Система измерительного механизма вольтметра

Прибор вольтметр помогает измерить разность потенциалов в электрической цепи. Для минимизации влияния на сеть прибор должен иметь максимально большое сопротивление. Оно определяет погрешность измерений и чувствительность устройства.

В процессе усовершенствования вольтметры прошли путь от стрелочных, аналоговых приборов до дискретных с цифровыми индикаторами. Измерение напряжения стало неотъемлемой функцией большинства мультиметров и электронных осциллографов.

Применяются измерение и индикация напряжения в некоторых удлинителях, устройствах защитного отключения и автоматических выключателях.

Подключение прибора

Контроль напряжения происходит всегда параллельно. Измерение может быть осуществлено как у источника питания, так и у нагрузки. Схема подключения вольтметра изображена на рисунке ниже.

Система измерительного механизма вольтметраСхема подключения прибора

Тонкости, которые необходимо учесть перед тем как подключить вольтметр:

  • Правильно выбранный диапазон измерений убережет прибор и проверяемую схему от повреждений. С особой осторожностью следует работать, когда показание вольтметра близко к пределу. Скачок ЭДС способен спалить обмотки измерительного прибора;
  • Стрелочный вольтметр может обеспечить нормативную точность только при правильном положении. Если на приборе указанно горизонтальное размещение, то располагать его вертикально запрещено, как и наоборот. Также следует уделять внимание отсутствию вибраций и сильных магнитных полей;
  • Измерения вольтметром можно выполнять как под напряжением, так и отключая схему от источника питания с последующим включением;
  • При работе с опасной величиной напряжения рекомендуется использовать защитные перчатки и диэлектрические коврики;
  • При использовании аналогового прибора до начала измерений необходимо проконтролировать, что стрелка показывает ровно на ноль. В случае необходимости следует произвести настройку специальным регулировочным винтом;
  • В случае необходимости проводится калибровка;
  • Для обеспечения высокой точности измерений следует проверить как давно происходила поверка вольтметра.

Часто приборы имеют несколько пределов измерения. У аналоговых вольтметров для каждой величины используются разные схемы подключения. В цифровых достаточно установить указатель напротив требуемого значения. Наиболее современные устройства способны автоматически определить предел измерения и в процессе контроля напряжения менять его.

Классификация вольтметров

Вольтметр постоянного тока используются для измерения напряжения в сетях с постоянным напряжением. В основе обычно лежит магнитоэлектрическая система. При работе сильно подвержены внешнему воздействию, поэтому используются с экранированием.

Для измерения синусоидального напряжения с частотой близкой к 50 Герцам используется вольтметр переменного тока. Наиболее часто в аналоговых приборах встречается электромагнитная система. Она имеет нелинейную шкалу, что усложняет снятие показаний.

Селективные вольтметры рассчитаны на измерение среднеквадратического значения отдельной гармонической составляющей напряжения. В его основе лежит электронный вольтметр, рассчитанный на работу с постоянным током. По принципу действия прибор похож на супергетеродинный радиоприемник.

Фазочувствительные вольтметры называются вектрометрами. Они применяются для измерения комплексных напряжений. Одной из популярных сфер их применения является векторное управление асинхронными двигателями с помощью преобразователей частоты.

Одна шкала вольтметра показывает действительную составляющую напряжения, а вторая отображает мнимую. Опорное напряжение, необходимое для работы аппарата, может генерироваться как самим прибором, так и с помощью внешнего источника.

Благодаря данному устройству можно легко получить амплитудно-фазовую характеристику, позволяющую контролировать правильность работы ключей полупроводниковых четырехполюсников.

Для измерения напряжений, форма которых имеет большую важность, используются импульсные вольтметры. Они способны измерять не только периодический сигнал, но и амплитуду единичного скачка. Эти вольтметры имеют самое высокое быстродействие, поэтому изготавливаются преимущественно цифровыми.

Аналоговые и цифровые приборы

В основании аналоговых приборов лежат электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические системы. Аналогичные типы конструкций заложены в амперметры. Для увеличения пределов измерения используются шунты. После измерения необходимо учитывать в полученном результате сопротивление добавочного резистора.

Система измерительного механизма вольтметраВнешний вид стрелочного вольтметра

Одним из главных недостатков аналоговых приборов является высокое энергопотребление. Подключение такого вольтметра может привести к падению напряжения в цепи, что отразится на погрешности. Наличие индуктивности в конструкции вызывает чувствительность от частоты измеряемого напряжения.

В основе конструкции цифрового вольтметра лежит АЦП. Точность измерения определяется дискретизацией с которой работает аналогово-цифровой преобразователь. Индикатор вольтметра отображает готовый результат в цифровом виде, что значительно облегчает работу с устройством. Влияние на сеть у таких приборов минимально благодаря наличию собственного источника питания.

Система измерительного механизма вольтметра

Широкая распространенность дискретных вольтметров привела к их интеграции в другие устройства. Большинство мультиметров имеют возможность измерять постоянное и переменное напряжение. При этом для повышения точности измерений в конструкции предусматривается несколько пределов. Высокое сопротивление вольтметра позволяет уменьшить его влияние цепь, к которой подключается измерительный прибор.

Система измерительного механизма вольтметраВольтметр, встроенный в мультиметр

Основные технические параметры

Основные технические характеристики вольтметра, заносимые в руководство пользования и паспорт прибора, согласно международных стандартов:

  • внутреннее сопротивление вольтметра;
  • диапазон измерений, в котором обеспечивается указанная точность при правильном подсоединении прибора;
  • при работе с переменным напряжением указывается рабочая частота.

Одним из наиболее важных параметров является класс точности. Он всегда отображается на шкале прибора. С его помощью можно определить с какой погрешностью получается результат после включения прибора в сеть.

Описание некоторых видов измерительных устройств

Микровольтметр В3-57 способен работать с переменным напряжением от 5 Герц до 5 МГц. Отображение результата происходит путем вычисления среднеквадратичного значения. Устройство способно работать с напряжениями любой формы. Сопротивление вольтметра составляет не менее 5 МОм. Наиболее широко прибор используется в радиотехнике для наладки оборудования.

Система измерительного механизма вольтметраВнешний вид микровольтметра В3-57

Измерители переменного напряжения АКИП-2401 имеют два канала. Также имеется возможность фиксации результата на экране при помощи кнопки «Hold». Устройство имеет в наличии интерфейс RS-232, позволяющий считывать данные дистанционно.

Система измерительного механизма вольтметраЦифровой вольтметр АКИП-2401

Прибор В7-40/1 преимущественно используется для высокоточных научных исследований и поверки других вольтметров. Его сопротивление достигает 2 ГОи при пределе измерения в 2 В. Это позволяет максимально уменьшить влияние на цепь, что немаловажно при работе с низковольтными радиотехническими схемами. В7-40/1 успешно используется в средствах автоматики и SCADA системах.

Система измерительного механизма вольтметраВысокоточный, дискретный вольтметр В7-40/1

Меры безопасности

В отличие от других приборов, например, омметра или мегометра, работая с вольтметром, приходится иметь дело с напряжением. При небольших значениях оно не представляет опасности для человека. Измеряя напряжения, способные создать опасный ток, протекающий через тело человека, необходимо соблюдать повышенную осторожность.

Измерение напряжений должно сопровождаться полным соблюдением ТБ и ПУЭ. Это предотвратит получение электротравмы. Запрещено работать без средств защиты, например, резиновых перчаток и ковриков. По завершению работ не должно оставаться оголенных токоведущих частей, с которыми может произойти случайный контакт у обслуживающего персонала.

Повсеместное использование измерения напряжения в электротехнике привело к созданию вольтметров различных конструкций. Они отличаются как по принципу работы, так и по точности. Наибольшую популярность получают универсальные устройства, способные автоматически выбрать не только предел, но и тип контролируемой величины.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в х под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Вольтметр — назначение, как с ним работать, где применять

Два цифровых вольтметра. Верхний — коммерческая модель. Нижний сконструировали студенты Берлинского технического университета

Вольтметр

(вольт + греч. μετρεω «измеряю») — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключаетсяпараллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Идеальный вольтметр должен обладать бесконечно большим внутренним сопротивлением. Поэтому чем выше внутреннее сопротивление в реальном вольтметре, тем меньше влияния оказывает прибор на измеряемый объект и, следовательно, тем выше точность и разнообразнее области применения.

Содержание

  • 1 Классификация и принцип действия 1.1 Классификация
  • 1.2 Аналоговые электромеханические вольтметры
  • 1.3 Аналоговые электронные вольтметры общего назначения
  • 1.4 Цифровые электронные вольтметры общего назначения
  • 1.5 Диодно-компенсационные вольтметры переменного тока
  • 1.6 Импульсные вольтметры
  • 1.7 Фазочувствительные вольтметры
  • 1.8 Селективные вольтметры
  • 2 Наименования и обозначения
  • 2.2 Обозначения
  • 3 Основные нормируемые характеристики
  • 4 История
  • 5 См. также
      5.1 Другие средства измерения напряжений и ЭДС
  • 5.2 Прочие ссылки
  • 6 Литература и документация
  • 6.

    2 Нормативно-техническая документация

  • 7 Ссылки
  • Ссылки

    • [metrob.ru/HTML/Stati/SI/vmetr.html Поверка и калибровка широкополосных вольтметров переменного напряжения]
    • Войнаровский П. Д.,. Электрические измерительные аппараты // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
    • [www.youtube.com/watch?feature=plpp&v=1O6Rlv_Mhtc Вольтметр. Измерение напряжения (учебный видеоролик)]
    • Вольтметр // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

    Классификация и принцип действия

    Классификация

    • По принципу действия вольтметры разделяются на: электромеханические — магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, выпрямительные, термоэлектрические;
    • электронные — аналоговые и цифровые
    Читайте также:  Симисторный стабилизатор своими руками
  • По назначению:
  • переменного тока;
  • импульсные;
  • фазочувствительные;
  • селективные;
  • универсальные
  • По конструкции и способу применения:
  • переносные;
  • стационарные
  • Аналоговые электромеханические вольтметры

    • Магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические и электростатические вольтметры представляют собой измерительные механизмы соответствующих типов с показывающими устройствами. Для увеличения предела измерений используются последовательно включённые добавочные сопротивления. Технические характеристики аналогового вольтметра во многом определяются чувствительностью магнитоэлектрического измерительного прибора. Чем меньше его ток полного отклонения, тем более высокоомные добавочные резисторы можно применить. А значит, входное сопротивление вольтметра будет более высоким. Тем не менее, даже при использовании микроамперметра с током полного отклонения 50 мкА (типичные значения 50..200 мкА), входное сопротивление вольтметра составляет всего 20 кОм/В (20 кОм на пределе измерения 1 В, 200 кОм на пределе 10 В). Это приводит к большим погрешностям измерения в высокоомных цепях (результаты получаются заниженными), например при измерении напряжений на выводах транзисторов и микросхем, и маломощных источников высокого напряжения. ПРИМЕРЫ: М4265, М42305, Э4204, Э4205, Д151, Д5055, С502, С700М
  • Выпрямительный вольтметр представляет собой сочетание измерительного прибора, чувствительного к постоянному току (обычно магнитоэлектрического), и выпрямительного устройства.
      ПРИМЕРЫ: Ц215, Ц1611, Ц4204, Ц4281
  • Термоэлектрический вольтметр — прибор, использующий ЭДС одной или более термопар, нагреваемых током входного сигнала.
  • Аналоговые электронные вольтметры общего назначения

    Этот раздел не завершён.Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

    Аналоговые электронные вольтметры содержат, помимо магнитоэлектрического измерительного прибора и добавочных сопротивлений, измерительный усилитель (постоянного или переменного тока), который позволяет иметь более низкие пределы измерения (до десятков — единиц милливольт и ниже), существенно повысить входное сопротивление прибора, получить линейную шкалу на малых пределах измерения переменного напряжения.

    Цифровые электронные вольтметры общего назначения

    Дополнительные сведения: Мультиметр#Цифровые мультиметры

    Принцип работы вольтметров дискретного действия состоит в преобразовании измеряемого постоянного или медленно меняющегося напряжения в электрический код с помощью аналого-цифрового преобразователя, который отображается на табло в цифровой форме.

    Диодно-компенсационные вольтметры переменного тока

    Принцип действия диодно-компенсационных вольтметров состоит в сравнении с помощью вакуумного диода пикового значения измеряемого напряжения с эталонным напряжением постоянного тока с внутреннего регулируемого источника вольтметра. Преимущество такого метода состоит в очень широком рабочем диапазоне частот (от единиц герц до сотен мегагерц), с весьма хорошей точностью измерения, недостатком является высокая критичность к отклонению формы сигнала от синусоиды.

    • ПРИМЕРЫ: В3-49, В3-63 (используется пробник 20 мм)

    В настоящее время разработаны новые типы вольтметров, такие как В7-83 (пробник 20 мм) и ВК3-78 (пробник 12 мм), с характеристиками аналогичными диодно-компенсационным. Последние в скором времени могут быть допущены к применению в качестве рабочих эталонов. Из иностранных аналогов можно выделить вольтметры серии URV фирмы Rohde&Schwarz с пробниками диаметром 9 мм.

    Импульсные вольтметры

    Импульсные вольтметры предназначены для измерения амплитуд периодических импульсных сигналов с большой скважностью и амплитуд одиночных импульсов.

    Этот раздел не завершён.Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

    Фазочувствительные вольтметры

    Фазочувствительные вольтметры (векторметры) служат для измерения квадратурных составляющих комплексных напряжений первой гармоники. Их снабжают двумя индикаторами для отсчета действительной и мнимой составляющих комплексного напряжения.

    Таким образом, фазочувствительный вольтметр дает возможность определить комплексное напряжение, а также его составляющие, принимая за нуль начальную фазу некоторого опорного напряжения.

    Фазочувствительные вольтметры очень удобны для исследования амплитудно-фазовых характеристик четырехполюсников, например усилителей.

    Селективные вольтметры

    Селективный вольтметр способен выделять отдельные гармонические составляющие сигнала сложной формы и определять среднеквадратичное значение их напряжения.

    По устройству и принципу действия этот вольтметр аналогичен супергетеродинному радиоприёмнику без системы АРУ, в качестве низкочастотных цепей которого используется электронный вольтметр постоянного тока.

    В комплекте с измерительными антеннами селективный вольтметр можно применять как измерительный приёмник.

    • ПРИМЕРЫ: В6-4, В6-6, В6-9, В6-10, SMV 8.5, SMV 11, UNIPAN 233 (237), Селективный нановоль

    Основные технические характеристики вольтметров

    Для оценки технических характеристик измерительных приборов принято пользоваться такими показателями:

    1. Внутреннее сопротивление. В идеале этот показатель должен быть максимально высоким. В этом случае минимизируется влияние прибора на цепь, в которую он подключается. Другими словами, чем больше внутреннее сопротивление вольтметра, тем точнее измерение;
    2. Диапазон измеряемых напряжений. Большинство вольтметров являются универсальными и измеряют напряжение в диапазоне от десятков милливольт до 1000 вольт. Этих пределов вполне достаточно для большинства измерений. Однако специалисты широко используют специальные приборы, которые позволяют измерять очень маленькие значения напряжений с высокой точностью – милли и даже микровольтметры (с точностью до тысячных и миллионных частей вольта) и киловольтметры, измеряющие высокие напряжения порядка тысяч вольт. Работа с этими приборами требует наличия некоторых специальных знаний, навыков и допуска к эксплуатации электроустановок с напряжением свыше 1000 В, чтобы не вывести из строя приборы (милли- и микровольтметры) или не допустить электротравмирования и гибели обслуживающего персонала (при работе с киловольтметрами);
    3. Точность измерения (погрешность). Этот параметр характеризует возможные отличия показаний прибора от реального напряжения в цепи;
    4. Диапазон частот измеряемого переменного напряжения.

    Наименования и обозначения

    Видовые наименования

    • Нановольтметр — вольтметр с возможностью измерения очень малых напряжений (менее 1мкВ)
    • Микровольтметр — вольтметр с возможностью измерения очень малых напряжений (менее 1мВ)
    • Милливольтметр — вольтметр для измерения малых напряжений (единицы — сотни милливольт)
    • Киловольтметр — вольтметр для измерения больших напряжений (более 1 кВ)
    • Векторметр — фазочувствительный вольтметр

    Обозначения

    • Электроизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их принципа действия Д xx — электродинамические вольтметры
    • М xx — магнитоэлектрические вольтметры
    • С xx — электростатические вольтметры
    • Т xx — термоэлектрические вольтметры
    • Ф xx,Щ xx — электронные вольтметры
    • Ц xx — вольтметры выпрямительного типа
    • Э xx — электромагнитные вольтметры
  • Радиоизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их функционального назначения по ГОСТ 15094
      В2- xx — вольтметры постоянного тока
  • В3- xx — вольтметры переменного тока
  • В4- xx — вольтметры импульсного тока
  • В5- xx — вольтметры фазочувствительные
  • В6- xx — вольтметры селективные
  • В7- xx — вольтметры универсальные
  • См. также

    Другие средства измерения напряжений и ЭДС

    • Для измерения абсолютного значения: Потенциометр — точные измерения компенсационным методом
    • Мультиметр (тестер) — комбинированный прибор для измерения напряжения, силы тока и сопротивления
    • Осциллограф — измерение мгновенных значений напряжения сигнала, изменяющегося во времени; в режиме измерения «с открытым входом» можно измерять и постоянное напряжение.
    • Электрометр — прибор, служащий для измерения электрического потенциала
  • Для измерения относительного значения:
      Измерители отношений напряжений
  • Измерители нестабильности напряжений
  • Преобразователи:
      Электронные преобразователи напряжений
  • измерительные трансформаторы напряжения
  • Меры:
      Нормальный элемент — однозначная мера
  • Калибраторы напряжения — многозначные меры
  • Прочие ссылки

    • Вольт
    • Амперметр
    • Омметр
    • Мультиметр
    • Измерительный прибор
    • Радиоизмерительные приборы
    • Электроизмерительные приборы
    • Список параметров напряжения и силы электрического тока

    Принцип работы цифрового прибора

    Цифровой амперметр постоянного тока позволяет измерить и определить постоянный ток – как отрицательной, так и положительной полярности. На направление тока указывает точка, размещенная в крайнем правом разряде.

    Удобство применения данного устройства состоит в отсутствии необходимости подключения шунта. Амперметр цифровой постоянного тока может монтировать в источники питания, стойки приборов, стенды, зарядные устройства и прочее.

    Такой прибор советуют использовать, чтобы контролировать работу двигателей, DС-DС преобразователей, источников питания и инверторов.

    https://www.youtube.com/watch?v=kBzs2rQiB78

    Будет интересно➡ Как подключить амперметр к цепи переменного или постоянного тока

    Амперметр постоянного тока цифровой включается спустя три минуты после подключения питания. В случае установки в зарядное устройство рекомендуется предварительно к выводам питания амперметра подключить конденсатор 470 mF 25 v.

    Индикатор не отображает незначащие нули. Учитывая обширный выбор диапазонов, амперметр с успехом функционирует в одном из двадцати вариантов режима работы.

    При этом каждый режим предполагает применение одного из трех шунтов: на мкА, мА или Амперы.

    Предел измерения колеблется в диапазоне 1мкА – 1000А. Для работы следует выбрать один из 60 предложенных пределов измерений.

    Как уже было отмечено, каждый режим работает на основе подходящего шунта. Следует помнить, что номинальное напряжение любого шунта не должно превышать 75мВ. В качестве примера можно рассмотреть режим 2, который работает только с шунтами 5мкА, 5мА или 5А. Для программирования режимов применяется пять джамперов.

    Читайте также:  Как выглядит инверторный двигатель в стиральной машине

      Чем почистить окислившийся алюминий

    Перед включением модуля рекомендуется запрограммировать режим его работы. После включения модуль выдаст сведения относительно выбранного режима работы.

    Если, допустим, выбран режим измерения токов в пределах 25А, то включенный модуль будет мигать несколько раз «25.0», что указывает на режим работы «5». В таком случае необходимо использование одного из шунтов: 25А, 25мкА или 25мА.

    При выборе недопустимого режима будет мигать значок «Err», указывающий на ошибку.

    Как работает цифровой амперметр

    Следует помнить, что измерять можно только в одной полярности, если же ток измеряется в обратной полярности, то это будет отображаться, как «000».

    Для питания модуля предназначен встроенный литиевый аккумулятор CR2032, рассчитанный на двадцать дней бесперебойной работы. К тому же, источником питания может послужить внешняя батарея и любой другой источник с постоянным током 3В.

    Особенности подключения состоят в том, что внешний источник питания 3В следует подключить плюсом к контакту «3V», а минусом – к «0V».

    Еще одним обязательным условием является наличие гальванической развязки для внешнего источника питания от источника, который измеряет ток. Важно не забыть встроенный литиевый элемент при использовании внешнего источника питания.

    Чтобы сэкономить батарею, измеряя ток в автомобиле, можно воспользоваться реле, которое отключает питание модуля во время выключения зажигания. Сделанные самостоятельно шунты или резисторы можно использовать для малых токов.

    При этом рекомендуется применять металлопленочные резисторы, которые в меньшей степени зависят от температурного режима. Как правило, в устройстве используют константановую или манганиновую проволоку.

    Как пользоваться мультиметром — 3 в 1 (вольтметр, амперметр, омметр)

    Вольтметр – это прибор, назначение которого измерять электродвижущую силу (ЕДС) на определенном участке электрической цепи, или проще – прибор для измерениянапряжения (разность электрических потенциалов). Этот прибор всегда подключается параллельно элементу питания или нагрузке. Измеренное значение вольтметр показывает в Вольтах.

    Если говорить об идеальном вольтметре, то он должен обладать бесконечным внутренним сопротивлением, чтобы точно измерять напряжение и не оказывать побочного воздействия на цепь.

    Именно поэтому в приборах высокого класса стараются сделать максимально возможным внутреннее сопротивление, от которого зависит точность измерения и помехи, создаваемые вольтметром в электрической цепи.

    • Рисунок — Формулы измерения напряжения
    • Если говорить о способе монтажа, то вольтметры подразделяют на три основные группы:
    • • Стационарные;

      Токоизмерительные клещи. Устройство и виды. Как выбрать

    1. • Щитовые;
    2. • Переносные;
    3. Как становится ясно из названия, стационарные приборы используются там, где необходим постоянный контроль, щитовые – в распределительных щитках и на приборных панелях, а переносные – в компактных приборах, которые можно использовать в любом месте.
    4. Рисунок — Схема подключения вольтметра
    5. Посмотрите видео о подключении вольтметра:

    Виды вольтметров

    Существует два вида вольтметров:

    1. Портативные или переносные вольтметры, предназначенные для проверки (тестирования) напряжения в сети. Как правило, такой прибор включается в конструкцию тестера, различаются цифровые или стрелочные приборы, кроме измерения напряжения они выполняют функцию по измерению токов нагрузки, сопротивления цепи, температуры и т. д. Если цифровые приборы отличаются точностью показаний то типы вольтметров, относящиеся к аналоговым (стрелочным) приборам, способны реагировать на малейшие отклонения параметров, не определяемых цифровым прибором.
    2. Стационарные приборы устанавливаются на приборных панелях в электрораспределительных щитах для контроля работы оборудования, эти приборы принадлежат к электромагнитному типу.

    Правила использования

    Прибор должен подсоединяться к цепи параллельно. Следует убедиться, что он имеет диапазон измерений, соответствующий предполагаемому. Среди других правил грамотной эксплуатации можно выделить:

    1. необходимо соблюдать полярность;
    2. для измерения напряжения на источнике питания прибор подключается непосредственно к его клеммам;
    3. не допускается проверять высоковольтные участки цепи вольтметрами, не рассчитанными на большое напряжение;
    4. при использовании универсального измерителя предварительно следует выбрать нужный режим работы.

    При выборе прибора пользователям стоит ориентироваться на собственный бюджет и поставленные задачи. Чтобы приобретенный прибор служил многие годы, следует соблюдать все правила эксплуатации.

    (1

    Как работает вольтметр? Сопротивление вольтметра

    Воздействие амперметра на измеряемую цепь

    Амперметр, как впрочем и вольтметр, оказывает определенное влияние на тестируемую цепь, к которой он подключается в процессе измерения. Когда мы с вами рассматривали воздействие вольтметра на измеряемую цепь , то пришли к выводу, что никакого влияния на тестируемую цепь не оказывает только идеальный вольтметр.

    Это утверждение справедливо и для идеального амперметра.

    Отличие идеального амперметра от идеального вольтметра состоит в том, что первый имеет нулевое внутреннее сопротивление, которое не позволяет ему «забирать» напряжение у тестируемой схемы, а второй, наоборот, имеет бесконечное сопротивление, которое не позволяет ему «забирать» ток у схемы при проведении измерения.

    • Ниже представлен яркий пример влияния амперметра (не идеального, которого в принципе не существует) на тестируемую цепь:
    • Пока амперметр не подключен к схеме, ток через резистор величиной 3 Ома составляет 666,7 миллиампер, а ток через резистор величиной 1,5 Ом составляет 1,333 ампер. Если к одной из ветвей данной схемы подключить амперметр с внутренним сопротивлением 0,5 Ом, то он серьезно повлияет на измеряемый ток соответствующей ветви:
    • При подключении амперметра к левой ветви схемы, ее эквивалентное последовательное сопротивление будет равно 3,5 Ома (R 1 +R внутр), а это значит, что прибор вам покажет 571,43 мА вместо 666,7 мА. Подключение амперметра к правой ветви схемы еще больше повлияет на измеряемый ток:

      Обзор технических характеристик и производителей NYM кабеля

    Теперь, из-за увеличения эквивалентного сопротивления правой ветви схемы, вызванного подключением амперметра, ток в ней составит 1 А вместо 1,333 А.

    Использование стандартного амперметра, который подключается последовательно измеряемой цепи, не всегда практично, так как его входное сопротивление невозможно изменить.

    Более практичным для измерения силы тока будет использование шунтирующего резистора и вольтметра, потому что в этом случае мы можем варьировать сопротивлением шунта, и выбирать его настолько низким, насколько это необходимо.

    Если сопротивление шунта будет больше чем нужно, то оно может отрицательно воздействовать на измеряемую цепь, добавляя чрезмерное сопротивление потоку электронов.

    Одним из способов уменьшения влияния амперметра на тестируемую цепь состоит в том, чтобы сделать провод этой цепи частью измерительного прибора.

    Любой находящийся под напряжением провод производит магнитное поле, напряженность которого находится в прямой зависимости от силы тока. На базе инструмента, измеряющего напряженность магнитного поля, можно сделать «бесконтактный» амперметр.

    Такой прибор позволяет измерять силу проходящего через проводник тока, не вступая в физический контакт с тестируемой цепью.

    Амперметры такой конструкции называются «токовые клещи

    «, поскольку у них есть специальные зажимы, при помощи которых можно зафиксировать прибор на проводе схемы. Токовые клещи позволяют быстро и безопасно произвести замер силы тока, особенно на мощных промышленных сетях энергоснабжения. Такие приборы исключают ошибку при измерении, поскольку не создают доплнительного сопротивления в тестируемой цепи.

    Таким образом, механизмы зажимов токовых клещей подобны механизмам электромагнитных индикаторов, с той лишь разницей, что у них нет внутренней катушки для создания магнитного поля. Более современные конструкции токовых клещей снабжаются датчиками Холла, которые позволяют точно определить напряженность магнитного поля.

    Некоторые приборы в своей конструкции содержат схему усилителя, которая создает небольшое напряжение, пропорциональное току в проводе между зажимами. Это напряжение подается на вольтметр, что облегчает считывание значений пользователем.

    Таким образом, токовые клещи могут быть аксессуаром к вольтметру, позволяющим измерять силу тока в цепи.

    На фотографии ниже показан менее точный тип амперметра чем токовые клещи — электромагнитный, стрелочный индикатор:

    Принцип действия этого амперметра совпадает с принципом действия токовых клещей: магнитное поле, окружающее проводник с током, отклоняет стрелку индикатора, которая показывет текущее значение тока на шкале. Обратите внимание, что на данном индикаторе есть два масштаба измерений: +/- 75 ампер и +/- 400 ампер.

    Вольтметр, что это такое? В первую очередь это прибор, который служит в качестве измерительного устройства величины напряжения до 1000В в сетях постоянного и переменного тока, промышленной частоты и используется в информационно-измерительных системах. Идеальный вольтметр обладает чрезвычайно высоким, бесконечным сопротивлением, за счет большого сопротивления прибора достигается наиболее высокая точность и широкие сферы использования.

    Прибор предназначен для обеспечения математической и логической обработки измерений.

    Читайте также:  Размеры подката для автомобиля

    Виды вольтметров

    Существует два вида вольтметров:

    1. Портативные или переносные вольтметры , предназначенные для проверки (тестирования) напряжения в сети. Как правило, такой прибор включается в конструкцию тестера, различаются цифровые или стрелочные приборы, кроме измерения напряжения они выполняют функцию по измерению токов нагрузки, сопротивления цепи, температуры и т. д. Если цифровые приборы отличаются точностью показаний то типы вольтметров

      ,

      относящиеся к аналоговым (стрелочным) приборам, способны реагировать на малейшие отклонения параметров, не определяемых цифровым прибором.

    2. Стационарные приборы устанавливаются на приборных панелях в электрораспределительных щитах для контроля работы оборудования, эти приборы принадлежат к электромагнитному типу.

    Порядок работы с универсальным вольтметром

    Главное, что нужно усвоить – это требования техники безопасности. Подробно останавливаться на них не будем, поскольку они являются общими для всех электроприборов. При измерении напряжения нужно правильно установить на приборе тип измеряемого напряжения.

    Если вы по ошибке установите постоянное напряжение, то подключение прибора к цепи с переменным напряжением может вывести его из строя. Как не ошибиться? Постоянное напряжение всегда указывается со знаком (+27 В или -5 В). Переменное напряжение иногда пишется с волной (~220 В). Еще один немаловажный нюанс – перед проведением измерений нужно установить диапазон измерения. Т.е.

    , если вы хотите проверить наличие напряжение +27 В, то нужно установить: постоянное напряжение, пределы измерения больше измеряемого напряжения.

    Если величина напряжения в цепи неизвестна, то нужно установить максимально возможный предел измерения, затем постепенно его уменьшать до появления читаемых показаний. Если сделать наоборот и установленный диапазон будет меньше измеряемого напряжения, то прибор выйдет из строя вследствие перенапряжения. Соблюдайте правила техники безопасности!

    Технические характеристики вольтметра

    Нормальная работа вольтметра возможна при температуре воздуха не превышающая 25 – 30 о С с относительной влажностью воздуха до 80% при атмосферном давлении 630 – 800мм рт. ст. Частота питающей сети 50 Гц и с напряжением 220В (частотой до 400 Гц). На измерение большое влияние оказывает форма кривой переменного напряжения питающей сети – синусоида с коэффициентом гармоник не более 5%.

    Возможности прибора оцениваются при помощи следующих показателей:

    1. Сопротивление прибора.
    2. Диапазон измеряемых величин напряжения.
    3. Класс точности измерений.
    4. Предельные границы частот напряжения переменной цепи.

    Правила пользования

    Подключая вольтметр в электроцепь, следует придерживаться нижеследующих правил:

    1. Инструкция к прибору содержит всю информацию по правильному подключению устройств в цепь, важно ее прочесть и только потом совершать определение напряжения измеряемого участка электросхемы;
    2. Точные данные можно получить, приспосабливая измеритель параллельно измеряемому участку цепи;
    3. Важно соблюдать полярность;
    4. Закрепление проводков-щупов приспособления к проводнику цепи необходимо производить или точечными электродами, или спецзажимами;
    5. Для измерения вольтажа источника питания измеритель подсоединяется непосредственно к его клеммам;
    6. Нельзя измерять высоковольтные участки цепи слабыми, нерассчитанными на такие величины вольтметрами;
    7. Приборы необходимо использовать только в цепях с тем током, на который они рассчитаны;
    8. Перед измерениями универсальным вольтметром необходимо выбрать правильный режим.

    Выбирая вольтметр, необходимо руководствоваться его предназначением, своими финансовыми возможностями и надежностью фирмы-изготовителя. Придерживание правил пользования этими измерителями позволит правильно определить показания вольтажа и будет являться залогом долговечной службы и высокой точности прибора.

    Принцип действия прибора

    В основу работы вольтметра заложен метод аналогово-цифрового преобразования с двухтактным интегрированием. Рассмотрим работу прибора на примере В7-35. Преобразователи установленные в конструкции, измеряя величины напряжения постоянного и переменного тока, силу тока, сопротивление, преобразуют в нормализованное напряжение и при использовании АЦП преобразуют в цифровой код.

    Функциональная схема цифрового вольтметра работает на использовании 4 преобразователей это:

    1. Масштабирующий преобразователь.
    2. Низкочастотный прибор, преобразующий напряжение переменного тока в постоянный ток.
    3. Преобразователь силы постоянного и переменного тока в напряжение.
    4. Преобразователь сопротивления в напряжение.

    Вольтметр переменного тока

    Широкополосные электронные вольтметры, используемые в сетях переменного тока, имеют свои конструктивные особенности и свойственную только им градуировку.

    Степень воздействия на измеряемую цепь при исследовании зависит от входных параметров комплексное, это: входное активное сопротивление (Rв), при этом сопротивление должно быть наиболее высоким, емкость на входе (Cв), она должна быть как можно меньше и индуктивность (Lпр), она вместе с емкостью создает последовательный колебательный контур, отличающийся своей резонансной частотой.

    Виды вольтметров

    Возьмем для пример . Чтобы разобраться, как работает этот прибор, проведем их классификацию.

    По принципу действия вольтметров они делятся на электромеханические (рис.1) и электронные (рис.2) приборы. Первые из них могут иметь магнитоэлектрическую или электромагнитную измерительную систему. Второй тип вольтметров представлен аналоговыми и цифровыми устройствами.

    По назначению приборы могут делиться на такие вольтметры:

    • для переменного тока;
    • для постоянного тока;
    • импульсные;
    • мультифункциональные.

    По способу использования вольтметры производятся в виде переносных или встроенных устройств.

    Рис.1 — Электромеханический вольтметр

    Рис.2 — Электронный вольтметр

    Принцип работы вольтметров

    Электромеханические приборы

    Вольтметры этого вида имеют в своем составе измерительную систему, которая включает в свою конструкцию подвижную рамку с прикрепленной к ней стрелкой-указателем и измерительной катушкой.

    Исполнение этой рамки напоминает применяемое в амперметре.

    Отличием, как работает амперметр и вольтметр является то, что амперметр подключается к специальному шунту, а измерительная цепь вольтметра подсоединяется непосредственно к месту замера напряжения.

    При подключении прибора к электрической цепи через катушку измерительной системы проходит ток, генерирующий магнитное поле, взаимодействующее с магнитным полем постоянного магнита. В зависимости от величины напряжения, стрелка будет отклоняться на больший или меньший угол, указывая величину напряжения на измерительной шкале прибора.

    Электронные устройства

    Чтобы понять, как работает цифровой , важно рассмотреть какие функциональные элементы входят в его состав. К ним относятся: система преобразования переменного тока в постоянный, масштабируемый преобразователь, модуль преобразования силы постоянного/переменного тока в напряжение, устройство преобразования электросопротивления в напряжение.

    В основу работы таких приборов положен принцип аналогово-цифрового преобразования токового сигнала с двухтактным интегрированием.

    В процессе работы вольтметра по такой схеме происходит преобразование входного переменного (постоянного) напряжения в постоянное с последующим его усилением и подачей на модуль, который обеспечивает визуализацию измерительных данных.

    В аналоговом приборе в качестве системы визуализации используется стрелка со шкалой, а в цифровом – система преобразования сигналов в цифровые коды, которые выводятся на ЖК-дисплее в виде величины напряжения.

    Рис.3 — Принцип работы вольтметра

    Как подключать вольтметр

    Для измерения величины напряжения важно правильно подключать вольтметр. Нужно следить, чтобы он подключался к сегменту электрической цепи или источнику напряжения параллельно. В таком случае высокое сопротивление системы вольтметра не будет оказывать влияние на показания прибора. Сила тока, которая протекает через вольтметр, должна быть минимальной.

    Рис.4 — Схема подключения вольтметра

    Ключевые технические характеристики вольтметров

    Чтобы правильно подобрать вольтметр для измерения напряжения, нужно знать его основные характеристики. К основным относятся следующие.

      Гофрированная труба для прокладки кабелей и проводов

    Величина внутреннего напряжения. Этот показатель должен быть как можно выше. Чем большим будет сопротивление вольтметра, тем меньшее влияние он будет оказывать на показания измерений, и тем большая точность измерений будет достигнута.

    Измерительный диапазон. В зависимости от его величины прибор можно будет использовать для контроля тех или иных значений напряжения. Бывают исполнения вольтметров, которые рассчитаны только на работу с небольшими напряжениями – мили, или микровольтметры либо для работы с большим напряжением – кило-, мегавольтметры.

    Точность измерений. Этот показатель указывает на возможные отклонения измеряемой величины от действительного значения.

    Измерение тока. Амперметр

    И начнем мы с измерения тока. Прибор, используемый для этих целей, называется амперметр и в цепь он включается последовательно. Рассмотрим небольшой примерчик:

    Как видите, здесь источник питания подключен напрямую к резистору. Кроме того, в цепи присутствует амперметр, включенный последовательно с резистором. По закону Ома сила тока в данной цепи должна быть равна:

    I = frac{U}{R} = frac{12}{100} = 0.12

    Получили величину, равную 0.12 А, что в точности совпадает с практическим результатом, который демонстрирует амперметр в цепи

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector