Род тока вольтметра: род тока при котором делает измерение вольтметр — Спрашивалка

Содержание

Как измерять величину напряжение вольтметром

Вольтметр – это измерительный прибор, который предназначен для измерения напряжения постоянного или переменного тока в электрических цепях.

Вольтметр подключается параллельно к выводам источника напряжения с помощью выносных щупов. По способу отображения результатов измерений вольтметры бывают стрелочные и цифровые.

Величина напряжения измеряется в Вольтах, обозначается на приборах буквой В (в русском языке) или латинской буквой V (международное обозначение).

На электрических схемах вольтметр обозначается латинской буквой V, обведенной окружностью, как показано на фотографии.

Напряжение тока бывает постоянное и переменное. Если напряжение источника тока переменное, то перед значением ставится знак "~", если постоянного, то знак "".

Например, переменное напряжение бытовой сети 220 Вольт кратко обозначается так: ~220 В или ~220 V. На батарейках и аккумуляторах при их маркировке знак "" часто опускается, просто нанесено число. Напряжение бортовой сети автомобиля или аккумулятора обозначается так: 12 В

или 12 V, а батарейки для фонарика или фотоаппарата: 1,5 В или 1,5 V. На корпусе в обязательном порядке наносится маркировка возле положительного вывода в виде знака "+".

Полярность переменного напряжения изменяется во времени. Например, напряжение в бытовой электропроводке изменяет полярность 50 раз в секунду (частота изменения измеряется в Герцах, один Герц равен одному изменению полярности напряжения в одну секунду).

Полярность постоянного напряжения во времени не меняется. Поэтому для измерения напряжения переменного и постоянного тока требуются разные измерительные приборы.

Существуют универсальные вольтметры, с помощью которых можно измерять как переменное, так и постоянное напряжение без переключения режимов работы, например, вольтметр типа Э533.

Как измерять напряжение в электропроводке бытовой сети

Внимание! При измерении напряжения величиной выше 36 В недопустимо прикосновение к оголенным провода,так как это может привести к поражению электрическим током!

Согласно требованиям ГОСТ 13109-97 действующее значение напряжения в электрической сети должно быть 220 В ±10%, то есть может изменяться в пределах от 198 В до 242 В. Если в квартире стали тускло гореть лампочки или часто перегорать, стала нестабильно работать бытовая техника, то для принятия мер, требуется сначала измерять значение напряжения в электропроводке.

    Приступая к измерениям, необходимо подготовить прибор:
– проверить надежность изоляции проводников с наконечниками и щупов;
– установить переключатель пределов измерений в положение измерения переменного напряжения не менее 250 В;

– вставить разъемы проводников в гнезда прибора ориентируясь по надписям возле них;

– включить измерительный прибор (если необходимо).

Как видно на картинке, в тестере выбран предел измерения переменного напряжения 300 В, а в мультиметре 700 В. Во многих моделях тестеров, нужно установить в требуемое положение сразу несколько переключателей. Род тока (~ или –), вид измерений (В, А или Омы) и еще вставить концы щупов в нужные гнезда.

В мультиметре конец щупа черного цвета вставлен в гнездо COM (общее для всех измерений), а красного в V, общий для изменения постоянного и переменного напряжения, тока, сопротивления и частоты. Гнездо, обозначенное ma , используются для измерения малых токов, 10 А при измерении тока достигающего 10 А.

Внимание! Измерение напряжения, когда штекер вставлен в гнездо 10 А выведет прибор из строя. В лучшем случае перегорит вставленный внутри прибора предохранитель, в худшем придется покупать новый мультиметр. Особенно часто допускают ошибки при использовании приборов для измерения сопротивления, и, забыв переключить режим, измеряют напряжение. Встречал не один десяток таких неисправных приборов, с горелыми резисторами внутри.

После проведения всех подготовительных работ можно приступать к измерению. Если Вы включили мультиметр, а на индикаторе не появились цифры, значит, либо в прибор не установлена батарейка или она уже выработала свой ресурс. Обычно в мультиметрах применяется батарейка типа «Крона», напряжением 9 В, срок годности которой один год. Поэтому, даже если прибор не использовался долгое время, батарейка может быть неработоспособна. При эксплуатации мультиметра в стационарных условиях целесообразно вместо кроны использовать адаптер ~220 В/–9 В.

Вставляете концы щупов в розетку или прикасаетесь ними к проводам электропроводки.

Мультиметр сразу покажет напряжение в сети, а вот в стрелочном тестере показания надо еще уметь прочитать. На первый взгляд, кажется, что сложно, так как много шкал. Но если присмотреться, то становится ясно, по какой шкале считывать показания прибора. На рассматриваемом приборе типа ТЛ-4 (который безотказно мне служит более 40 лет!) есть 5 шкал.

Верхняя шкала используется для снятия показаний, когда переключатель стоит в положениях кратных 1 (0,1, 1, 10, 100, 1000). Шкала, расположенная чуть ниже, кратных 3 (0,3, 3, 30, 300). При измерениях напряжения переменного тока величиной 1 В и 3 В, нанесены еще 2 дополнительные шкалы. Для измерения сопротивления имеется отдельная шкала. Аналогичную градуировку имеют все тестеры, но кратность может быть любая.

Так как предел измерений был выставлен ~300 В, значит, отсчет нужно производить по второй шкале с пределом 3, умножив показания на 100. Цена маленького деления равна 0,1, следовательно, получается 2,3 + стрелка стоит посередине между штрихами, значит, берем значение показаний 2,35×100=235 В.

Получилось, что измеренное значение напряжения составляет 235 В, что в пределах допустимого. Если в процессе измерений наблюдается постоянное изменение значения цифр младшего разряда, а у тестера стрелка постоянно колеблется, значит, имеются плохие контакты в соединениях электропроводки и необходимо провести ее ревизию.

Как измерять напряжение батарейки


аккумулятора или блока питания

Так как напряжение источников постоянного тока обычно не превышает 24 В, то прикосновение к клеммам и оголенным проводам не опасно для человека и особых мер безопасности соблюдать не требуется.

Для того, чтобы оценить годность батарейки, аккумулятора или исправность блока питания требуется измерять напряжение на их выводах. Выводы у круглых батареек находятся по торцам цилиндрического корпуса, положительный вывод обозначен знаком «+».

Измерение напряжения постоянного тока практически мало чем отличается от измерения переменного. Нужно просто переключить прибор в соответствующий режим измерения и соблюдать полярность подключения.

Величина напряжения, которое создает батарейка обычно нанесена на ее корпусе. Но даже если результат измерений показал достаточное напряжение, это еще не говорит о том, что батарейка хорошая, так как измерена ЭДС (электро движущая сила), а не емкость батарейки, от которой зависит продолжительность работы изделия, в которое она будет установлена.

Для более точной оценки емкости батарейки нужно напряжение измерять, подсоединив к ее полюсам нагрузку. В качестве нагрузки для батарейки 1,5 В хорошо подходит лампочка накаливания для фонарика, рассчитанная на напряжение 1,5 В. Для удобства работы нужно припаять к ее цоколю проводники.

Если напряжение под нагрузкой снижается менее, чем на 15%, то батарейка или аккумулятор вполне пригодны для эксплуатации. Если нет измерительного прибора, то можно судить о годности к дальнейшей эксплуатации батарейки по яркости свечения лампочки. Но такая проверка не может гарантировать продолжительность работы батарейки в устройстве. Она лишь свидетельствует, что в настоящее время батарейка еще пригодна к эксплуатации.

Амперметры Вольтметры подбор по характеристикам

Модель Диапазон измерения и род тока Напряжение питания Входы Выходы
Напряжение Ток
0…450В AC 0…5А AC 10…30В AC/DC
или
80…250В AC/DC
5 входов для подключения
(1 програм. )
до 2 реле 250В AC/30В DC при 3А, до 2 открытых коллекторов 30В DC при 100мА
OML 343AC
0…250В AC 0…5А AC 10…30В DC
или
24В AC
5 аналоговых,
1 програмир.
реле 250В AC/30В DC при 3А или открытый коллектор 30В DC при 100мА
OM 502DC
0…300В DC 0…5А DC основной источник: 10…30В AC/DC или 80…250В AC/DC
дополнит.: регулир. 5…24В DC или фиксир. 10В DC
2 входа подключения (1 для тока, 1 для напряжения) до 2х реле 250В AC/30В DC при 3А,
до 2х реле 250В AC/50В DC при 5А,
до 2х ТТР 250В AC при 5А,
до 2х бистабильных реле 250В AC/DC при 3А/0,3А,
до 2х/4х открытых коллекторов 30В DC при 100мА
OM 352DC
0…200В DC 0…5А DC 10…30В AC/DC
или
80…250В AC/DC
3 входа подключения 1…2 реле 250В AC/30В DC при 3А, 1…2 открытых коллектора 30В DC при 100мА
OML 343DC
0…240В DC 0…5А DC 10…30В DC
или
24В AC
2 входа подключения реле 250В AC/30В DC при 3А, открытый коллектор 30В DC при 100мА
OM 45DC
0…200В DC 0…200мА DC 230В AC
или
12…24В DC
2 входа подключения
OMM 350DC
0…200В DC 0…5А DC 10…30В DC
или
24В AC
5 входов подключения 1…2 бистабильных реле 48В AC/30В DC при 3А
или 1…2 открытых коллектора 30В DC при 100мА
M4N
0…200 В
DC или AC
зависит от модели
0…200 мА
DC или AC
зависит от модели
5В DC
или
12…24В DC
1 вход подключения
M4Y
0…200 В
DC или AC
зависит от модели
0…200 мА
DC или AC
зависит от модели
100…240В AC, 50/60Гц;
5В DC или 24…70В DC
1 вход подключения до 2х реле 250В AC при 3А
M4W
0…200 В
DC или AC
зависит от модели
0…200 мА
DC или AC
зависит от модели
110/220В AC, 50/60Гц;
24…70В DC;
100…240В AC, 50/60Гц
1 вход подключения до 2х реле 250В AC при 3А
M5W
0…200 В
DC или AC
зависит от модели
0…200 мА
DC или AC
зависит от модели
100…240В AC, 50/60Гц;
24…70В DC
1 вход подключения до 2х реле 250В AC при 3А
M4M
0…200 В
DC или AC
зависит от модели
0…200 мА
DC или AC
зависит от модели
110/220В AC, 50/60Гц;
24…70В DC;
100…240В AC, 50/60Гц
1 вход подключения до 2х реле 250В AC при 3А
MT4Y
до 500В DC,
до 500В AC
до 500мA DC,
до 5A AC
100…240В AC при 50/60Гц или 12…24В DC 4 входа подключения реле 250В AC 3А или 30В DC 3А и/или открытый коллектор 12…24В DC 50мА в различном сочетании;
дополнительный выход: интерфейс RS485, открытый коллектор 12…24В DC 50мА или аналоговый по току 4…20мА
MT4W
до 500В DC,
до 500В AC
до 500мA DC,
до 5A AC
100…240В AC при 50/60Гц или 12…24В DC 4 входа подключения реле 250В AC 3А или 30В DC 3А и/или открытый коллектор 12…24В DC 50мА в различном сочетании;
дополнительный выход: интерфейс RS485, открытый коллектор 12…24В DC 50мА или аналоговый по току 4…20мА
MX4W
до 500В DC,
до 500В AC
до 5A DC,
до 5A AC
24…240В AC, 50/60 Гц; 24…240В DC 3 входа подключения Индикатор, NPN открытый коллектор, PNP открытый коллектор

ПрофКиП Э80В вольтметр щитовой переменного тока 0-12.

5кВ 10000/100В — Полная Информация на Официальном Сайте: Цена, Описание, Инструкции.

Назначение вольтметра щитового переменного тока ПрофКиП Э80В (0 В … 12.5 кВ 10000 /100 В)

Вольтметры щитовые переменного тока ПрофКиП Э80В предназначены для напряжения переменного тока в электрических цепях. Относятся к классу электроизмерительных аналоговых, однозначных, щитовых, электромагнитной системы с неподвижной катушкой и подвижным ферромагнитным сердечником со стрелочным указателем, жестко закрепленном на оси вращения сердечника, с неравномерной шкалой и нулевой отметкой на краю диапазона измерений. Принцип действия вольтметров щитовых переменного тока ПрофКиП Э80В основан на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки, обтекаемой измеряемым током, с подвижным ферромагнитным сердечником. Успокоение подвижной части приборов – воздушное. Приборы имеют корректор механического нуля, расположенного на лицевой панели. Область применения вольтметров щитовых переменного тока ПрофКиП Э80В – для работы в закрытых помещениях в электроустановках промышленных предприятий, лабораторий, научно-исследовательских институтов, учебных заведений, стендах ТЭЦ, стендах ГЭС, на щитах транспортных средств МПС, в составе бортовой аппаратуры различных видов авиатранспорта, в щитах трансформаторных подстанций, в автоматизированных системах управления технологическими процессами и т.д.

Особенности и преимущества вольтметра щитового переменного тока ПрофКиП Э80В (0 В … 12.5 кВ 10000 /100 В)

▪ Диапазон измерения: 0 В … 12.5 кВ

▪ Точность: 1.5

▪ Подключение: трансформатор 10000 /100 В

▪ Система: электромагнитная

▪ Род тока: переменный

▪ Способ установки: на панель щита

Основные технические характеристики вольтметра щитового переменного тока ПрофКиП Э80В (0 В … 12.5 кВ 10000 /100 В)

Параметры

Значения

Диапазон измерения

0 В … 12. 5 кВ

Подключение

с подключением трансформатора 10000 /100 В

Предел допускаемой основной приведенной погрешности

±1.5%

Время установления показаний

3 с

Рабочие условия эксплуатации вольтметра щитового переменного тока ПрофКиП Э80В (0 В … 12.5 кВ 10000 /100 В)

▪ Температура окружающего воздуха: -40°С … 70°С

▪ Относительная влажность: 20% … 85%

▪ Атмосферное давление: 84 кПа … 106.7 кПа (630 мм.рт.ст. … 800 мм.рт.ст.)

Общие данные вольтметра щитового переменного тока ПрофКиП Э80В (0 В … 12.5 кВ 10000 /100 В)

▪ Средняя наработка на отказ в нормальных условиях: 65000 ч

▪ Средний срок службы: 12 лет

▪ Нормальная частота и область частот: 50 Гц … 1000 Гц

▪ Рабочее положение: вертикальное

▪ Габаритные размеры: 80х80х70 мм

▪ Вес: 0.15 кг

Комплект поставки вольтметра щитового переменного тока ПрофКиП Э80В (0 В … 12.5 кВ 10000 /100 В)

Наименование

Количество

Вольтметр щитовой переменного тока ПрофКиП Э80В (0 В … 12.5 кВ 10000 /100 В)

1 шт.

Комплект крепежа для подключения в электрическую цепь

1 шт.

Комплект крепежа для крепления к щиту

1 шт.

Руководство по эксплуатации

1 шт.

Курсовая работа на тему "«ПОВЕРКА ВОЛЬТМЕТРА В7-26 ПО НАПРЯЖЕНИЮ ПОСТОЯННОГО ТОКА»

МИНОБРНАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего Профессионального образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) Кафедра «Радиоэлектроника, телекоммуникации и нанотехнологии» Курсовая работа на тему: «ПОВЕРКА ВОЛЬТМЕТРА В7-26 ПО НАПРЯЖЕНИЮ ПОСТОЯННОГО ТОКА» по дисциплине: «Метрология, стандартизация и сертификация» Студент: Талипов О. А. 2ТЭС-3ДБ-325 Проверил: Постнов А. Н. Дата: 16.11.2017 Оценка: Москва 2017 г. Содержание 1. Вольтметр В7-26................................................................................................................. 3 2. Технические характеристики В7-26................................................................................ 4 3. Конструкция и структурная схема вольтметра................................................................ 6 4. Принцип действия вольтметра В2-26.............................................................. 7 5. Характеристики используемых в работе приборов.................................... 8 6. Условие поверки и подготовка к ней.................................................................................. 10 7. Проведение поверки............................................................................................................. 11 7.1 Внешний осмотр......................................................................................................... 11 1 7.2 Опробование................................................................................................................ 11 7.3 Определение основной погрешности............................................................. 12 7.4 Обработка результатов измерения.................................................................................... 11 8. Заключение.................................................................................................................... 13 9. Протокол поверки....................................................................................................... 14 10. Свидетельство о поверки..................................................................................... 16 1. Вольтметр В7-26 Устройство В7-26 – это многофункциональный вольтметр среднего класса точности, предназначен для измерения напряжения постоянного и переменного тока, сопротивления постоянному току, отношения двух напряжений постоянного тока, отношения напряжения переменного тока к напряжению постоянного тока. Внешний вид вольтметра В7-26 представлен на рисунке 1. 2 Каркас прибора состоит из передней и задней рам, соединенных стяжками. На задней раме закреплена откидывающаяся печатная плата с элементами схемы. Общий вид В7-26 со стороны передней панели представлен на рисунке 2. Рис. 2. Общий вид В7-26 со стороны передней панели На передней панели прибора расположены: 1) измерительный показывающий прибор; 2) ручка переключения рода работ; 3) ручка переключения поддиапазонов измерения; 4) входные клеммы U, *, rx; 5) ручка потенциометра установки электрического нуля при измерении постоянного напряжения и сопротивления постоянному току. UΩ; 6) ручка потенциометра установки электрического нуля при измерении переменного напряжения. IVU; 7) ручка потенциометра установки бесконечности при измерении сопротивления постоянному току. Ω; 8) гнездо для пробника; 9) индикатор включения прибора; 10) тумблер включения напряжения сети СЕТЬ 4. Принцип действия вольтметра В7-26 Измеряемый сигнал постоянного тока поступает непосредственно или через делитель ДН-518 на высокоомный делитель и далее на вход усилителя постоянного тока (УПТ). Сигнал переменного тока поступает непосредственно или через делитель ДН-519 или ДН-518 на детектор и далее через высокоомный делитель на УПТ. На выходе УПТ подключен измерительный прибор (ИП) с добавочными резисторами, подключаемыми в соответствии с установленным поддиапазоном. Блок питания (БП) состоит из трансформатора, выпрямителей и стабилизатора и служит для питания УПТ и накальной цепи диода в детекторе, а также является источником измерительного напряжения для омметра и 5 используется для компенсации падения напряжения на входном делителе, создаваемого начальным током диода. Структурная схема прибора, представленная на рисунке 3, состоит из следующих частей: — высокочастотный делитель ДН-519; — делитель постоянного и переменного напряжения низкой частоты ДН-518; — детектор; — высокоомный делитель на входе усилителя постоянного тока; — усилитель постоянного тока; — добавочные резисторы к измерительному прибору; — измерительный прибор - микроамперметр; — блок питания (БП). Рис. 3. Структурная схема вольтметра В7-26 5. Характеристика используемого в работе прибора Для поверки вольтметра по напряжению постоянного тока была применена установка В1-8, технические характеристики которой приведены в таблице 3. Установка для поверки вольтметров В1-8 предназначена для определения погрешности показаний аналоговых вольтметров постоянного и переменного тока на поддиапазонах от 10 мкВ до 300 В в лабораторных условиях. Кроме того, установка может быть применена в качестве источника калиброванных напряжений для градуировки различных приборов. Внешний вид устройства В1-8 представлен на рисунке 3. Таблица 3. Технические характеристики прибора В1-8. Параметры Значения Выходные напряжения Номинальные Диапазон 10 мкВ … 300 В Вид Среднеквадратическое, максимальное и средневыпрямленное значения напряжения переменного тока Напряжение постоянного тока обеих полярностей Ряд значений 0.4 / 0.5 / 0.6 / 0.7 / 0.8 / 0.9 / / 1.0 / 1.5 / 2.0 / 2.5 / 3.0 Напряжения, отличающиеся от номинальных значений в пределах –5% … +5%; –10% … +10% Основная погрешность номинальных выходных Выходное напряжение На постоянном токе На переменном токе 6 напряжений, не более При Uн ±(0.2+0.0003/Uн) ±(0.3+0.0003/Uн) При отклонении от Uн на ±5% ±(0.25+0.0003/Uн) ±(0.4+0.0003/Uн) При отклонении от Uн на ±10% ±(0.25+0.0003/Uн) ±(0.5+0.0003/Uн) Выходные напряжения переменного тока Частота 45, 400 и 1000 Гц Погрешность ≤ ±5% Переменная составляющая выходного напряжения постоянного тока обеих полярностей ≤ ±0.01% от номинального значения выходного напряжения Коэффициент гармоник выходных напряжений переменного тока ≤ 0.2% Входное сопротивление поверямых вольтметров ≥ 100 кОм Дополнительная погрешность выходных напряжении установки, вызванная подключением внешней нагрузки 100 кОм ≤ ±0.15% Время установления выходного напряжения ≤ 10 с Время самопрогрева В нормальных условиях 30 мин В рабочих условиях 1 час Напряжение питания 220 ±22 В / 50 ±0.5 Гц, 220 ±11 В / 400+28–12 Гц Потребляемая мощность ≤ 130 В·А Наработка на отказ 3500 ч Срок службы 10 лет Рабочие условия эксплуатации Температура воздуха +10 … +35 °С Относительная влажность До 90% при температуре +30 °С Атмосферное давление 100±4 кПа (750±30 мм рт. ст.) Габаритные размеры 490 × 255 × 475 мм Масса ≤ 30 кг Рис. 3. Внешний вид устройства В1-8 Установка для поверки вольтметров В1-8 предназначена для определения погрешности показаний аналоговых вольтметров постоянного и переменного тока на поддиапазонах от 10 мкВ до 300 В в лабораторных условиях. Кроме того, установка может быть применена в качестве источника калиброванных напряжений для градуировки различных приборов. 6. Условие поверки и подготовка к ней 7 Протокол поверки № 1 поверки типа принадлежащего Изготовитель Род тока Система прибора Класс прибора Пределы измерений ООО "Принцип" Постоянный Электродинамическая Средний 30мВ–300В Средства поверки: В1-8 Условия поверки: температура °С влажность % давление кПа. Предварительный прогрев прибора мин. Результаты поверки: 10 Показание В7-26, В Показание В1-8, % (погрешность В7-26) Допустимая погрешность, % 10 2 ±2,5 20 -1 ±2,5 30 -1,5 ±2,5 40 2,2 ±2,5 50 -1,7 ±2,5 60 0,9 ±2,5 70 1,3 ±2,5 80 2,1 ±2,5 90 -1,8 ±2,5 100 -2 ±2,5 Основная погрешность прибора не превышает Заключение Поверку провел Дата поверки 2017 г. 11 Метрологическая служба АО «ПриСТ» СВИДЕТЕЛЬСТВО О ПОВЕРКИ Действительно до №1 Вольтметр В7-26 «16» ноября 2018 т. Средство измерений наименование, тип Серия и номер клейма предыдущей поверки (если такие серия и номер имеются). 21226 ООО "ХААК ЭЛЕКТРОНИК", 6321289681 заводской номер принадлежащее [Наименование юридического (физического) лица, ИНН] поверено и на основании результатов первичной поверки признано пригодным к применению. И (к Поверительное клеймо ‘ 7) й Н. А. Прохоров Начальник лаборатории (подпись) (инициалы, фамилия) [подтись]] О. А. Талипов инициалы, фамилия) 12

Виды и обозначения вольтметров

28.05.2014

Виды и обозначения вольтметров

Вольтметр — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Идеальный вольтметр должен обладать бесконечным внутренним сопротивлением. В реальном вольтметре, чем выше внутреннее сопротивление, тем меньше влияния прибор будет оказывать на измеряемый объект и, следовательно, тем выше будет точность и разнообразнее области применения.

Классификация

  • По принципу действия вольтметры разделяются на:
    • электромеханические — магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, выпрямительные, термоэлектрические;
    • электронные — аналоговые и цифровые
  • По назначению:
    • постоянного тока;
    • переменного тока;
    • импульсные;
    • фазочувствительные;
    • селективные;
    • универсальные
  • По конструкции и способу применения:
    • щитовые;
    • переносные;
    • стационарные

Аналоговые электромеханические вольтметры

  • Магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические и электростатические вольтметры представляют собой измерительные механизмысоответствующих типов с показывающими устройствами. Для увеличения предела измерений используются 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.
  • Выпрямительный вольтметр представляет собой сочетание измерительного прибора, чувствительного к постоянному току (обычно магнитоэлектрического), и выпрямительного устройства.
  • Термоэлектрический вольтметр — прибор, использующий ЭДС одной или более термопар, нагреваемых током входного сигнала.

Аналоговые электронные вольтметры общего назначения

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

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.

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 примирению 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.

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.

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
    • Дxx — электродинамические вольтметры
    • Мxx — магнитоэлектрические вольтметры
    • Сxx — электростатические вольтметры
    • Тxx — термоэлектрические вольтметры
    • Фxx, Щxx — электронные вольтметры
    • Цxx — вольтметры выпрямительного типа
    • Эxx — 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

Основные нормируемые характеристики

  • Диапазон измерения напряжений
  • Допустимая погрешность или класс точности
  • Диапазон рабочих частот

Электронные вольтметры (стр.

1 из 2)

ЭЛЕКТРОННЫЕ ВО ЛЬТМЕТРЫ

Определение и классификация. Электронным вольтмет­ром называется прибор, показания которого вызываются током электронных приборов, т. е. энергией источника пи­тания вольтметра. Измеряемое напряжение управляет то­ком электронных приборов, благодаря чему входное сопро­тивление электронных вольтметров достигает весьма боль­ших значений и они допускают значительные перегрузки.

Электронные вольтметры делятся на аналоговые и дис­кретные. В аналоговых вольтметрах измеряемое напряже­ние преобразуется в пропорциональное значение постоян­ного тока, измеряемое магнитоэлектрическим микроампер­метром, шкала которого градуируется в единицах напряже­ния (вольты, милливольты, микровольты). В дискретных вольтметрах измеряемое напряжение подвергается ряду преобразований, в результате которых аналоговая измеряе­мая величина преобразуется в дискретный сигнал, значение которого отображается на индикаторном устройстве в виде светящихся цифр. Аналоговые и дискретные вольтметры ча­сто называют стрелочными и цифровыми соответственно.

По роду тока электронные вольтметры делятся на вольт­метры постоянного напряжения, переменного напряжения, Универсальные и импульсные. Кроме того, имеются вольт­метры с частотно-избирательными свойствами — селектив­ные.

При разработке электронных вольтметров учитываются следующие основные технические требования: высокая чувствительность; широкие пределы измеряемого напряжения; широкий диапазон рабочих частот; большое входное сопро­тивление и малая входная емкость; малая погрешность; известная зависимость показаний от формы кривой измеря­емого напряжения. Перечисленные требования нельзя удов­летворить в одном приборе, поэтому выпускаются вольт­метры с разными структурными схемами.

Вольтметры переменного напряжения. Электронный вольтметр переменного напряжения состоит из преобразова­теля переменного напряжения в постоянное, усилителя и магнитоэлектрического индикатора. Часто на входе вольт­метра устанавливается калиброванный делитель напряже­ния. с помощью которого увеличивается верхний предел измеряемого напряжения. В зависимости от вида преобразования показание вольтметра может быть про­порционально амплитудно­му (пиковому), средневыпрямленному или среднеквадратическому значению измеряемого напряжения.

Рис.1. Структурная схема ана­логового электронного вольтметра с амплитудным преобразователем

Однако следует иметь в виду, что шкалу любого электронного вольтметра градуируют в среднеквадратических (действующих) значениях напряже­ния синусоидальной формы. Исключение составляют им­пульсные вольтметры, шкалу которых градуируют в ам­плитудных значениях.

Вольтметр амплитудного (пикового) значения (рис.1) состоит из амплитудного преобразователя АПр, усилителя постоянного тока УПТ и магнитоэлектрического индика­тора, градуированного в вольтах. На входе вольтметра иногда предусматривается делитель напряжения ДН. Ам­плитудный преобразователь выполняют по схеме с откры­тым или закрытым входом.

Амплитудный преобразователь с открытым входом (рис.2, а) представляет собой последовательное соеди­нение вакуумного диода Д с параллельно соединенными ре­зистором Л? и конденсатором С. Если к зажимам 1—2 при­ложено напряжение u = Um sinwt от источника с внутрен­ним сопротивлением ri, то конденсатор через диод заря­жается до некоторого значения Uc, которое приложено к электродам диода так, что он большую часть периода закрыт, т. е. работает в режиме отсечки (рис. 2, б). В те­чение каждого периода диод открывается на некоторый промежуток времени 't1 - 't2 тогда и>Uc и конденсатор подзаряжается импульсом тока iД до напряжения Uc • постоянная времени заряда tз = (Ri +RД ) С, где RДсопротивление открытого диода. Затем диод закрывается и конденсатор разряжается через резистор R в течение ин­тервала t2 - 't1 постоянная времени разряда tp = RC.

Постоянные времени должны отвечать следующим усло­виям: tз < 1/fв и tp > I/fн где fв и fн — границы частотного диапазона вольтметра. Очевидно, что tз << tp и R >> Ri +RД. В широкодиапазонных вольтметрах неравенство: tз < 1/fв выполнить не удается, и потому на высоких ча­стотах процесс установления длится в течение нескольких периодов измеряемого напряжения.



а) б)

Рис.2. Амплитудный преобразователь с открытым входом

Результатом амплитудного преобразования является среднее значение слабопульсирующего напряжения Uc, которое в отличие от Um называют пиковым значением Uпик.

Uпик = Umcos q

Где q - угол отсечки диода.

Напряжение Uпик поступает на вход усилителя постоян­ного тока, входное сопротивление которого большое, а выходное — малое. УПТ служит для согласования выходного сопротивления преобразователя с сопротивлением индика­тора и для повышения чувствительности вольтметра.

Амплитудный преобразователь с закрытым входов (рис. 3) представляет собой последовательное соединение конденсатора постоянной емкости С с параллельно соеди­ненными диодом Д и резистором R. Процесс преобразова­ния переменного напряжения в постоянное Uпик аналогичен рассмотренному выше, с тем отличием, что на зажимах 3—4 име­ются значительные пульсации напряжения, для сглаживания которых предусмотрен фильтр.

Рис. 3. Принципиальная схема амплитудного преобра­зователя с закрытым входом

Процессы преобразования пульсирующего напряжения преобразователем с открытым и закрытым входом различны и зависят от полярности подключения к входным зажи­мам /—2 постоянной составляющей пульсирующего напря­жения. Если на вход амплитудного преобразователя с от­крытым входом включено пульсирующее напряжение так,

Рис. 4. Диаграммы напряжении в амплитудных преоб­разователях: а—с открытым входом; б — с закрытым входом

что «+» постоянной составляющей приложен к аноду| диода, то выходное напряжение Uпик»Umax=U0+Um+, где Uo постоянная составляющая, а Um+ — амплитуда положительного полупериода переменной составляющей (рис.4, а). Если к аноду диода приложен «—» постоянной составляющей, то диод закрыт все время и преобразования нет. Если к аноду амплитудного преобразователя с закры­тым входом приложено пульсирующее напряжение, то кон­денсатор С заряжен постоянной составляющей U0 преобразователь реагирует только на переменную составляющую. если к аноду диода приложен «+», то выходное напряже­ние Uпик» Um+, a если «—», то Uпик» Um- (рис. 4, б). Это полезное свойство вольтметров с закрытым входом из­мерять отдельно значения напряжения положительного или отрицательного полупериодов широко используется для определения симметричности амплитудной модуляции, на­личия ограничения сигналов и т.д. Амплитудные (пиковые вольтметры характеризуются невысокой чувствительностью (порог чувствительности »0.1В) и широкой полосой частот (до 1 ГГц).

Вольтметр средневыпрямленного значения (рис.6) состоит из входного делителя напряжения ДЯ, широкопо­лосного транзисторного усилителя ШУ, выпрямительного преобразователя Пр и магнитоэлектрического индикатора.

Рис.5. Структурная схема универсаль­ного вольтметра

Входное сопротивление делителя напряжения высокое, и если усилитель имеет низкое входное сопротивление, то между ними ставится узел согласования — преобразователь сопротивлений (с высоким входным и низким выходным сопротивлениями). Выходное напряжение усилителя посту­пает на выпрямительный преобразователь, и через микроамперметр протекает постоянная со­ставляющая выпрямленно­го тока, пропорциональная средневыпрямленному зна­чению измеряемого напряжения.

Рис.6. Структурная схема вольтметра высокой чувствительности

Шкалу индикатора градуируют в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения.

Вольтметры, построенные по такой структурной схеме, характеризуются высокой чувствительностью (микро- и милливольты) и сравнительно узкой полосой частот изме­ряемых напряжений (1; 5; 10МГц). Обе эти характеристики определяются усилителем переменного напряжения.

Вольтметр среднеквадратического (действующего) зна­чения строится по структурной схеме рис.6. Применя­ются преобразователи с квадратичной характеристикой, обеспечивающей измерение среднеквадратического значе­ния напряжения любой формы. К таким преобразователям относятся, в первую очередь, термоэлектрические и оптронные. На базе термоэлектрических преобразователей (см. рис-. 3-15, г) создан преобразователь среднеквадратического значения [б], работающий на двух идентичных элементах ТПр1 и ТПр2 (рис. 7) и дифференциальном усилителе ДУ (микросхеме). Нагреватель первого термопреобразова­теля подключен к выходу широкополосного усилителя, т. е. в цепь измеряемого напряжения Ux, а нагреватель вто­рого — к выходу дифференциального усилителя ДУ, т. е. в цепь отрицательной обратной связи. ТермоЭДС первого преобразователя Ет1 =aтU2x второго — Ет2 =aтU2вых, где Ux и (Uвых —среднеквадратические значения измеряе­мого и выходного напряжений соответственно.

Контроль изоляции сетей низкого напряжения методами двух и трех отсчетов вольтметра Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.317

doi: 10.20998/2074-272X.2016.5.11

P. Olszowiec

контроль изоляции сетей низкого напряжения методами двух и трех отсчетов вольтметра

Представлено застосування методiв контролю iзоляцií мереж низькоТ напруги постшного i подвшного роду струму за допомогою вольтметра i резистора. Наведено формулы для обчислення опору ноляци методами двох i трьох вiдлiкiв вольтметра. Запропоновано новий споаб двох вiдлiкiв вольтметра для мереж подвшного роду струму. Представлена модифшацш розглянутих методiв, що обмежуе Тх основний недолш - триватсть перехiдного процесу. Бiбл. 8, рис. 7. Ключовi слова: мережi низько!" напруги постшного 1 подвшного роду струму, отр 1золяци, метод двох 1 трьох ввдлМв вольтметра.

Представлено применение методов контроля изоляции сетей низкого напряжения постоянного и двойного рода тока с помощью вольтметра и резистора. Приведены формулы для вычисления сопротивления изоляции методами двух и трех отсчетов вольтметра. Предложен новый способ двух отсчетов вольтметра для сетей двойного рода тока. Представлена модификация рассматриваемых методов, ограничивающая их основной недостаток - длительность переходного процесса. Библ. 8, рис. 7.

Ключевые слова: сети низкого напряжения постоянного и двойного рода тока, сопротивление изоляции, метод двух и трех отсчетов вольтметра.

Введение. Для безопасной и надежной эксплуатации электрических сетей первостепенной задачей является контроль изоляции. В сетях низкого напряжения постоянного и двойного рода тока довольно широкое применение получили способы периодического измерения сопротивления изоляции относительно земли с помощью вольтметра и резистора (называемые также методами отсчета вольтметра). Наиболее известной процедурой этого рода является метод трех отсчетов вольтметра [1]. Однако заслуживает внимания тоже более простой способ, использующий лишь два отсчета вольтметра. По сравнению с методом трех отсчетов вольтметра он вызывает меньшие колебания (отклонения) напряжений проводов сети от исходных значений, но зато не позволяет определить сопротивлений изоляции отдельных полюсов сети. На практике метод трех отсчетов вольтметра получил широкое применение в автоматизированных системах контроля и поиска мест повреждений изоляции.

Цель работы. В доступной литературе нет изложения теории измерений методами отсчета вольтметра. До сих пор не был предложен тоже способ ограничения их основного недостатка - чрезмерной длительности измерительного цикла. Поэтому в статье поставлена задача дать обзор способов определения сопротивления изоляции сетей постоянного и двойного рода тока с помощью резистора и вольтметра, а также представить проверенный на практике вычислительный алгоритм для сокращения продолжительности измерения. Дополнительно автором предложена новая измерительная процедура для расширения возможностей метода двух отсчетов вольтметра.

Метод двух отсчетов вольтметра Сети постоянного тока. Самый простой способ определения эквивалентного сопротивления изоляции Я, сетей постоянного тока использует добавочный резистор Я0. Измеряются установленные напряжения избранного, например отрицательного полюса до и после включения этого резистора (рис. 1).

Искомое эквивалентное сопротивление изоляции вычисляется по формуле

Я = Я0--((21- и 2)Яу-, (1)

и22 '((Я0 + ЯУ)-и21 'Я0 где и21 является напряжением отрицательного полюса до включения добавочного резистора, П22 - после

Рис. 1. Способ определения сопротивления изоляции сети постоянного тока с применением добавочного резистора: Е - напряжение источника, Яь Я2 - сопротивление изоляции полюса (+) и (-), Я0 - сопротивление добавочного резистора, Яг - сопротивление вольтметра, и21, и22 - напряжение отрицательного полюса до и после включения добавочного резистора

Если внутреннее сопротивление вольтметра Яу значительно больше значения добавочного резистора т.е. Яу >> Я0, то справедлива упрощенная формула

и 21 - и 22

R, = R

о -

U.

(2)

22

которая вытекает непосредственно из теоремы Теве-нена.

Сопротивления изоляции отдельных полюсов сети относительно земли вычисляются по формулам

Ri = Ri •■

E

U

и R2 = R,

E

21

E - U

21

включения этого резистора.

но для этого надо знать значение напряжения сети Е.

Необходимым условием для реализации этого метода является постоянное значение напряжения Е. Это требование остается в силе также при применении всех других методов отсчета вольтметра.

Сети двойного рода тока. Метод двух отсчетов вольтметра можно использовать тоже в сетях двойного рода тока (AC/DC IT). В данной статье под термином «сеть двойного рода тока» понимается система, объединяющая цепи переменного и постоянного тока, имеющие между собой гальваническую связь. Пример такой системы показан на рис. 2, где трехфазная трех-проводная сеть переменного тока питает нагрузку

© P. Olszowiec

постоянного тока на выходе диодного выпрямителя. В зависимости от места проведения измерений доступны две реализации этого метода.

'////. П2.

2 .

и =-

П" =-

0а + 0Ь + 0с + 01 + 02 0а + 0Ь + 0с + 2 • 02

откуда

Я, =

Оа + Оь + Ос + О" + О2 + Ох получается искомый

1 (эквивалентное сопротив

(3) 12 2 '

параметр

Оа + ОЬ + Ос + О1 + О2 ление изоляции целой сети)

Я, = Я

X '

П - П

и

(4)

Во втором методе (предложенном автором) [2] использовано характерное свойство сетей двойного рода токов, т. е. появление отличного от нуля среднего значения фазных напряжений равного

Па

О1 - О2

П

12 2

(5)

Я = Т

и

а2—теап

Яо Па

П а1—теап Па2—теап

которая вытекает из (5).

Если в нормальном рабочем режиме среднее значение напряжения фазы сети отлично от нуля, добавочного резистора Ях не надо подключать и формула (6) принимает вид

Я = Яо • Па1—теап — Па2—теап (7)

П а2—теап

Надо заметить, что благодаря измерению среднего значения напряжений, емкости сети относительно земли не влияют на результат вычисления и поэтому они не показаны на схеме замещения сети на рис. 2.

Следует подчеркнуть, что формулы (2), (4) и (7) для метода двух отсчетов вольтметра во всех рассматриваемых сетях идентичны.

Метод трех отсчетов вольтметра.

Сети постоянного тока. Метод трех отсчетов вольтметра требует поочередного измерения вольтметром с известным внутренним сопротивлением Яу (или с параллельно подключенным добавочном резистором Я0) трех напряжений: П12 - между полюсами сети. П1 -между положительным полюсом и землей. П2 - между отрицательным полюсом и землей (рис. 3).

' Ях

(6)

Оа + ОЬ + Ос + О1 + О2 Предлагаемая процедура состоит из двух этапов. Сначала надо проверить, отличается ли от нуля среднее значение напряжения фазы сети Па-теап. Если оно равно нулю, значит проводимости изоляции обоих полюсов выпрямителя относительно земли равны (т. е. О1 = О2) или эквивалентное сопротивление изоляции целой сети двойного рода токов равно нулю. В первом случае на выходе выпрямителя надо подключить к одному из полюсов резистор Ях так, чтобы получить среднее значение напряжения фазы сети отлично от нуля. После этого среднее значение напряжения фазы измеряется в нормальном рабочем режиме (Па1-теап) и при добавочном резисторе Я0 подключенном между любой фазой (например, а) и землей (Па2-теап). Искомый параметр Я, вычисляется по формуле

Рис. 3. Способ определения сопротивления изоляции сети

постоянного тока методом трех отсчетов вольтметра: П12 - напряжение источника, Яь Я2 - сопротивление изоляции полюса (+) и (-), Я0 - сопротивление добавочного резистора, Яу - сопротивление вольтметра, П1 - напряжение полюса (+) после подключения вольтметра, П2 - напряжение полюса (-) после подключения вольтметра

Расчет искомой величины эквивалентного сопротивления изоляции сети Я, проводится по общеизвестной формуле:

Я1 • Я2 = Я0 • ЯУ • П12 — П1 — П2 (8)

Я1 + Я2 Яо + Яу' П + П 2 ' Сопротивления изоляции отдельных полюсов сети выпрямленного тока Я1 и Я2 равны соответственно:

Я, =-

Я1 =

Я2 =

Я0 • ЯУ П12 — П —П2

Я0 + ЯУ П 2

Я0 • ЯУ П12 —П —П2

Я0 + ЯУ П1

(9)

(10)

Можно показать, что формулы (8) - (10) верны, если полюсы сети заменить любыми двумя точками находящимися по противоположных сторонах так называемой нулевой точки батареи (т.е. точки с нулевым потенциалом относительно земли).

Сети двойного рода тока.

В сетях двойного рода тока определение эквивалентного сопротивления изоляции целой сети методом

трех отсчетов вольтметра [4] идентично вышеописанной процедуре для сетей постоянного тока (рис. Т , где ук, Т - неизвестные параметры.

Из системы уравнений для /2=2/1

-1

У1 = Ук -{ук- У0)е Т;

- ъ,

У2 = Ук-УУк -У0)е Т = вычисляется искомый параметр напряжение данного полюса Ук

Ук =

У0 • У2 - У1 У2 - 2 • У1 + У0

(11)

(12)

установившееся

(13)

Этим способом можно сократить длительность цикла работы устройства на базе метода трех отсчетов вольтметра даже на 90 %.

Реле контроля цепей постоянного тока типа РКИ1. Устройство РКИ1 (изготовитель Чебоксарский электроаппаратный завод) [8] (рис. 7) предназначено для контроля цепей оперативного постоянного тока напряжением 110 и 220 В. Функции устройства включают измерение напряжения сети постоянного тока, сопротивления изоляции цепей постоянного тока (эквивалентного или для каждого полюса) и уровня пульсаций напряжения данной сети. Реле обеспечивает сигнализацию выхода измеренных электрических параметров за установленные пороговые значения.

Внутреннее сопротивление равно 100 кОм. Относительная погрешность определения сопротивления изоляции не превышает 1 % . Устройство может измерять сопротивление изоляции двумя методами: а) методом трех отсчетов вольтметра, б) методом двух вольтметров - вычисление сопротивления по измеренным напряжениям между полюсами сети и землей, которые пропорциональны соответствующим сопротивлениям изоляции. Разумеется, в сети может быть установлено только одно устройство контроля изоляции использующее данный метод. Это требование относится тоже к модулю ЫБ04.

Рис. 7

Выводы.

1. В силу своей простоты методы периодического определения сопротивления изоляции относительно земли с помощью вольтметра и резистора получили довольно широкое применение в сетях постоянного и двойного рода тока. Альтернативой для них являются измерительные устройства, основанные на принципе наложения тестового сигнала постороннего источника.

2. Работа устройств на базе метода трех (или двух) отсчетов вольтметра вводит колебания напряжений проводов сети относительно земли. Однако такой же эффект вызывают также устройства с наложением тестового сигнала.

3. Представлен способ значительного сокращения длительности цикла работы устройств, использующих метод двух и трех отсчетов вольтметра.

4. Автором предложена процедура на базе двух отсчетов вольтметра для сетей двойного рода тока. Новизной является измерение среднего значения фазного напряжения в сети переменного тока, питающей диодный выпрямитель.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Иванов Е., Дьячков А. Как правильно измерить сопротивление изоляции электроустановок // Новости электротехники. - 2002. - №1(13). Режим доступа: http://www.news.elteh.ru/arh/2002/13/22.php.

2. Olszowiec P. Insulation Measurement and Supervision in Live AC and DC Unearthed Systems. Lecture Notes in Electrical Engineering, 2nd edition. Springer, 2014. doi: 10.1007/9783-642-29755-7.

3. c trojfazowych prostownikow diodowych. Wiadomosci Elektrotechniczne, 2015, vol.1, no.10, pp. 33-34. (Pol). doi: 10.15199/74.2015.10.8.

4. Ivanov Е., Diachkov А. How to measure correctly insulation resistance of electric systems? Electrical engineering news, 2002, no.2(14). Available at: http://www.news.elteh.ru/arh/2002/14/26.php (Accessed 12 September 2015). (Rus).

5. Available at: http://www.elmech.pl/spis-produktow-2 (Accessed 25 May 2016). (Pol).

6. KDZ-3. System kontroli i lokalizacji doziemien. Available at: www.zprae.pl/download.php?file=pub/File/KDZ-3.pdf. (Accessed 10 July 2015). (Pol).

7. Opara A. Zastosowanie ekstrapolacji nieliniowej w systemie pomiaru i lokalizacji doziemienia. Wiadomosci Elektrotechniczne, 2016, vol.1, no.2, pp. 24-27. (Pol). doi: 10.15199/74.2016.2.5.

8. Rele kontrolia tsepei postoiannogo toka RKI-1. Tekhnicheskoe rukovodstvo po ekspluatatsii [The relay DC control circuits РКИ-1. Technical Manual]. Available at: http://srza.ru/uploads/catalog/srz rki.pdf (Accessed 22 September 2015). (Rus).

Поступила (received) 13.08.2016

Ольшовец Петр, MSc., инженер-электрик, Elporem i Elpoautomatyka Spolka z o.o., 28-200 Staszow, ul. Wschodnia 10/51, Poland, phone +48 606 613 976, e-mail: [email protected]

Piotr Olszowiec, MSc., Electrical Engineer, Elporem i Elpoautomatyka Spolka z o.o., 28-200 Staszow, ul. Wschodnia 10/51, Poland. Low voltage networks insulation monitoring with two and three voltmeter readouts methods. Purpose. In the paper there are described methods of two and three voltmeter readouts for insulation resistance periodic measurement in live DC and AC/DC IT networks. A new measuring method for AC/DC networks is proposed. Application of a novel algorithm for shortening of measurement cycle is explained. Methodology. All methods of two and three voltmeter readouts consist in connection of a resistor and measurement of mean value of network's fixed point-to-ground voltages. Results. A new algorithm implemented in KDZ-3 device enables determination of steady-state voltage ofa DC network's pole much faster than in other exploited systems. Originality. In author's modification of two voltmeter readouts method, line-to-ground voltage mean value is measured at AC side of AC/DC network. This innovation has not been applied for implementation of periodic insulation monitoring in AC/DC IT networks yet. Practical value. The use of author's innovation will allow to execute measurements at AC side of AC/DC IT networks which might be necessary if rectifier's output circuits are unavailable. Shortening of measurement cycle duration of two or three voltmeter readouts method's is of great importance in networks with high capacitance. References 8, figures 7.

Key words: low voltage DC, AC/DC IT networks, insulation resistance, methods of two and three voltmeter readouts.

Принцип работы

, чувствительность к напряжению, типы и применение

Вольтметр

с момента своего изобретения всегда был основой измерений силовых схем. Чтобы убедиться, что ваша схема была спроектирована и собрана правильно, вам понадобятся измерительные приборы на основе измерителя напряжения для ее проверки. В этом посте будет обсуждаться, что такое вольтметр, принцип его работы, уравнение напряжения, чувствительность к напряжению, различные типы вольтметров и их применение.

Что такое вольтметр

Вольтметр - это измерительный прибор, который измеряет напряжение между двумя узлами в электрической цепи.В аналоговых вольтметрах стрелка перемещается по шкале пропорционально напряжению в цепи. Цифровые вольтметры имеют цифровую индикацию напряжения с помощью аналого-цифрового преобразователя.

Постоянно установленные вольтметры используются для контроля генераторов или другого стационарного оборудования. Портативные приборы оснащены мультиметром для измерения силы тока и сопротивления. Они являются стандартными испытательными приборами, используемыми в электротехнике и электронике.

Фиг.1 - Вольтметр

Принцип работы вольтметра

Его действие основано на принципе закона Ома. Закон Ома гласит: «Напряжение на сопротивлении прямо пропорционально току, проходящему через него». Любой базовый измеритель имеет разность потенциалов на выводах, когда через него протекает ток полной шкалы. Символ, обозначающий вольтметр, представляет собой кружок с заключенной буквой V.

Рис.2 - Принципиальная электрическая схема для представления напряжения

Вольтметр всегда подключается параллельно компоненту в цепи, для которого необходимо измерить напряжение.На вольтметре постоянного тока есть знаки полярности. Поэтому необходимо подключить плюсовую (+) клемму вольтметра к верхней точке потенциала, а минус (-) клемму - к нижней точке потенциала, чтобы получить отклонение измерителя.

В вольтметре переменного тока нет знаков полярности и его можно подключить в любом случае. Однако и в этом случае вольтметр по-прежнему подключается параллельно к компоненту, для которого измеряется напряжение. Вольтметр с высоким диапазоном напряжения создается путем последовательного соединения сопротивления с измерительным механизмом, который имеет полную шкалу напряжения, как показано на рисунке ниже.

Рис.3 - Максимальное допустимое напряжение

Уравнение напряжения

Последовательное сопротивление называется множителем. Его значение определяется из уравнения напряжения.

Где,

  • В = Напряжение,
  • I м = Ток полной шкалы,
  • R se = последовательное сопротивление и
  • В м = Напряжение полной шкалы

Чувствительность по напряжению

Чувствительность по напряжению - величина, обратная току, необходимому для полного отклонения.

Чем меньше ток измерителя, тем больше будет чувствительность по напряжению. Фактическое сопротивление вольтметра равно чувствительности, умноженной на полное напряжение. Сопротивление вольтметра всегда будет постоянным, даже если показание напряжения может быть не полным.

Типы вольтметров

Рис.4 - Типы вольтметров

1. Аналоговый вольтметр

Включает в себя индикаторные вольтметры отклоняющего типа.Аналоговый вольтметр можно разделить на три категории. Их:

  • Инструменты с подвижной катушкой
  • Движущиеся железные инструменты
  • Электростатический вольтметр

Рис.5 - Функциональный вид аналогового вольтметра

1.1. Инструменты с подвижной катушкой

Аналоговые вольтметры с подвижной катушкой выпускаются двух типов. Их:

  • Инструменты с подвижной катушкой с постоянным магнитом
  • Приборы с подвижной катушкой для динамо-метра
1.1.1. Инструменты с подвижной катушкой с постоянным магнитом

Приборы с подвижной катушкой с постоянным магнитом реагируют только на постоянный ток. Эти инструменты имеют постоянный магнит для создания магнитного поля. Катушка намотана на кусок мягкого железа и вращается вокруг собственной вертикальной оси. Когда ток протекает через катушку, в соответствии с уравнением силы Лоренца создается отклоняющий момент.

Рис.6 - Вольтметр с подвижной катушкой

1.1.2. Динамо-измеритель типа приборов с подвижной катушкой

Приборы с подвижной катушкой динамо-метра состоят из двух катушек. Одна катушка неподвижна, а другая вращается вокруг нее. Взаимодействие двух полей создает отклоняющий момент.

1.2. Подвижные железные инструменты Приборы

с подвижным утюгом используются в цепях переменного тока и подразделяются на приборы с подвижным утюгом типа «Простой подвижный утюг», «Динамо-измеритель» и «Индукционные приборы». Он состоит из мягкого железа, содержащего подвижные и неподвижные катушки.

Рис.7 - Вольтметр подвижного железа

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

1.3. Электростатический вольтметр

Он работает по электростатическому принципу, когда отталкивающие пластины двух зарядов отклоняются стрелкой, прикрепленной к пружине.

Эти инструменты используются для измерений переменного и постоянного тока высокого напряжения.Это высокочувствительные приборы, способные измерять как минимальные зарядные напряжения, так и напряжение в широком диапазоне - почти 200 кВ.

Рис.8 - Электростатические вольтметры

2. VTVM и FET VM

Эти типы инструментов могут работать как с переменным / постоянным напряжением, так и с измерениями сопротивления. В этих устройствах между входом и измерителем используется электронный усилитель.

Рис.9 - Вольтметр с вакуумной трубкой

Если это устройство использует вакуумную лампу в усилителе, то оно называется вакуумным ламповым вольтметром (VTVM).VTVM используются при измерениях переменного тока большой мощности.

Полевой транзистор (FET) - это транзистор, который использует электрическое поле для управления электрическим поведением устройства. Их также называют униполярными транзисторами. Вольтметр на основе полевого транзистора использует это свойство полевых транзисторов при измерении напряжения.

3. Цифровой вольтметр (DVM)

DVM отображает напряжение с помощью светодиодов или ЖК-дисплеев для отображения результата. Инструмент должен содержать аналого-цифровой преобразователь.Устройство содержит запрограммированный микроконтроллер, АЦП и ЖК-дисплей, чтобы обеспечить точное цифровое отображение аналоговых значений от 0 до 15 вольт постоянного тока.

Рис.10 - Цифровой вольтметр и мультиметр

Они используются из-за таких свойств, как точность, долговечность и уменьшение ошибок параллакса.

  Подробнее о цифровом вольтметре, его принципе и принципах работы.  

Применение вольтметра

Область применения вольтметра:

  • Это очень полезно для определения напряжения устройства накопления заряда, например, для проверки напряжения аккумулятора.Например, новый элемент AAA будет иметь около 1,6 В, а умирающий - 1,1 В. Свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор на 12 В будет показывать 12,5 В при полной зарядке или 14 В при зарядке от генератора в автомобиле. Если он показывает 10 В, с генератором что-то не так.
  • Его можно использовать только для определения наличия питания в цепи или ее отсутствии, например, в сетевой розетке.
  • Проверка включения или выключения питания приборов.
  • Мы можем рассчитать ток, измерив напряжение на известном сопротивлении.Это полезно, когда у вас нет амперметра.
  • Они используются для создания устройства проверки целостности цепи с последовательной батареей.
  • Они используются для создания омметра с использованием делителя напряжения с неизвестным резистором.
  • Они используются для создания амперметра путем измерения напряжения на шунтирующем резисторе.
  Также читают: 
  Что такое цифровой вольтметр - как он работает, типы, применение, преимущества 
  Коэффициент мощности - треугольник мощности, типы, коррекция коэффициента мощности, применения, преимущества 
  Тиристор - рабочий, VI-характеристики, типы, применение, преимущества и недостатки  

Мадхури - Б.E (информатика) и имеет опыт работы в IBM в качестве инженера-программиста. Она является автором, редактором и партнером Electricalfundablog.com.

Вольтметры и амперметры переменного тока | Схемы измерения переменного тока

Электромеханические измерительные механизмы

переменного тока бывают двух основных типов: основанные на конструкции механизма постоянного тока и разработанные специально для использования на переменном токе.

Движение измерителя с подвижной катушкой с постоянным магнитом (PMMC) не будет работать правильно, если оно напрямую подключено к переменному току, потому что направление движения стрелки будет изменяться с каждым полупериодом переменного тока.(Рисунок ниже)

Движение счетчика с постоянными магнитами, как и двигатели с постоянными магнитами, - это устройства, движение которых зависит от полярности приложенного напряжения (или, вы можете думать об этом с точки зрения направления тока).

Прохождение переменного тока через это движение измерителя Д’Арсонваля вызывает бесполезное трепетание стрелки.

Чтобы использовать механизм измерения постоянного тока, такой как конструкция D’Arsonval, переменный ток должен быть выпрямлен на , на постоянный.

Это проще всего осуществить с помощью устройств, называемых диодами . Мы видели диоды, используемые в примере схемы, демонстрирующей создание гармонических частот из искаженной (или выпрямленной) синусоидальной волны. Не вдаваясь в подробности того, как и почему диоды работают именно так, просто помните, что каждый из них действует как односторонний клапан для протекания тока.

Стрелка в каждом символе диода указывает на допустимое направление тока.

Расположенные в виде моста четыре диода служат для управления переменным током через движение счетчика в постоянном направлении на всех этапах цикла переменного тока:

Пропускание переменного тока через этот счетчик выпрямленного переменного тока будет двигаться в одном направлении.

Еще одна стратегия для практического механизма измерителя переменного тока заключается в изменении конструкции механизма без присущей типам постоянного тока чувствительности к полярности.

Это означает отказ от использования постоянных магнитов. Вероятно, самая простая конструкция заключается в использовании немагнитной железной лопасти для перемещения иглы против натяжения пружины, при этом лопатка притягивается к неподвижной катушке с проволокой, на которую подается напряжение переменного тока, которое необходимо измерить, как показано на рисунке ниже.

Электромеханический счетчик с металлической крыльчаткой.

Электростатическое притяжение между двумя металлическими пластинами, разделенными воздушным зазором, является альтернативным механизмом для создания силы перемещения иглы, пропорциональной приложенному напряжению.

Это работает для переменного тока так же хорошо, как и для постоянного тока, или, я бы сказал, так же плохо! Действующие силы очень малы, намного меньше, чем магнитное притяжение между возбужденной катушкой и железной лопастью, и поэтому эти «электростатические» движения измерителя имеют тенденцию быть хрупкими и легко нарушаются физическим движением.

Но для некоторых приложений с высоковольтным переменным током электростатический механизм представляет собой элегантную технологию.

По крайней мере, эта технология обладает преимуществом чрезвычайно высокого входного импеданса, что означает, что от тестируемой цепи не требуется отводить ток. Кроме того, механизмы электростатического измерителя способны измерять очень высокие напряжения без необходимости использования резисторов диапазона или других внешних устройств.

Когда необходимо изменить диапазон чувствительного датчика для работы в качестве вольтметра переменного тока, можно использовать последовательно соединенные «умножительные» резисторы и / или резистивные делители напряжения, как и в конструкции измерителя постоянного тока: (рисунок ниже)

Резистор умножителя (a) или резистивный делитель (b) масштабирует диапазон основного перемещения измерителя.

Конденсаторы

могут использоваться вместо резисторов, однако, для создания схем делителя вольтметра. Преимущество этой стратегии состоит в том, что она не дает рассеивания (нет реальной потребляемой мощности и не выделяется тепла):

Вольтметр переменного тока с емкостным делителем.

Если движение измерителя является электростатическим и, следовательно, по своей природе емкостным, один конденсатор-умножитель может быть подключен последовательно, чтобы дать ему больший диапазон измерения напряжения, точно так же, как последовательно подключенный резистор умножителя дает подвижную катушку (по сути резистивный) движение счетчика больший диапазон напряжения:

Движение электростатического измерителя может использовать емкостной умножитель для умножения масштаба основного движения измерителя.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), упомянутая в главе об измерении постоянного тока, идеально подходит для измерения напряжения переменного тока, особенно если электронный луч проходит поперек экрана трубки, в то время как измеренное напряжение переменного тока перемещает луч вверх и вниз.

С помощью такого устройства можно легко получить графическое представление формы волны переменного тока, а не только измерение величины. Однако у ЭЛТ есть недостатки, заключающиеся в весе, размере, значительном энергопотреблении и хрупкости (поскольку они изготовлены из вакуумированного стекла), которые им противостоят.

По этим причинам электромеханические измерители переменного тока все еще имеют место в практическом использовании.

Поскольку некоторые преимущества и недостатки этих технологий перемещения счетчиков уже были обсуждены, существует еще один фактор, который имеет решающее значение для проектировщика и пользователя измерительных приборов переменного тока. Это проблема измерения RMS.

Как мы уже знаем, измерения переменного тока часто приводятся к шкале эквивалентности мощности постоянного тока, называемой RMS ( R oot- M ean- S quare) ради значимых сравнений с постоянным током и другими Формы сигналов переменного тока различной формы.Ни одна из рассмотренных до сих пор технологий движения расходомеров по своей сути не измеряет среднеквадратичное значение величины переменного тока.

Движения измерителя, основанные на движении механической стрелки («выпрямленной» д'Арсонваля, железной лопасти и электростатической), имеют тенденцию механически усреднять мгновенные значения в общее среднее значение для формы волны.

Это среднее значение не обязательно совпадает со среднеквадратичным значением, хотя во многих случаях оно ошибочно. Среднее значение и среднеквадратичное значение соотносятся друг с другом как таковые для этих трех распространенных форм сигналов:

Среднеквадратичное, среднее и размах колебаний для синусоидальных, прямоугольных и треугольных волн.

Поскольку среднеквадратичное значение, по-видимому, является видом измерения, которое большинство людей интересует с помощью прибора, а электромеханический счетчик, естественно, дает среднее значение измерений , а не среднеквадратичное значение, что же делать разработчикам измерителей переменного тока? Обманывать, конечно!

Обычно делается допущение, что форма сигнала, который будет измеряться, будет синусоидальной (наиболее распространенной, особенно для энергосистем), а затем масштаб перемещения измерителя изменяется с помощью соответствующего коэффициента умножения.

Для синусоидальных волн мы видим, что среднеквадратичное значение равно 0,707 пикового значения, а среднее значение - 0,637 пикового значения, поэтому мы можем разделить одно число на другое, чтобы получить коэффициент преобразования среднего значения в среднеквадратичное значение 1,109:

.

Другими словами, движение измерителя будет откалибровано так, чтобы показывать примерно в 1,11 раз больше, чем обычно (естественно), без каких-либо специальных приспособлений. Следует подчеркнуть, что этот «обман» работает хорошо только тогда, когда измеритель используется для измерения источников чисто синусоидальной волны.

Обратите внимание, что для треугольных волн соотношение между среднеквадратичным и средним значением не такое же, как для синусоидальных волн:

Для прямоугольных волн среднеквадратичные и средние значения идентичны! Измеритель переменного тока, откалиброванный для точного считывания среднеквадратичного значения напряжения или тока на чистой синусоидальной волне, будет давать правильное значение , а не , показывая при этом величину чего-либо, кроме идеальной синусоидальной волны.

Сюда входят треугольные волны, прямоугольные волны или любые искаженные синусоидальные волны.Поскольку гармоники становятся повсеместным явлением в больших энергосистемах переменного тока, вопрос точного измерения среднеквадратичного значения становится непростым.

Проницательный читатель заметит, что я пропустил «движение» ЭЛТ в обсуждении RMS / Average. Это связано с тем, что ЭЛТ с его практически невесомым «движением» электронного луча отображает пик (или размах, если хотите) формы волны переменного тока, а не среднее значение или среднеквадратичное значение.

Тем не менее, возникает аналогичная проблема: как по нему определить среднеквадратичное значение сигнала? Коэффициенты преобразования между пиковым значением и среднеквадратичным значением сохраняются только до тех пор, пока форма сигнала точно попадает в известную категорию формы (синус, треугольник и квадрат - единственные примеры с коэффициентами преобразования пиковый / среднеквадратичный / средний, приведенные здесь!).

Один из ответов - спроектировать движение счетчика вокруг самого определения среднеквадратичного значения: эффективное значение нагрева переменного напряжения / тока при питании резистивной нагрузки. Предположим, что источник переменного тока, который необходимо измерить, подключен к резистору известного номинала, а тепловая мощность этого резистора измеряется с помощью такого устройства, как термопара.

Это обеспечит гораздо более прямые средства измерения среднеквадратичного значения, чем любой коэффициент преобразования, поскольку он будет работать с ЛЮБОЙ формой сигнала вообще:

Тепловой вольтметр с прямым считыванием среднеквадратичных значений подходит для любой формы волны.

Хотя показанное выше устройство несколько грубовато и само по себе будет иметь уникальные инженерные проблемы, проиллюстрированная концепция очень надежна. Резистор преобразует величину переменного напряжения или тока в тепловую (тепловую) величину, эффективно возводя значения в квадрат в реальном времени.

Масса системы рассчитывает усреднение этих значений по принципу тепловой инерции, а затем сама шкала измерителя калибруется, чтобы давать показания, основанные на квадратном корне из тепловых измерений: идеальное среднеквадратичное показание в одном устройстве. !

Фактически, один крупный производитель приборов внедрил эту технику в свою высококлассную линейку портативных электронных мультиметров для обеспечения «истинного среднеквадратичного значения».

Калибровка вольтметров и амперметров переменного тока для различных рабочих диапазонов во многом такая же, как и для приборов постоянного тока: последовательные «умножительные» резисторы используются для увеличения диапазона перемещений вольтметра, а параллельные «шунтирующие» резисторы используются для обеспечения возможности перемещений амперметра измерять токи за пределами их естественного диапазона.

Однако мы не ограничены этими методами, как в случае с постоянным током: поскольку мы можем использовать трансформаторы с переменным током, диапазоны счетчиков могут быть электромагнитно, а не резистивно «повышены» или «понижены», иногда намного больше, чем у резисторов. разрешено.

Трансформаторы потенциала (PT) и трансформаторы тока (CT) - это прецизионные приборные устройства, изготовленные для получения очень точных соотношений трансформации между первичной и вторичной обмотками.

Они могут позволить небольшие, простые движения измерителя переменного тока для точного определения чрезвычайно высоких напряжений и токов в энергосистемах с полной гальванической развязкой (чего никогда не могли сделать умножители и шунтирующие резисторы):

(CT) Трансформатор тока уменьшает ток.(PT) Потенциальный трансформатор понижает напряжение.

Здесь показана панель измерителя напряжения и тока от трехфазной системы переменного тока. Три трансформатора тока типа «бублик» (ТТ) можно увидеть на задней стороне панели. Три амперметра переменного тока (номинальное отклонение по всей шкале 5 ампер каждый) на передней панели панели показывают ток через каждый проводник, проходящий через трансформатор тока.

Поскольку эта панель была снята с эксплуатации, больше нет токопроводящих проводов, пропущенных через центр «пончиков» ТТ:

Тороидальные трансформаторы тока понижают высокие уровни тока для применения до полномасштабных амперметров переменного тока 5 А.

Из-за дороговизны (и часто большого размера) измерительных трансформаторов они не используются для масштабирования счетчиков переменного тока для любых приложений, кроме высокого напряжения и высокого тока. Для масштабирования хода миллиампер или микроампер до диапазона 120 вольт или 5 ампер используются обычные прецизионные резисторы (умножители и шунты), как и в случае с постоянным током.

ОБЗОР:

  • Поляризованные (DC) движения счетчика должны использовать устройства, называемые диодами , чтобы иметь возможность показывать величины переменного тока.
  • Электромеханические движения счетчика, будь то электромагнитные или электростатические, естественно, обеспечивают среднее значение измеренной величины переменного тока. Эти инструменты могут быть ранжированы для индикации среднеквадратичного значения, но только если заранее точно известна форма сигнала переменного тока!
  • Так называемые измерители истинного среднеквадратичного значения используют другую технологию для предоставления показаний, представляющих фактическое среднеквадратичное значение (а не искаженное среднее или пиковое значение) сигнала переменного тока.

Руководство по выбору аналоговых вольтметров | Инженерное дело360

Аналоговые вольтметры измеряют напряжение или падение напряжения в цепи.Они отображают показания с помощью иглы, а не цифрового дисплея. Вольтметры могут быть автономными устройствами или частью мультиметра.

Аналоговые вольтметры

используют самые разные средства для измерения напряжения, среди которых наиболее распространены гальванометры с подвижной катушкой Д'Арсонваля. В этих устройствах используется катушка из тонкой проволоки, подвешенная в магнитном поле. Катушка вращается и перемещает указатель или другой индикатор пропорционально приложенному уровню тока.

Гальванометры с подвижной катушкой обычно используются для измерения тока в амперметрах, но при наличии подходящего сопротивления могут также измерять напряжение постоянного тока в вольтметрах. Они желательны из-за их превосходной чувствительности, но не подходят для измерения переменного тока, потому что они реагируют только на средний ток. Вольтметры с подвижной катушкой могут точно измерять напряжение переменного тока, если они оснащены выпрямителем и трансформатором.

Гальванометр Д'Арсонваля описанного выше типа.

Во втором типе вольтметра используется подвеска с натянутой лентой, в которой также используется подвижная катушка. Измерители с тугим ремешком исключают механизм поворота и драгоценного камня, используемые измерителями d'Arsonval, и заменяют его вращающимся платиновым ремешком.Эта установка снижает трение, которое является причиной проблем с износом и повторяемостью в приборах с подвижной катушкой.

Показания аналогового вольтметра подвержены ошибкам, вызванным измерением на неровной поверхности (на которой сила тяжести тянет стрелку вниз) или вблизи магнитного поля. По этим причинам пользователи должны тщательно исследовать среду, в которой находится измеритель, перед калибровкой и измерением.

Сравнение с цифровыми вольтметрами

Современные измерения напряжения чаще всего выполняются с помощью цифровых вольтметров из-за их превосходной точности.Аналоговые счетчики имеют ряд преимуществ перед цифровыми типами:

  • Аналоговое движение стрелки дает лучшее представление о порядке величины и тенденциях, чем цифровое считывание.

  • Аналоговые счетчики не требуют источника питания помимо источника испытательного тока.

Аналоговые вольтметры также имеют ряд недостатков:

Несколько весов могут вызвать путаницу. (Более подробно весы обсуждаются ниже.)

Аналоговые счетчики не имеют технологии автополярности . Неправильно подключенные измерительные провода могут привести к отклонению иглы и повреждению устройства.

Ошибка параллакса , которая возникает из-за неправильного считывания показаний аналоговых измерительных устройств. Аналоговые счетчики предназначены для считывания с глазком, перпендикулярным стрелке и шкале счетчика. Когда шкала рассматривается под неправильным углом, точность измерителя снижается на несколько градусов.Некоторые измерители имеют зеркало внутри дисплея, так что пользователь может легко определить правильный угол обзора, проверив отражение иглы. Правильный угол достигается, когда отражение иглы не видно глазу пользователя.

Ошибка параллакса на аналоговом измерителе. Отражение иглы, видимое на зеркале под шкалой, указывает на неправильный угол обзора.

Приложения

Цифровые вольтметры

обычно вытеснили аналоговые, но последние по-прежнему находят широкое применение в таких нишевых приложениях, как:

  • Индикаторы батареи, особенно в морских или военно-морских судах

  • Измерение импульсов или колебаний, при котором движение индикатора более важно, чем точное значение напряжения

Масштаб и диапазон

Считывание показаний вольтметра, предназначенного для измерения только одного диапазона напряжения, простое и понятное, но многие измерители конфигурируются для измерения нескольких диапазонов и, следовательно, используют более сложные шкалы.Многие аналоговые мультиметры могут измерять как переменное, так и постоянное напряжение и могут измерять десятки диапазонов напряжения.

При просмотре приведенной выше шкалы пользователь может сделать вывод, что измеритель может измерять три различных диапазона напряжения: 0-10 В, 0-50 В и 0-250 В. Как правило, измеритель с указанным выше дисплеем может измерять другие диапазоны, которые кратны трем основным диапазонам, например 0-0,5 В, 0-2,5 В и 0-1000 В.

Видео ниже предоставляет полезный обзор калибровки и считывания аналогового мультиметра (раздел, посвященный считыванию напряжения, начинается примерно в 3:45).

Видео кредит: LATTC

Селекторный переключатель мультиметра, показанный ниже, является хорошим примером; обратите внимание, что все значения напряжения постоянного тока слева кратны 25, 50 и 100.

Изображение предоставлено: Зона электроники

Следовательно, пользователь должен знать, как использовать правильную шкалу отображения для выбранного диапазона и определять процентное значение показания от полной шкалы, чтобы найти измеренное значение.Например, показание стрелки 2 на шкале 0–10 В интерпретируется как 200 В, если измеритель настроен на измерение 0–1000 В.

При измерении неизвестного напряжения калибровка измерителя на самый высокий диапазон предотвращает его «заедание» при полном отклонении (стрелка быстро движется к верхнему пределу диапазона) и снижает риск повреждения измерителя. При измерении известного напряжения установите измеритель на наименьший диапазон, который может выдержать напряжение. Например, батарею на 9 В следует тестировать при напряжении 0–10 В, а розетку на 120 В следует измерять при напряжении 0–250 В.

Стандарты

Опубликованные стандарты, относящиеся к вольтметрам, обычно касаются использования устройства для электрических испытаний. Примеры стандартов включают:

IEC 60051-2 - Особые требования к аналоговым амперметрам и вольтметрам и их принадлежностям

ASTM A1013 - Метод испытания высокочастотных потерь в сердечнике магнитомягких компонентов сердечника с использованием метода вольтметр-амперметр-ваттметр

Список литературы

Радиоэлектроника - Использование аналогового мультиметра

Изображение предоставлено:

Weschler Instruments | Бесплатный словарь | University of Cinncinnatti - Клермон | Запчасти для радиолюбителей | Участок электроники


Введение в электронное оборудование

Введение

В этом семестре вы будете изучать электричество и магнетизм. Чтобы сделать ваше пребывание здесь более поучительным, мы разработали это лабораторное упражнение, чтобы познакомить вас с некоторым оборудованием, которое вы будете использовать в этом курсе. Некоторые из терминов, которые будут использоваться, будут более подробно объяснены в последующих лабораторных занятиях, но будут использоваться здесь без подробных объяснений для начала.

Вам нужно будет распечатать копию этого документа. Ответы не будут отправляться в электронном виде. Версию для печати можно найти, нажав кнопку печати в верхнем правом углу этой страницы.

Вот список оборудования, которое вы будете использовать сегодня:

1

DC ( D irect C текущий) источник питания. Это источник напряжения, полярность которого не меняется, как это происходит в источнике напряжения AC ( A с переменным током C ). Стандартные электрические розетки подают напряжение переменного тока. Использование этого источника питания будет таким же, как и использование сухих аккумуляторных батарей, за исключением того, что вы сможете изменять используемое напряжение.

2

Генератор сигналов. Это устройство генерирует сигнал переменного тока в форме синусоидальной, зубчатой ​​или прямоугольной формы. Частота (скорость изменения полярности сигнала), а также амплитуда (которая в этом упражнении будет такой же, как и напряжение) могут быть изменены по выбору пользователя. Это будет более безопасная и гибкая альтернатива использованию переменного напряжения от стенной розетки.

3

Цифровой мультиметр. Как следует из названия, это устройство измеряет (или метров ) несколько величин, связанных с электрическими цепями.Мультиметр может использоваться как вольтметр , (для измерения напряжения), амперметр , (для измерения тока, как постоянного, так и переменного тока) и омметр (для измерения сопротивления).

4

Осциллограф. Этот элемент оборудования выглядит самым запутанным из всего оборудования, которое вы будете использовать сегодня. Однако по сути это просто вольтметр, который может показывать изменяющиеся во времени изменения напряжения.

Часть 1. Измерение напряжения, тока и сопротивления цифровым мультиметром

Для этой лаборатории предусмотрены три разных мультиметра: Fluke 77, Radio Shack и Tenma.Работа этих мультиметров очень похожа, поэтому мы сосредоточимся здесь на Fluke 77. Большая центральная ручка используется для определения типа выполняемого измерения. Типы измерений, которые могут быть выполнены: переменное напряжение (), постоянное напряжение

(В),

постоянное напряжение ниже 300 мВ

(300 мВ), сопротивление

(Ом), переменный ток () и постоянный ток

( А).

Чувствительность измерителя можно выбрать, нажав желтую кнопку в центре ручки. Счетчик имеет цифровой дисплей (четыре полных цифры плюс первая цифра, которая может быть либо 1, либо ничего), поэтому могут отображаться положительные или отрицательные значения от 0 до 19 999.Нажав желтую кнопку, можно сместить десятичную точку, или вы можете использовать функцию автоматического выбора диапазона, которая автоматически устанавливает десятичную точку. Вы всегда должны использовать максимально чувствительную шкалу, чтобы получить максимальное количество значащих цифр.

Рисунок 1

Внизу мультиметра четыре гнезда. Они используются для подключения измеряемого объекта к мультиметру. Для измерения постоянного, переменного и переменного напряжения используйте два разъема, обозначенные «VΩ» и «COM».«При измерении напряжений разъем« VΩ »(красный) имеет положительный полюс, а разъем« COM »(черный) - отрицательный. Для измерения постоянного или переменного тока используйте разъем« 10 А »или« 300 мА »и разъем« Гнездо COM ". Гнездо" 300 мА "предназначено для измерения токов менее 300 мА, а гнездо" 10 А "- для измерения токов более 300 мА, но менее 10 А. Если вы когда-либо не уверены в величине тока в цепи всегда лучше использовать сначала соединение с более высоким током 10 А, чтобы избежать повреждения счетчика или перегорания предохранителя для соединения с нижним током 300 мА.Если вы обнаружите, что ваш измеритель не работает должным образом, вы можете проверить целостность предохранителя, используя другой мультиметр для измерения сопротивления цепи амперметра (которое должно составлять всего несколько Ом, а не «OL» для перегрузки или бесконечного сопротивления, что обычно указывает на то, что предохранитель перегорел и его необходимо заменить). Если вашему мультиметру требуется много времени для стабилизации при считывании напряжения, возможно, батарея разряжена (на что указывает символ «разряженная батарея» на дисплее). Ваш лабораторный инструктор может помочь вам, если вам потребуется помощь в замене предохранителя или батареи.Точность мультиметров указана в приложении.

Как использовать цифровой мультиметр

В этом сегменте мы будем измерять напряжение, ток и сопротивление цифровым мультиметром. Напряжение - это разность электрических потенциалов между двумя точками в цепи, измеренная в единицах Вольт . Ток - это количество электроэнергии, протекающей через сегмент цепи , измеренное в единицах Ампер или Ампер . Сопротивление - сопротивление протеканию тока, измеренное в единицах Ом .
Измерение напряжения
Сначала создайте простую схему, подключив маленькую лампочку к источнику питания с помощью двух шнуров с банановой вилкой. Убедитесь, что источник питания полностью выключен (ручка управления должна быть полностью повернута против часовой стрелки).

Примечание: цвет проводов не критичен.Цвет помогает определить полярность (красный - положительный, черный - отрицательный) и используется как стандартное наглядное пособие.

Медленно поверните ручку управления источником питания по часовой стрелке, пока лампочка не засветится со средней яркостью (ручка должна находиться примерно на полпути к максимальному значению на шкале; точное положение не имеет значения). Будьте осторожны, чтобы не пережечь лампу из-за слишком высокого напряжения! Не изменяйте эту настройку, так как она будет использоваться в следующей процедуре.Теперь мы измерим напряжение, которое источник питания подает на схему.

Осторожно: НЕ поворачивайте блок питания намного дальше средней точки - установка напряжения выше этого значения может легко повредить лампы!

Включите мультиметр, настройте его на измерение постоянного напряжения и подключите провода от мультиметра к источнику питания. Провода должны подключаться к мультиметру в гнездо с маркировкой «COM» (отрицательный полюс) и гнездо с меткой «V.Эти провода затем должны быть подключены к источнику питания поверх проводов, идущих к лампочке (стиль «спинки»). Теперь вы измеряете напряжение на двух клеммах источника питания. В отведенном для этого месте на на вашей бумажной копии рабочего листа напишите напряжение с правильными единицами измерения и погрешностью. Примечание: Согласно заявлению производителя, расходомеры Fluke 77 рассчитаны на точность ± (0,3% от показаний + младшая значащая цифра) для напряжений от 0,001 В до 320 В.(Пример: 10,00 В ± (0,03 + 0,01) В. Измерители Micronta рассчитаны с точностью ± (0,5% от показаний + младший разряд) для напряжений от 300 мВ до 3 В и ± (1,0% от показаний). показание + младшая значащая цифра) для напряжений от 3 В до 1000 В. Напряжение Питания: Что означает отрицательное значение напряжения? ( подсказка: полярность )
Измерение тока
Теперь мы будем использовать мультиметр для измерения тока в цепи. Поскольку измерение тока через цепь сильно отличается от измерения напряжения на двух точках в цепи, нам придется отрегулировать то, как мы вставляем мультиметр в схему. Путь цепи должен быть разорван и амперметр должен быть подключен так, чтобы ток проходил через мультиметр. Выключите источник питания, не касаясь ручки управления. Отсоедините провода мультиметра от источника питания. На мультиметре переместите провод от разъема с маркировкой «V» к разъему с маркировкой «300 мА».«Теперь отсоедините один из проводов, идущих к лампочке, и замените его мультиметром и его проводами. Подключите один провод от мультиметра к источнику питания, а другой - к лампочке. Настройте мультиметр на измерение постоянного тока и включите снова включен источник питания. Теперь ваш счетчик должен измерять ток , протекающий через цепь . В отведенном ниже месте напишите ток с правильными единицами измерения и погрешностью. В отведенном для этого месте на вашей печатной копии рабочего листа запишите напряжение с правильными единицами измерения и неопределенностью. Примечание: Измерители Fluke 77 рассчитаны на точность ± (1,5% от показаний + 2 · наименьшая значащая цифра) для токов до 10 А. Счетчики Micronta рассчитаны на точность ± (1,0% от показаний + младшая значащая цифра) для токов до 30 мА, ± (1,5% от показания + младшая значащая цифра) для токов от 30 до 300 мА и ± (2,0% от показания + младшая цифра) для токов от 0,3 до 10 А. Ток в цепи: Что означает отрицательное значение тока?
Измерение сопротивления
Мы будем использовать мультиметр для последнего измерения этой цепи.Измерим сопротивление лампочки. Сопротивление измеряется аналогично измерению напряжения. Провода счетчика размещаются по обе стороны от элемента схемы, а сопротивление считывается с помощью счетчика. Разница между измерением напряжения и измерением сопротивления заключается в том, что мультиметр в режиме измерения сопротивления пропускает небольшой ток через элемент схемы, используя собственную батарею. Измерения сопротивления должны выполняться при отключенном от цепи компоненте. Снова выключите питание. Полностью вытащить лампочку из цепи. Установите ручку управления мультиметра в положение, обозначенное «Ω» (это греческий символ омега, обозначающий сопротивление). Подключите провод с одной стороны лампы к гнезду VΩ, а другой провод от гнезда COM к другой стороне лампы. Обязательно запишите свое значение на листе с правильными единицами измерения. Примечание : расходомеры Fluke 77 рассчитаны на точность ± (0,5% от показаний + младшая значащая цифра) для сопротивлений до 3.2 МОм. Измерители Micronta рассчитаны на точность ± (1,0% от показаний + младшая значащая цифра) для сопротивлений до 300 кОм, ± (2,0% от показаний + младшая значащая цифра) для сопротивлений от 300 кОм до 3 МОм и ± ( 3,5% от показания + младшая значащая цифра) для сопротивлений от 3 МОм до 30 МОм. Сопротивление лампочки (при выключенном питании):

Часть 2. Измерение напряжения с помощью осциллографа

Эта часть лаборатории будет очень похожа на часть 1 в том, что вы будете измерять напряжение от простой цепи постоянного тока.Однако в этом случае вы будете использовать осциллограф.

Краткое описание осциллографов

Осциллограф очень похож на телевизионную трубку, где пучок электронов направляется к задней части экрана с помощью переменных электрических и магнитных полей. Экран покрыт люминофорным покрытием, которое светится при ударе электронов. Дальнейшее, более глубокое обсуждение можно найти в ряде электронных справочных материалов. Наиболее важными элементами управления осциллографа являются настройки усиления и развертки.Настройка усиления (измеряется в вольт на деление ) регулирует масштаб вертикальной координаты напряжения . Настройка развертки (измеряется в секундах на деление ) регулирует горизонтальный масштаб горизонтальной координаты времени . Экран осциллографа очень похож на декартову систему координат. Оси координат разделены на большие части (длиной около 1 см) и меньшие части между большими.

Рисунок 2

Большие деления по вертикали называются единицами усиления в вольтах на деление. Итак, если вы измеряли напряжение батареи AA (максимум 1,5 В) с настройкой усиления 1 В / деление, вы бы увидели, что горизонтальная кривая осциллографа появляется на 1,5 больших деления над центральной линией (с правильным полярность; ниже линии с обратной полярностью). Если установить усиление на 2 вольта / деление, кривая появится на 3 единицы выше средней линии.Крупные деления на горизонтальной шкале называются единицами развертки секунд на деление. При более высоком значении развертки будет отображаться больше сигнала (как широкоугольный объектив на объективе). камера). При низком значении развертки увеличивается меньшая часть кривой сигнала. Настройка развертки поможет вам разместить кривую сигнала на экране, чтобы можно было проводить более точные измерения. Развертка используется чаще всего при работе с сигналом переменного тока, в то время как усиление используется для регулировки сигналов переменного и постоянного тока.

Примечание: Внутренние регуляторы на настройках усиления и развертки должны быть полностью повернуты по часовой стрелке, чтобы обеспечить их правильную калибровку; в противном случае ваши измерения могут быть неточными.

Процедура

Напряжение постоянного тока
Сначала вам нужно включить осциллограф и убедиться, что он правильно настроен. Вы должны увидеть ярко-зеленую горизонтальную линию поперек экрана. Отрегулируйте вертикальное положение линии кривой так, чтобы она совпадала с центральной линией сетки осциллографа.Отрегулируйте интенсивность и / или фокус, пока не получите тонкую сфокусированную линию. Теперь вы готовы визуально измерить напряжение вашего источника постоянного тока. Подключите провода банановой вилки от блока питания к осциллографу (помните полярность!). Как и раньше, установите напряжение примерно на половину максимального значения. Если вы больше не видите горизонтальную кривую, отрегулируйте настройку усиления до тех пор, пока кривая снова не станет видимой. На рабочем листе запишите настройку усиления и смещение кривой на экране. Настройка усиления на осциллографе: Количество подразделений: Напряжение питания: Что означает отрицательное значение напряжения?
Генератор сигналов и напряжение переменного тока
Теперь мы будем иметь дело с сигналом переменного тока.Этот сигнал будет поступать от генератора сигналов . Эти устройства могут показаться такими же запутанными, как осциллограф, с таким же множеством ручек и переключателей; генератор сигналов делает именно то, что подразумевает его название: он генерирует сигнал. Вы указываете частоту и форму волны (мы будем иметь дело только с синусоидальными и прямоугольными сигналами), и он генерирует сигнал в соответствии с вашими требованиями. Наиболее важными элементами управления являются переключатели диапазонов , функциональные переключатели и ручка точной настройки .С помощью переключателей диапазона вы можете регулировать частоту от доли цикла в секунду (Гц) до миллионов циклов в секунду (МГц). Функция переключает выбор между синусоидальной, квадратной и пилообразной волнами. Ручка точной настройки сообщает вам, где вы находитесь в диапазоне (выбранном переключателями диапазонов). Ручка обычно имеет шкалу от 0 до 1. Таким образом, если вы выбрали диапазон 1 кГц и установили ручку примерно на 0,75, вы будете иметь дело с сигналом с частотой около 750 Гц.

ПРИМЕЧАНИЕ: Всегда поворачивайте ручку амплитуды до максимального значения (т. Е. До упора по часовой стрелке). Это даст вам полный сигнал от генератора.

Настройте осциллограф, как вы делали в предыдущем разделе (убедитесь, что вы обнулили кривую и т. Д.). Подключите осциллограф к генератору сигналов с помощью банановых штекерных проводов. Включите генератор сигналов и настройте его на выдачу синусоидальной волны 60 Гц. Отрегулируйте развертку и усиление, пока на экране не будут отображаться два полных цикла.Когда на экране появится сигнал, определите его частоту, отметив настройку развертки и количество делений для одного цикла формы волны. Настройка развертки на прицеле: Количество делений за один цикл: Период: Частота сигнала: Частота, которую вы определили, такая же, как вы ожидали от генератора сигналов? Если нет, попросите вашего ТА вам помочь.

Авторские права © 2011 Advanced Instructional Systems, Inc.и Университет Северной Каролины | Кредиты

Какой мультиметр вам нужен?

Руководство покупателя мультиметра

Будь то небольшое электронное соединение или большая сложная схема, каждый компонент, от простого диода до сложного усилителя мощности, должен быть проверен на электрические свойства. Мультиметр является основным инструментом контроля качества разработчика электроники, и, тем не менее, чтобы убедиться, что у вас есть правильный измеритель по правильной цене, может потребоваться некоторое планирование.

Мультиметры - это электронные устройства, измеряющие напряжение, ток и сопротивление.Хотя существует много разных типов мультиметров с разными функциями и преимуществами, в первую очередь следует подумать о аналоговом или цифровом.


Сравнение аналогового и цифрового

Аналоговые мультиметры , как вы могли догадаться, используют классические аналоговые шкалы для измерения напряжения, тока и сопротивления. Они, безусловно, более примитивны и редко используются в наши дни, однако некоторые утверждают, что аналоговые измерители более чувствительны, чем их цифровые аналоги, и многие по-прежнему предпочитают их. После малейшего изменения напряжения постоянного тока стрелка аналогового мультиметра может отклониться, что влияет на точность показаний измерения и может не быть тем, что вы видите на цифровом измерителе. Если вы имеете дело со схемами с высокочувствительными измерениями, вам может подойти аналоговый мультиметр.

В современном мире, с другой стороны, преобладают цифровые мультиметры (DMM). Обычно они состоят из ЖК-дисплея, ручки для выбора различных диапазонов, аналого-цифрового преобразователя и внутренней схемы для преобразования сигнала.

Вообще говоря, мы рекомендуем цифровые мультиметры, но есть еще сотни моделей на выбор, поэтому вам нужно отфильтровать свои варианты и учитывать различные факторы при выборе правильного цифрового мультиметра. Вот некоторые вещи, о которых следует помнить:


Аналоговый циферблат
Цифровой мультиметр ЖК-дисплей

Цена

Цифровые мультиметры доступны в широком диапазоне цен от 10 до 1500 долларов. Это зависит от бренда и включенных функций.Счетчики с более высокой ценой, как правило, более надежны и точны, чем модели с более низкой ценой. Мультиметры Workbench обычно дороже по сравнению с портативным мультиметром .

В общем, мы рекомендуем посмотреть, как часто вы будете использовать устройство и какие функции вам нужны. Если это случайный инструмент, возможно, подойдет и более дешевое устройство. Но чем больше вы планируете использовать счетчик, тем больше вам понадобится прочная конструкция и более дорогой счетчик.

Счетчики на дисплее

Разрешение счетчика или счетчиков на дисплее - это наименьшая часть шкалы, которая может быть отображена и зависит от шкалы.Это относится к тому, насколько велико число, которое может отображать счетчик, или общее количество отображаемых цифр. Чем больше количество дисплеев, тем лучше. Сравните мультиметры с отображаемым числом более 1000.

Универсальность в измерениях и функциональности

Базовые мультиметры имеют стандартные функции, такие как измерение постоянного и переменного тока, напряжения, сопротивления и емкости. Другие измерители предлагают различные тесты (проверка диодов, проверка батарей, проверка целостности, проверка транзисторов) и специальные функции (автоматический выбор диапазона, аналоговая гистограмма, интерфейс RS-232 для ПК, истинное среднеквадратичное значение), что делает их более полезными, чем стандартный мультиметр.Ознакомьтесь с руководством пользователя устройства, чтобы ознакомиться с предлагаемыми функциями и соответствующим образом выбрать глюкометр.

Безопасность

При работе с высоким напряжением очень важно знать, какой измеритель вам следует использовать. В зависимости от силы тока, протекающего по проводнику, вы можете выбрать устройство, представляющее собой нечто среднее между мультиметром и токоизмерительными клещами .

Токоизмерительные клещи

Токоизмерительные клещи, созданные как одноцелевой тестовый инструмент для электриков, представляют собой электрический тестер, в котором вольтметр сочетается с токоизмерительными клещами.Токоизмерительные клещи имеют встроенный трансформатор с единственной целью измерения тока, который они могут измерять с точностью до десятых долей единицы.

В отличие от мультиметра, токоизмерительные клещи не нужно подключать к цепи для измерения тока. Все, что вам нужно сделать, это поместить зажим вокруг провода под напряжением, чтобы измерить ток, не прерывая работу цепи. Токоизмерительные клещи идеально подходят для электромонтажных работ, поскольку они могут измерять большие токи переменного тока.

Обратитесь к руководству производителя, чтобы узнать, какие модели подходят для каких категорий (CAT).Чем ниже номер CAT, тем меньше защита.


Токоизмерительные клещи ExTech

Токоизмерительные клещи Fluke
  • CAT I предназначен для измерения напряжений в специально защищенных вторичных цепях.
  • CAT II относится к распределению электроэнергии на местном уровне, например, от стандартной настенной розетки или подключенной нагрузки.
  • CAT III относится к измерениям на проводном оборудовании в стационарных установках, распределительных щитах и ​​автоматических выключателях. Токоизмерительные клещи Fluke True-RMS и Extech Electronics AC Power Clamp Meter соответствуют классу безопасности CAT III.
  • CAT IV относится к источнику измерений уровня установки или электросети на первичных устройствах защиты от перегрузки по току и на блоках управления пульсациями. Токоизмерительные клещи Fluke 324 соответствуют категории безопасности CAT IV 300 В.

Все еще не знаете, какой счетчик купить? Пишите нам по адресу [адрес электронной почты]

Вольтметр | Школы онлайн | Fandom

капсулы, сотовые телефоны, ноутбуки и кофеварки; это все предметы, которые вы используете каждый день, для питания которых используются электрические цепи.Но используют ли батареи вашего графического калькулятора такой же ток, что и вспениватель молока в вашей кофемашине? Думаю, нет! Различные схемы требуют разной разности потенциалов для поддержания протекания тока. Эта разность потенциалов измеряется устройством, известным как вольтметр . Прежде чем вдаваться в подробности самого вольтметра, важно понять, что он на самом деле измеряет. Электрический потенциал можно определить как электрическую потенциальную энергию на единицу заряда.Поскольку электрическая потенциальная энергия измеряется в Джоулях, а заряд - в Кулонах, можно сказать, что 1 Вольт = 1 Джоуль / Кулон.

Ваш простой садовый вольтметр

, так что теперь мы можем более внимательно изучить, что такое вольтметр. Первоначальные принципы, лежащие в основе вольтметров, были установлены датским физиком по имени Ганс Кристиан Эрстед (1777–1851) в 1820 году, когда он обнаружил, что электрический ток в проводе создает вокруг него магнитное поле.Первый амперметр, который на самом деле является просто чрезвычайно чувствительным и непостоянным вольтметром, был использован физиком Андре Ампером еще в 1820 году для измерения тока. Но почти все типы вольтметров основаны на моделях, в которых указатели были прикреплены к движущимся катушкам, которые были разработаны французским физиком Жаком-Арсеном д'Арсонвалем (1851-1940) в 1882 году. С тех пор их измерительная способность увеличилась. , а некоторые современные модели могут измерять до 20 000 вольт.

Вольтметр - это гальванометр, который был модифицирован для измерения разности потенциалов между двумя точками в цепи, последовательно или параллельно.Его часто представляют в схематических схемах, так как Вам может быть интересно, что такое гальванометр? Гальванометр, впервые созданный французским физиком Жаком-Арсеном д'Арсонвалем (1851-1940) в 1882 году, представляет собой просто причудливое название устройства, созданного путем помещения витого провода в постоянное магнитное поле и прикрепления его к пружине и откалиброванному циферблату. . Проще говоря, это коробка с красной стрелкой, которая выполняет функцию вольтметра. Давайте посмотрим на основной гальванометр.

http: // web.archive.org/web/20051003055140/http://chem.ch.huji.ac.il/~eugeniik/instruments/test/galvanometer_scheme4.jpg

Гальванометр можно также модифицировать в амперметр, который используется для измерения больших токов. Но при использовании такого прибора для измерения напряжения повернутый вольтметр гальванометра подключают параллельно той области, на которой он измеряет, вот так:

http://www.tuitionplaza.com/bb/uploads/Momento/2005-06-28_172659_circuit.gif

Поскольку вольтметр должен подключаться к цепи параллельно, он должен быть сконструирован таким образом, чтобы он имел очень высокое сопротивление.В цепи ток всегда выбирает «путь наименьшего сопротивления». При измерении разности потенциалов в данной части цепи важно как можно меньше изменять эту часть во время проведения измерений. Если вольтметр имел такое же или меньшее сопротивление, чем сам резистор, такой же или даже больший ток мог бы пройти через вольтметр, а не через резистор, что изменит результаты. Чтобы показания были максимально точными, большие резисторы подключаются последовательно с витым проводом внутри вольтметра.На дисплее большинство вольтметров показывают градуированные показания в вольтах, милливольтах (0,001 вольт) или киловольтах (1000 вольт). Чаще всего используется вольтметр постоянного или постоянного тока. Поскольку слишком большой ток, проходящий через вольтметр, может повредить его настройку, шунт сконструирован так, что можно считать только предварительно установленный процент тока. Затем вольтметр может использовать эту информацию, чтобы дать показания для всего тока.

Применение показаний напряжения [править | править источник]

Измерения напряжения применимы во многих ситуациях, но, пожалуй, наиболее распространенной является часть закона Ома, который гласит: V = IR , когда V = напряжение [В], I = ток [A] и R = сопротивление [Ом]

Используя это соотношение, показания напряжения можно использовать вместе с другой переменной для определения другого неизвестного, или знание тока и сопротивления может дать напряжение (или разность потенциалов) без использования вольтметра.

Ниже приведен пример того, как можно использовать вольтметр для измерения разности потенциалов резисторов в последовательной цепи.

В этой ситуации можно использовать уравнение V = IR для определения V. Важно понимать, что в этой схеме последовательно включенные резисторы могут иметь разные значения напряжения, потому что в последовательных цепях V до = V 1 + V 2 + V 3 + ... Общее напряжение остается прежним, но каждый отдельный резистор может давать различное значение V.

Так, например, если резистор, измеряемый выше вольтметром, был резистором 6 Ом, а ток составлял 0,5 ампера, как бы можно было найти разность потенциалов? В = ИК I = 0,5 А R = 6 Ом

В = (0,5 А) (6 Ом) = 3 В

Использование установленных значений тока и сопротивления позволяет определить, что разность потенциалов составляет 3 вольта.

Теперь давайте посмотрим на другой тип установки.На рисунке ниже показано использование вольтметра в параллельной цепи.

Эта ситуация сильно отличается от ситуации с последовательной схемой. Когда вольтметр размещается здесь, показания должны оставаться постоянными, потому что в параллельной цепи V to = V 1 = V 2 = V 3 = ...

Wolfram Research http://scienceworld.wolfram.com/biography/Kelvin.html

«Вольтметры» http://chem.ch.huji.ac.il/~eugeniik/instruments/test/voltmeters.htm

Серия обзорных курсов Баррона: Физика - Физические условия, Мириам А. Лазар Образовательная серия Barron's, Inc. 2004 г.

Физика: принципы и проблемы Пол В. Цитцевиц McGraw-Hill Companies, Inc., 1999 г.

Жак-Арсен д'Арсонваль http://chem.ch.huji.ac.il/~eugeniik/history/arsonval.html

«Вольтметр» http://www.thehistorychannel.co.uk/site/search/search.php?word=VOLTMETER&enc=49900

"Гальванометры" Колумбийская электронная энциклопедия, 6-е изд.Авторское право © 2006, Издательство Колумбийского университета. Все права защищены.

Изображение вольтметра http://www.sciencekit.com/category.asp_Q_c_E_440361

Электроизмерительные приборы - Университетская физика, том 2

Цели обучения

К концу раздела вы сможете:

  • Опишите, как подключить вольтметр в цепь для измерения напряжения
  • Опишите, как подключить амперметр в цепь для измерения тока
  • Опишите использование омметра
Закон

Ома и метод Кирхгофа полезны для анализа и проектирования электрических цепей, предоставляя вам значения напряжения, проходящего тока и сопротивления компонентов, составляющих цепь.Для измерения этих параметров требуются инструменты, и эти инструменты описаны в этом разделе.

Вольтметры и амперметры постоянного тока

Тогда как вольтметр с измеряет напряжение, амперметр с измеряет ток. Некоторые измерители в автомобильных приборных панелях, цифровых камерах, сотовых телефонах и тюнерах-усилителях на самом деле являются вольтметрами или амперметрами ((рисунок)). Внутренняя конструкция простейшего из этих счетчиков и то, как они подключены к системе, которую они контролируют, позволяют лучше понять применение последовательного и параллельного подключения.

Датчики топлива и температуры (крайний правый и крайний левый соответственно) в этом Volkswagen 1996 года выпуска представляют собой вольтметры, которые регистрируют выходное напряжение «передающих» устройств. Эти единицы пропорциональны количеству бензина в баке и температуре двигателя. (Источник: Кристиан Гирсинг)

Измерение тока с помощью амперметра

Для измерения тока через устройство или компонент амперметр подключается последовательно с устройством или компонентом. Последовательное соединение используется потому, что последовательно соединенные объекты имеют одинаковый ток, проходящий через них.(См. (Рисунок), где амперметр обозначен символом A.)

(a) Когда амперметр используется для измерения тока через два резистора, подключенных последовательно к батарее, одиночный амперметр помещается последовательно с двумя резисторами, потому что ток через два последовательно соединенных резистора одинаков. (b) Когда два резистора соединены параллельно с батареей, три метра или три отдельных показания амперметра необходимы для измерения тока от батареи и через каждый резистор.Амперметр подключается последовательно к рассматриваемому компоненту.

Амперметры должны иметь очень низкое сопротивление, доли миллиома. Если сопротивлением нельзя пренебречь, установка амперметра в цепь изменит эквивалентное сопротивление цепи и изменит измеряемый ток. Поскольку ток в цепи проходит через измеритель, амперметры обычно содержат предохранитель для защиты измерителя от повреждения слишком высокими токами.

Измерение напряжения с помощью вольтметра

Вольтметр подключается параллельно к любому устройству, которое он измеряет. Параллельное соединение используется потому, что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов. (См. (Рисунок), где вольтметр обозначен символом V.)

Для измерения разности потенциалов в этой последовательной цепи вольтметр (V) помещается параллельно источнику напряжения или одному из резисторов. Обратите внимание, что напряжение на клеммах измеряется между положительной клеммой и отрицательной клеммой аккумулятора или источника напряжения. Невозможно подключить вольтметр напрямую через ЭДС без учета внутреннего сопротивления r батареи.

Поскольку вольтметры подключаются параллельно, вольтметр должен иметь очень большое сопротивление. Цифровые вольтметры преобразуют аналоговое напряжение в цифровое значение для отображения на цифровом индикаторе ((рисунок)). Недорогие вольтметры имеют сопротивление порядка, тогда как у высокоточных вольтметров сопротивление порядка. Значение сопротивления может варьироваться в зависимости от того, какая шкала используется на измерителе.

(a) Аналоговый вольтметр использует гальванометр для измерения напряжения.(b) Цифровые счетчики используют аналого-цифровой преобразователь для измерения напряжения. (кредит: модификация работ Джозефа Дж. Траута)

Аналоговые и цифровые счетчики

В лаборатории физики вы можете встретить два типа измерителей: аналоговые и цифровые. Термин «аналоговый» относится к сигналам или информации, представленной непрерывно изменяющейся физической величиной, такой как напряжение или ток. Аналоговый измеритель использует гальванометр, который по сути представляет собой катушку провода с небольшим сопротивлением в магнитном поле, с прикрепленной стрелкой, указывающей на шкалу.Ток течет через катушку, заставляя катушку вращаться. Чтобы использовать гальванометр в качестве амперметра, параллельно катушке помещают небольшое сопротивление. У вольтметра большое сопротивление ставится последовательно с катушкой. Цифровой измеритель использует компонент, называемый аналого-цифровым (аналого-цифровым) преобразователем, и выражает ток или напряжение как серию цифр 0 и 1, которые используются для работы цифрового дисплея. Большинство аналоговых счетчиков заменено цифровыми.

Проверьте свои знания Цифровые измерители способны обнаруживать меньшие токи, чем аналоговые измерители, использующие гальванометры.Как это объясняет их способность измерять напряжение и ток более точно, чем аналоговые измерители?

Поскольку цифровые счетчики требуют меньшего тока, чем аналоговые счетчики, они изменяют схему меньше, чем аналоговые счетчики. Их сопротивление в качестве вольтметра может быть намного больше, чем у аналогового измерителя, а их сопротивление в качестве амперметра может быть намного меньше, чем у аналогового измерителя. Обратитесь к (Рисунок) и (Рисунок) и их обсуждение в тексте.

Омметры

Омметр - это прибор, используемый для измерения сопротивления компонента или устройства.Работа омметра основана на законе Ома. Традиционные омметры содержат внутренний источник напряжения (например, аккумулятор), который подключается к проверяемому компоненту, создавая ток через компонент. Затем для измерения силы тока использовался гальванометр, а сопротивление вычислялось по закону Ома. Современные цифровые измерители используют источник постоянного тока для пропускания тока через компонент, и измеряется разность напряжений на компоненте. В любом случае сопротивление измеряется по закону Ома, где известно напряжение и измеряется ток, либо известен ток и измеряется напряжение.

Интересующий компонент должен быть изолирован от цепи; в противном случае вы будете измерять эквивалентное сопротивление цепи. Омметр никогда не следует подключать к «активной» цепи, к которой подключен источник напряжения и через нее протекает ток. Это может повредить глюкометр.

Сводка

  • Вольтметры измеряют напряжение, а амперметры измеряют ток. Аналоговые счетчики основаны на комбинации резистора и гальванометра, устройства, которое дает аналоговые показания тока или напряжения.Цифровые измерители основаны на аналого-цифровых преобразователях и обеспечивают дискретное или цифровое измерение тока или напряжения.
  • Вольтметр помещается параллельно источнику напряжения для получения полного напряжения и должен иметь большое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
  • Амперметр подключается последовательно, чтобы через ответвление протекал полный ток, и должен иметь небольшое сопротивление, чтобы ограничить его влияние на цепь.
  • Стандартные вольтметры и амперметры изменяют схему, к которой они подключены, и поэтому их точность ограничена.
  • Омметры используются для измерения сопротивления. Компонент, в котором должно быть измерено сопротивление, должен быть изолирован (удален) от цепи.

Концептуальные вопросы

Что произойдет, если вы включите вольтметр последовательно с проверяемым компонентом?

Вольтметр включит большое сопротивление последовательно с цепью, что значительно изменит схему. Это, вероятно, дало бы толкование, но это было бы бессмысленно.

Каков основной принцип действия омметра при измерении сопротивления резистора?

Почему не следует подключать амперметр непосредственно к источнику напряжения, как показано ниже?

Амперметр имеет малое сопротивление; следовательно, будет образовываться большой ток, который может повредить измеритель и / или перегреть аккумулятор.

Проблемы

Предположим, вы измеряете напряжение на клеммах щелочного элемента на 1,585 В, имеющего внутреннее сопротивление, путем подключения вольтметра к его клеммам (см. Ниже). а) Какой ток течет? (b) Найдите напряжение на клеммах. (c) Чтобы увидеть, насколько близко измеренное напряжение на клеммах к ЭДС, рассчитайте их отношение.

Глоссарий

амперметр
прибор для измерения силы тока
вольтметр
прибор для измерения напряжения
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *