Вольтметр для чего нужен

На сегодняшний день существует множество приборов для измерения величин в электрике: мультиметр, омметр, амперметр, вольтметр. Последний их них мы и рассмотрим в нашей статье, а также расскажем о принципе работы и области применения.

Вольтметр – это прибор, служащий для измерения и контроля напряжения в электрической цепи на ее конкретном участке. Для этой функции устройство обладает огромным внутренним сопротивлением. Чем сопротивление прибора выше, тем меньшее воздействие оказывается на объект измерений, а отсюда и выше точность показаний.

Вольтметры делятся на два вида: аналоговые и цифровые. Аналоговый вольтметр содержит магнитоэлектрический измерительный прибор и измерительный усилитель постоянного или переменного тока, позволяющий получить линейную шкалу с низкими пределами измерения. Однако, данный тип приборов уже устарел и используется крайне редко.

Цифровой вольтметр работает по принципу преобразования измеряемого напряжения в электрический код. Показания вольтметра отображаются на дисплее в цифровом виде, что значительно упрощает измерения.

По своему назначению вольтметры можно разделить на приборы:

  • постоянного тока;
  • переменного тока;
  • импульсные;
  • селективные;
  • универсальные

Также вольтметры различают по своей конструкции, которая бывает:

  • щитовой;
  • переносной;
  • стационарной

Область и способ применения

Вольтметры в основном применяются при измерении напряжения сети с переменным током и постоянным током. Разновидности импульсных вольтметров предназначаются для измерений импульсной электросети, от чего и происходит их название. Но в нынешнее время самым востребованным типом являются универсальные вольтметры, которые при помощи нехитрых настроек работы можно применять для решения задач любого формата.

Помните: при работе с устройством любого типа необходимо соблюдать все правила техники безопасности!

Чтобы определить сетевую нагрузку (например, на блоке питания), требуется параллельно нагрузке в цепи подключить прибор, задав в настройках максимальные параметры измеряемой величины. При этом важно понимать, какой ток на данном участке цепи (если мы говорим о бытовом напряжении, то оно будет не выше 260 вольт). При работе с вольтметром постоянного тока следует знать, что клемму со значением «+» необходимо подключить к верхней точке потенциала, клемму со значением «-» — к нижней. Показания на дисплее будут обозначать выходное напряжение. Например, если прибор выдал значение в 230 вольт, то это означает, что на данном участке цепи можно без опасений использовать блок питания с рабочим напряжением до 250 вольт.

В нашем интернет-магазине вы можете найти нужный вам тип вольтметра по выгодным условиям цены и доставки. Кроме того, мы будем рады ответить на все интересующие вас вопросы. Ждем ваших заявок и заказов!

Зачем и для чего нужен вольтметр

Как подключать вольтметр и производить измерения?

Вольтметры всегда должны быть подключены параллельно с электрическим устройством или элементом, на котором измеряется электрическое напряжение (рисунок 2).

Способ измерения электрического напряжения на концах элемента R

Ключевая мысль состоит в том, что зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам электрической цепи, между которыми надо измерить электрическое напряжение.

Однако следует помнить, что при таком соединении часть тока IV будет протекать через вольтметр, а не через проверяемый элемент R. Таким образом, мы имеем дело с ситуацией, когда действие измерения физической величины изменяет значение этой величины. Это не единственный подобный пример в физике.

Как видно из предыдущих рассуждений, для измерения истинного значения электрического напряжения на концах элемент цепи, нам понадобится вольтметр с бесконечным сопротивлением. Тогда через измерительный прибор не будет протекать электрический ток, поэтому измерения будут неискаженными. На практике бесконечное электрическое сопротивление в вольтметре реализовать невозможно. Тем не менее, в настоящее время продаются вольтметры с чрезвычайно высоким внутренним сопротивлением, превышающим 100 ТОМ.

Стоит отметить, что считанное значение напряжения всегда меньше истинного значения. Это пример систематической ошибки измерения.

Истинное значение напряжения на концах элемента R на рис. 2, согласно закона Ома для участка электрической цепи, составляет: U = I*R

Но, так как вольтметр имеет внутреннее сопротивление, то он показывает значение: UV = IV * RV = IR * R .

После простых преобразований получаем, что реальное значение электрического напряжения на концах проверяемого элемента цепи R имеет значение: U = UV * (1 + R/RV )

Эта формула подтверждает наше предыдущее утверждение о том, что идеальный вольтметр должен иметь бесконечное внутреннее сопротивление. Поскольку коэффициент сопротивления в этой формуле стремится к бесконечности, измеренное значение UV стремится к истинному значению U. Поскольку в реальности не существует прибора, удовлетворяющего этому идеальному условию, при проведении измерений необходимо выбирать вольтметр таким образом, чтобы величина вносимой им ошибки находилась в пределах предполагаемой погрешности измерений.

Вывод: Чем выше внутреннее сопротивление вольтметра, тем меньше погрешность измерения; поэтому вольтметры всегда имеют очень высокое электрическое сопротивление.

Как и у амперметра, у одного зажима вольтметра ставят знак «+«. Этот зажим необходимо обязательно соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока. Иначе стрелка прибора будет отклоняться в обратную сторону. А отрицательный зажим, соответственно, соединяют с проводом, идущим от отрицательного полюса источника тока.

Расширение диапазона измерений.

У аналоговых вольтметров диапазон измерения в принципе ограничен концом шкалы; если на измерительный прибор подается более высокое напряжение, то, с одной стороны, стрелка прибора не может отклониться дальше, а с другой стороны, даже сам прибор может быть поврежден (выйти из строя). Чтобы расширить диапазон измерений в большую сторону, необходимо использовать подходящую электрическую схему, обеспечивающую подачу на вольтметр только части измеряемого напряжения.

Этого можно достичь, объединив вольтметр с последовательно подключенным резистором (эти резисторы ещё называют — «добавочными резисторами»). Например, если вольтметр с диапазоном измерения 50 мВ имеет внутреннее сопротивление 100 Ом, то последовательный резистор со значением 900 Ом вызывает падение напряжения на вольтметре только на 1/10. Таким образом, диапазон измерений увеличивается в 10 раз, поэтому вольтметры теперь могут измерять напряжение до 500 мВ.

Верхние пределы расширения диапазона измерения практически отсутствуют. Если последовательный резистор в вышеприведенном примере имеет значение 99 900 Ом, то общее сопротивление равно 100 000 Ом, и на вольтметре падает только 1/1000 от приложенного напряжения. Соответственно, можно измерить в 1000 раз большее напряжение, т.е. максимум 50 В.

Более наглядно посмотреть, как подключаются добавочные резисторы в электрическую цепь вы можете видеть на рисунке 3 ниже.

Расширение диапазона измерений вольтметра

Если мы хотим использовать вольтметр с диапазоном до UV для измерения напряжения до U1 , мы можем написать: U1 = I*RP + UV ,

В тоже время: UV = I*RV , тогда

после преобразований получаем, что сопротивление добавочного сопротивления должно иметь значение:

Мы также можем уменьшить диапазон измерения вольтметра. Для этого мы используем делители напряжения как на рис. 4.

Делитель напряжения для уменьшения диапазона измерения вольтметра

При использовании цифровых измерительных приборов, измерение выполняется электронным способом и отображается на дисплее в цифровом виде. Однако проблема погрешности измерений и принцип расширения диапазона измерений идентичны для аналоговых и цифровых измерительных приборов.

Как работает вольтметр?

Существует два типа вольтметров: аналоговые, показывающие значение путем наклона стрелки механического прибора, и все чаще используемые в настоящее время цифровые, оснащенные сложными электронными схемами.

Аналоговые вольтметры обычно представляют собой амперметры с последовательно соединенным резистором RV с очень большим значением электрического сопротивления. То есть, по сути, они измеряют ток IV, протекающий через него, а шкала показывает значение, которое является результатом расчета: UV = IV * RV .

Цифровые приборы, как правило, имеют обратную конструкцию (то есть они являются именно вольтметрами, а не амперметрами). Это связано с тем, что изготовить цифровой измеритель напряжения относительно просто. Если мы подключим его параллельно резистору с малым сопротивлением, то получим амперметр. Значение индикатора может быть рассчитано по уравнению: UV = IV * RV .

Существует, однако, тип аналогового вольтметра, принцип действия которого не основан на принципе работы амперметра. Это электростатический вольтметр. На практике это конденсатор с одной неподвижной обкладкой и другой подвижной. Электрическое взаимодействие обкладок вызывает перемещение указателя, прикрепленного к движущейся части. С помощью такого вольтметра можно можно измерять даже очень высокие электрические напряжения, а значение его внутреннего сопротивление почти бесконечно.

Лабораторное оборудование

В лабораториях и научных учреждениях вольтметры используются для точного измерения напряжения в экспериментальных установках и при проведении исследований. Применение вольтметра обеспечивает:

  • точное измерение напряжения в ходе экспериментов;
  • возможность проследить изменения напряжения в реальном времени;
  • поддержание необходимых условий для проведения экспериментов.

Домашнее использование

Вольтметры также используются дома для обслуживания и ремонта электрических систем и приборов. Их использование позволяет:

  • избежать перегрузки и повреждений от скачков напряжения;
  • выполнять ремонт и обслуживание электрических устройств;
  • обеспечивать безопасность при работе с электроустройствами.

В заключение можно сказать, что вольтметр — это универсальный инструмент, применяемый в самых разных областях, начиная от промышленности и заканчивая домашним использованием. Он помогает контролировать и регулировать параметры электрических цепей, обеспечивая их стабильную и безопасную работу.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий