这种排斥会产生偏转扭矩，从而使指针移动。优点是可以测量交流和直流，价格便宜，摩擦误差小，坚固等。主要用于交流测量，因为在直流测量中由于磁滞效应误差会更大。 #### 电动系电压表 电动系仪器被使用是因为它们对交流和直流都有相同的校准，即如果用直流校准，那么无需重新校准即可测量交流。 ##### 电动系电压表原理 我们有两个线圈，固定线圈和移动线圈。如果在两个线圈上施加电压，电流流过两个线圈，由于产生相等且相反的扭矩，它们将保持在零位置。如果其中一个扭矩的方向因线圈中的电流反转而反转，则会产生单向扭矩。对于电压表，连接是并联的，固定线圈和移动线圈都与非感性电阻串联。 φ = 0，其中φ是相位角。 其中，I 是电路中的电流（单位：安培）= V/Z。 V 和 Z 分别是施加的电压和线圈的阻抗。 M 是线圈的互感。 它们没有磁滞误差，可用于交流和直流测量，主要缺点是扭矩/重量比低，摩擦损失大，比其他仪器昂贵等。 #### 整流式电压表 它们用于交流或直流测量。对于直流测量，我们需要连接一个PMMC表头，它测量经过桥式整流器整流后的脉动直流电压。 ##### 整流式电压表的优点 1. 可以用于高频。 2. 大多数范围内具有均匀的刻度。 缺点是温度变化会导致灵敏度下降，在交流操作中会出现误差。 #### 数字电压表（DVM） #### 数字电压表（DVM）原理 数字电压表是一种可以通过直接指示值而不是通过偏转来给出输出电压的仪器。它是一种非常好的电压测量工具，因为它完全消除了视差误差、测量近似误差，可以高速读取数据，并且可以存储在内存中进行进一步分析。主要原理是通过相同的电路安排测量值，但该值不是用来偏转指针，而是输入到模数转换器并显示为数字值。 #### 静电式仪器 #### 静电式仪器原理 当由带电粒子产生的电场作用于由电流充电的导体时，会产生偏转扭矩。这可以通过以下方式实现： 1. 两个电极，一个固定，另一个可移动，带有相反的电荷。 2. 两个电极之间的力导致可移动电极的旋转运动。 其中，V 是要测量的电压（单位：伏特），C 是电容（单位：法拉），θ 是偏转角度（单位：弧度）。 静电表的优点是功耗低，可用于交流和直流量，无磁滞损耗，无杂散磁场误差。缺点是刻度不均匀，工作力小，价格昂贵，尺寸大，结构不够坚固。 声明：尊重原创，好文章值得分享，如有侵权请联系删除。