Что такое вольтметр и для чего он нужен: единица измерения прибора

Подробнее о приборе

Вольтметр предназначен для измерения напряжения в электрической цепи. Его название происходит от традиционного для измерительных приборов слова «метр» и единицы измерения напряжения — «Вольт». Достаточно подключить такой прибор к сети и он начнет показывать значение напряжения.

Без ошибок, конечно, не обойтись, но они незначительны. Чтобы показания прибора были идеальными, он должен иметь бесконечное внутреннее сопротивление, иначе его влияние на цепь, к которой он подключен, неизбежно.

Конечно, такого сопротивления быть не может — идеальных вольтметров не бывает, но при их изготовлении делается все возможное для увеличения внутреннего сопротивления.

Как работает вольтметр?

Существует два типа вольтметров: аналоговые вольтметры, которые показывают значение путем наклона иглы механического устройства, и все чаще используемые цифровые, оснащенные сложными электронными схемами.

Аналоговые вольтметры обычно представляют собой амперметры с последовательно включенным резистором RV с очень высоким электрическим сопротивлением. То есть фактически они измеряют ток IV, который проходит через него, и весы показывают значение, которое является результатом расчета: UV = IV * RV .

Цифровые приборы, как правило, имеют обратную конструкцию (то есть это именно вольтметры, а не амперметры). Это потому, что цифровой вольтметр относительно легко сделать. Если подключить его параллельно низкоомному резистору, то получится амперметр. Значение индикатора можно рассчитать по формуле: UV = IV * RV .

Однако существует один тип аналогового вольтметра, принцип действия которого не основан на принципе действия амперметра.

Это электростатический вольтметр. На практике это конденсатор с неподвижной пластиной, а другая — подвижной. Электрическое взаимодействие пластин вызывает движение стрелки, прикрепленной к подвижной части. С помощью такого вольтметра можно измерять даже очень высокие электрические напряжения, а величина его внутреннего сопротивления практически бесконечна.

Принцип работы

Как уже было сказано выше, по принципу действия вольтметры делятся на два типа: электромеханические и электронные.

Конструкция первого представляет собой магнитную систему, способную реагировать на электрическое поле. Основным недостатком таких устройств является то, что, будучи подключенными к сети, они могут сами влиять на нее, и поэтому их показания часто бывают неточными.

Электронные устройства, которые становятся все более популярными сегодня, в век цифровых технологий, могут преобразовывать аналоговый сигнал в цифровой. Такие устройства недороги и очень удобны в использовании.

При подключении прибора к сети важно соблюдать основное правило: его выводы необходимо подключать к тем точкам цепи, между которыми определяется напряжение. Это соединение называется параллельным. Это требование нужно соблюдать в обязательном порядке, иначе прибор может просто сгореть.

Устройство

Рассмотрим устройство электростатического и электромагнитного вольтметра и то, как они подключены в цепь.

Цифрами показаны различные элементы вольтметров.

Цифра обозначает:

1. Неподвижная часть крышки воздушного конденсатора.
2. Подвижная часть пластины воздушного конденсатора (чем больше она притягивается к неподвижной части, тем больше напряжение между пластинами).
3. Указатель, позволяющий прочитать результат по шкале.
4. Указатель, позволяющий прочитать результат по шкале.
5. Катушка, по которой течет ток, создавая магнитное поле.
6. Ферромагнетик, втянутый в катушку, тем сильнее, чем сильнее ток проходит через него (то есть тем большее магнитное поле он создает).
7. Уравновешивающая пружина возвратной силы.
8. Направление магнитного поля, создаваемого катушкой.
9. Дополнительное сопротивление — для изменения диапазона измерения вольтметра.
10. Проверить элемент электрической цепи.
11. Проверить элемент электрической цепи.
12. Электрическое напряжение на элементе R1.
13. Электрическое напряжение на элементе R2.

Назначение прибора

Вольтметр предназначен для измерения напряжения или электродвижущей силы (ЭДС) на участках электрических цепей.

Устройство подключается к нагрузке параллельно.

Внешний вид вольтметра

Есть три типа, благодаря которым можно различить параметры вольтметров:

• Они портативны, автономны, легки и легки, а также имеют удобный корпус. Для характеристики они обычно снабжены «крокодилами» или зажимами: это два металлических контакта;
• Стационарный самолет весит значительно больше за счет наличия повышенной чувствительности. Их установка осуществляется в местах сложного оборудования, здесь они необходимы для возможности постоянного наблюдения за общим состоянием как холодильных, так и отопительных систем вместе с системой кондиционирования. В случаях, когда питание идет от генератора, их наличие просто необходимо, чтобы неисправность в конкретном участке цепи могла быть немедленно обнаружена и устранена;
• Для установки в экраны используются устройства среднего веса и габаритов между фиксированными и переносными моделями. Именно такой вариант считается оправданным и целесообразным

Технические характеристики

Характеристики вольтметра зависят от его назначения. Например, прибор, измеряющий напряжение постоянного тока, может иметь два, три или более диапазонов. Их количество — лишь одна из важнейших технических характеристик.

При выборе вольтметра вам понадобятся:

1. Обратите внимание на такие особенности, как входное сопротивление. Это зависит от интервала, в котором находится напряжение исследуемого участка электрической сети
2. Учитывайте значение деления шкалы единицы и погрешность ее измерения.
3. Если вы купили универсальный вольтметр, обязательно учитывайте диапазоны значений, с которыми может работать вольтметр: сопротивление, сила тока, температура.

Классификация и свойства вольтметров

Классификация вольтметров бывает разной. Она делится:

• от принципа действия;
• по записи;
• по дизайну и способу нанесения.

По принципу действия вольтметры бывают электромеханические (электромагнитные, магнитоэлектрические, электростатические, электродинамические, термоэлектрические) и электронные (аналоговые и цифровые).

По своему назначению, как уже было сказано выше, вольтметры делятся на приборы для измерения постоянного, переменного тока, импульсные, фазовые, селективные и универсальные.

По конструкции вольтметры бывают панельные, переносные и стационарные.

Разновидности вольтметров

Есть несколько видов вольтметров. В первую очередь устройства вольтметров делятся на два основных типа:

1. Стационарный. Как правило, они интегрированы в саму сеть и не могут быть отключены.
2. Мобильный. Их можно перевозить с места на место и использовать в разных электрических сетях.

Также существует несколько видов вольтметров по принципу действия. Среди них много электромеханических и пара электронных. Последние, в свою очередь, могут быть цифровыми и аналоговыми. Значение напряжения можно указать с помощью движущейся стрелки или путем изменения электронных чисел на дисплее.

Вольтметры также классифицируются по назначению. Среди них есть устройства, предназначенные для измерения постоянного или переменного тока.

Кроме того, приборы могут быть импульсными, фазочувствительными, универсальными.

Вольтметры электромеханического типа

Магнитоэлектрические вольтметры обладают высокой чувствительностью и, как следствие, точностью. Эти устройства чаще всего используются в лабораториях. Самые распространенные вольтметры — электромагнитные.

Они недорогие и простые в обслуживании. Хотя и у них есть недостатки — довольно большая потребляемая мощность, порядка 5-7 Вт, а также большая индуктивность обмоток. Таким образом, частота переменного напряжения существенно влияет на показания вольтметра. Устройства этого типа устанавливаются в распределительных щитах электростанций и производственных помещений, объектов.

Читайте также: Чертилка по металлу: что такое кернер и для чего он нужен

Вольтметры электронного типа

Электронные вольтметры делятся на аналоговые и цифровые. У аналоговых устройств есть шкала и стрелка, показывающая значение напряжения, уходящее от нуля. Такие устройства работают следующим образом: поступающее переменное напряжение преобразуется в постоянное, повышается и отправляется на детектор. Впоследствии выходной сигнал приводит к отклонению стрелки. Чем больше изгибается стрелка, тем выше входное напряжение.

При измерении напряжения аналоговыми вольтметрами важно соблюдать полярность подключения прибора. При отрицательном напряжении стрелка будет двигаться от нуля влево, при положительном — вправо. Если шкала вольтметра не может отклонять стрелку в двух направлениях, вы должны прикоснуться к красному щупу в том месте, где впервые коснулся белый щуп, чтобы измерить отрицательное напряжение. Или наоборот (цвета зондов могут быть разными).

В цифровых вольтметрах показания напряжения отображаются на электронном дисплее.

Благодаря универсальной схеме вольтметра можно определять как постоянное, так и переменное напряжение, в зависимости от установленных переключателей режимов и их расположения.

Вольтметры цифрового типа

Измерения цифровыми вольтметрами будут точнее аналоговых. Измерение выполняется путем преобразования входного аналогового напряжения в цифровой код, который отправляется на цифровое считывающее устройство, а затем преобразует полученный двоичный код в десятичную цифру, которая отображается на плате дисплея.

Правильность измерения напряжения обусловлена ​​дискретностью входящего в состав устройства аналого-цифрового преобразователя.

Аналоговые вольтметры

Включает в себя вольтметры с индикатором отклоняющего типа.

Аналоговый вольтметр можно разделить на три категории.

• Инструменты с подвижной катушкой
• Мобильная трасса
• Электростатический вольтметр

Инструменты с подвижной катушкой

Тип измерителя с подвижной катушкой Аналоговые вольтметры бывают двух типов. Они есть:

• Инструменты с подвижной катушкой на постоянных магнитах
• Инструменты с подвижной катушкой

Инструменты с подвижной катушкой на постоянных магнитах

Инструменты с постоянными магнитами с подвижной катушкой реагируют только на постоянный ток. Эти инструменты имеют постоянный магнит для создания магнитного поля. Катушка намотана на кусок мягкого железа и вращается вокруг своей вертикальной оси. Когда ток течет через катушку, в соответствии с уравнением силы Лоренца создается крутящий момент отклонения.

Блоки подвижных катушек динамо-типа состоят из двух катушек. Одна катушка неподвижна, а другая вращается вокруг нее. Взаимодействие двух полей создает отклоняющий момент.

Инструменты с подвижным железом

Железные мобильные инструменты используются в цепях переменного тока и подразделяются на простые железные мобильные инструменты, динамометрические и индукционные инструменты. Он состоит из мягкого железа, содержащего подвижные и неподвижные катушки.

Взаимодействие потоков, создаваемых этими элементами, создает момент отклонения. Диапазоны расширяются за счет включения резисторов последовательно с катушкой.

Электростатический вольтметр

Он работает на электростатическом принципе, в котором отталкивание между двумя пластинами заряда отклоняется от стрелки, прикрепленной к пружине.

Эти инструменты используются для измерения переменного и постоянного тока высокого напряжения. Это высокочувствительные приборы, способные измерять минимальное напряжение заряда, а также напряжение в широком диапазоне, составляющее почти 200 кВ.

Цифровые вольтметры

Они очень удобны, так как показания контролируются прямо на экране устройства. В цифровом вольтметре вместо гальванометра используются электронные схемы, которые удобно анализируют и усиливают полученные сигналы.

Маркировка вольтметров

Для определения типа вольтметра совсем не обязательно изучать его техническую документацию, так как информация о типе устройства и принципе его работы содержится в первой заглавной букве его названия. Если название прибора начинается с буквы «D» — это электродинамический вольтметр, «M» — магнитоэлектрический, «C» — электростатический, «T» — термоэлектрический, «F» и «Sh» — электронный, «E» «- электромагнитный. В названии выпрямительных вольтметров есть буква «С.

Несколько иначе обозначают радиоизмерительные вольтметры. Название начинается с буквы «B», за которой следует число, обозначающее тип устройства, затем две цифры модели устройства через дефис: B2, B3 и B4 — вольтметры постоянного, переменного и импульсного тока соответственно, B5 — фазные. -чувствительные вольтметры, В6 — вольтметры селективные, В7 — универсальные вольтметры.

Как пользоваться вольтметром?

Вольтметр используется путем размещения измерительных проводов параллельно измеряемому объекту, который может быть электрическим сопротивлением, например, лампочкой.

Каждый конец кабеля должен быть подключен к точкам, между которыми вы хотите узнать напряжение, и, поскольку сопротивление измерителя велико, из цепи не выделяется слишком большой ток.

Нет необходимости прерывать цепь для измерения, как в случае измерения тока.

Однако необходимо проложить кабели с указанной полярностью, как описано выше. Для этого красная клемма должна быть помещена в сторону положительной клеммы источника, иначе на дисплее цифрового вольтметра будет отображаться отрицательный знак.

Порядок работы с универсальным вольтметром

Главное усвоить требования безопасности. Подробно останавливаться на них не будем, так как они общие для всех электроприборов. При измерении напряжения тип измеряемого напряжения должен быть правильно установлен на приборе.

Если вы установите напряжение постоянного тока неправильно, подключение устройства к сети переменного тока может привести к его повреждению. Как не ошибиться? Напряжение постоянного тока всегда указывается знаком (+27 В или -5 В).

Напряжение переменного тока иногда записывают волной (~ 220В). Еще один важный нюанс: перед тем, как снимать мерки, нужно установить диапазон измерения. То есть, если вы хотите проверить наличие напряжения +27 В, нужно установить: постоянное напряжение, пределы измерения больше измеренного напряжения.

Если напряжение в цепи неизвестно, следует установить максимально возможный предел измерения, а затем постепенно уменьшать его до тех пор, пока не будут отображаться читаемые показания. Если вы сделаете обратное и установленный диапазон будет меньше измеренного напряжения, устройство выйдет из строя из-за перенапряжения. Соблюдайте правила техники безопасности!

Техника безопасности при использовании вольтметров

Требования безопасности одинаковы для всех электроприборов. При измерении напряжения важно правильно установить на приборе тип измеряемого напряжения. Если постоянное напряжение установлено неправильно, это устройство может сломаться при подключении к цепи с доступным переменным напряжением. Чтобы не ошибиться, нужно знать следующее.

Постоянное напряжение всегда подается знаком +27 В или -5 В. Кроме того, переменное напряжение может обозначаться знаком волны ~ 220 В. Перед собственно измерениями необходимо определить диапазон измерения, это составляет очень важно .

Например, если необходимо исследовать наличие напряжения +27 В, необходимо установить: постоянное напряжение, пределы измерения больше измеренного напряжения.

Если напряжение в цепи неизвестно, установите максимально возможный предел измерения. Затем медленно уменьшайте, пока не появятся показания. Если сделать наоборот, устройство выйдет из строя из-за скачка напряжения.

Несколько советов начинающим

Эти советы помогут новичкам, которым впервые необходимо использовать вольтметр в своей работе. Там есть несколько:

• Подключение вольтметра.
• Соблюдайте полярность.

Полярность подключаемых измерительных щупов вольтметра должна соответствовать полярности напряжения, указанной на схеме.

Вольтметр всегда должен быть подключен параллельно измеряемой цепи. Этим он отличается от амперметра, который включен в разрыв. Для двухполупериодного выпрямления переменного тока полярностью выводов можно пренебречь. Зонды необходимо держать так, чтобы руки касались только их изолированной части.