Open Library - открытая библиотека учебной информации. Вольтметр принцип действия

Вольтметр. Устройство, принцип работы, виды и характеристики. Большая энциклопедия нефти и газа

Приветствую всех читателей на нашем сайте и сегодня в рамках курса «Электроника для начинающих » мы будем изучать основные способы измерения силы тока, напряжения и других параметров электрических цепей. Естественно, без внимания не останутся и основные измерительные приборы, такие как вольтметр , амперметр и др.

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

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

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

Важным параметром этого прибора является его внутреннее сопротивление . Почему это так важно? Смотрите сами — при отсутствии амперметра ток определяется по закону Ома, как мы и рассчитывали чуть выше. Но при наличии амперметра в цепи ток изменится, поскольку изменится сопротивление, и мы получим следующее значение:

Если бы амперметр был абсолютно идеальным, и его сопротивление равнялось нулю, то он бы не оказал никакого влияния на работу электрической цепи, параметры которой необходимо измерить, но на практике все не совсем так, и сопротивление прибора не равно 0. Конечно, сопротивление амперметра достаточно мало (поскольку производители стремятся максимально его уменьшить), поэтому во многих примерах и задачах им пренебрегают, но не стоит забывать, что оно все-таки и есть и оно ненулевое.

При разговоре об измерении силы тока невозможно не упомянуть о способе, который позволяет расширить пределы, в которых может работать амперметр. Этот метод заключается в том, что параллельно амперметру включается шунт (резистор), имеющий определенное сопротивление:

В этой формуле n — это коэффициент шунтирования — число, которое показывает во сколько раз будут увеличены пределы, в рамках которых амперметр может производить свои измерения. Возможно это все может показаться не совсем понятным и логичным, поэтому сейчас мы рассмотрим практический пример, который позволит во всем разобраться.

Пусть максимальное значение, которое может измерить амперметр составляет 1А. А схема, силу тока в которой нам нужно определить имеет следующий вид:

Отличие от предыдущей схемы заключается в том, что напряжение источника питания на этой схеме в 100 раз больше, соответственно, и ток в цепи станет больше и будет равен 12 А. Из-за ограничения на максимальное значение измеряемого тока напрямую использовать наш амперметр мы не сможем. Так вот для таких задач и нужно использовать дополнительный шунт:

В данной задаче нам необходимо измерить ток . Мы предполагаем, что его значение превысит максимально допустимую величину для используемого амперметра, поэтому добавляем в схему еще один элемент, который будет выполнять роль шунта. Пусть мы хотим увеличить пределы измерения амперметра в 25 раз, это значит, что прибор будет показывать значение, которое в 25 раз меньше, чем величина измеряемого тока. Нам останется только умножить показания прибора на известное нам число и мы получим нужное нам значение. Для реализации нашей задумки мы должны поставить шунт параллельно амперметру, причем сопротивление его должно быть равно значению, которое мы определяем по формуле:

В данном случае n = 25, но мы проведем все расчеты в общем виде, чтобы показать, что величины могут быть абсолютно любыми, принцип шунтирования будет работать одинаково.

Итак, поскольку напряжения на шунте и на амперметре равны , мы можем записать первое уравнение:

Выразим ток шунта через ток амперметра:

Измеряемый ток равен:

Подставим в это уравнение предыдущее выражение для тока шунта:

Но сопротивление шунта нам также известно (). В итоге мы получаем:

Вот мы и получили то, что и хотели. Значение, которое покажет амперметр в данной цепи будет в n раз меньше, чем сила тока, величину которой нам и нужно измерить 🙂

С измерениями тока в цепи все понятно, давайте перейдем к следующему вопросу, а именно определению напряжения.

Прибор, предназначенный для измерения напряжения называется вольтметр , и, в отличие от амперметра, в цепь он включается параллельно участку цепи, напряжение на котором необходимо определить. И, опять же, в противоположность идеальному амперметру, имеющему нулевое сопротивление, сопротивление идеального вольтметра должно быть равно бесконечности. Давай разберемся с чем это связано:

Если бы в цепи не было вольтметра, ток через резисторы был бы один и тот же и определялся по Закону Ома следующим образом:

Итак, величина тока составила бы 1 А, а соответственно напряжение на резисторе 2 было бы равно 20 В. С этим все понятно, а теперь мы хотим измерить это напряжение вольтметром и включаем его параллельно с . Если бы сопротивление вольтметра было бы бесконечно большим, то через него просто не потек бы ток (), и прибор не оказал бы никакого воздействия на исходную цепь. Но поскольку имеет конечную величину и не равно бесконечности, то через вольтметр потечет ток и, в связи с этим напряжение на резисторе уже не будет таким, каким бы оно было при отсутствии измерительного прибора. Вот поэтому идеальным был бы такой вольтметр, через который не проходил бы ток.

Как и в случае с амперметром, есть специальный метод, который позволяет увеличить пределы измерения напряжения для вольтметра. Для осуществления этого необходимо включить последовательно с прибором добавочное сопротивление, величина которого определяется по формуле:

Это приведет к тому, что показания вольтметра будут в n раз меньше, чем значение измеряемого напряжения. По традиции давайте рассмотрим небольшой практический пример 😉

Здесь мы добавили в цепь добавочное сопротивление . Перед нами стоит задача измерить напряжение на резисторе : . Давайте определим, что при таком включении будет на экране вольтметра:

Подставим в эту формулу выражение для расчета сопротивления добавочного резистора:

Таким образом: . То есть показания вольтметра будут в n раз меньше, чем величина напряжения, которое мы измеряли. Так что, используя данный метод, возможно увеличить пределы измерения вольтметра 🙂

В завершении статьи пару слов об измерении сопротивления и мощности.

Для решения обеих задач возможно совместное использование амперметра и вольтметра. В предыдущих статьях (про и ) мы подробно останавливались на понятиях сопротивления и мощности и их связи с напряжением и сопротивлением, таким образом, зная ток и напряжение электрической цепи можно произвести расчет нужного нам параметра. Ну а кроме того есть специальные приборы, которые позволяют произвести измерения сопротивления участка цепи — омметр — и мощности — ваттметр.

В общем-то, на этом, пожалуй, на сегодня закончим, следите за обновлениями и заходите к нам на сайт! До скорых встреч!

Это тот прибор, без которого не обойтись при работе с электричеством. Он применяется при необходимости измерения ЭДС - электродвижущей силы, а также напряжения в электрических цепях . Схема подключения прибора к нагрузке- параллельная.

Вольтметры, как и любые электрические приборы должны регулярно проверяться на соответствие техническим характеристикам, ремонтироваться и обслуживаться.

Определение технических характеристик вольтметра, виды вольтметров.

Чтобы определить технические характеристики вольтметра учитываются следующие показатели:

• Внутреннее сопротивление. Хорошо, если такой показатель очень высокий. Значит, влияние прибора к подключенной электрической цепи уменьшается. А соответственно, измерение вольтметром будет точнее.
• Диапазон измеряемых напряжений- также является важнейшей характеристикой при измерении.

Стандартный вольтметр может измерять напряжение от милливольт до тысячи вольт. Но могут использоваться и специальные вольтметры.

Существуют миливольтметры и микровольтметры, которые могут измерить самые маленькие значения напряжения, но сохраняют высокую точность- до миллионных частей вольта. А есть киловольтметры- приборы, для измерения оче

housepic.ru

Вольтметр — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

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

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

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

Классификация и принцип действия

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 механизмы соответствующих типов с показывающими устройствами. Для увеличения предела измерений используются последовательно включённые добавочные сопротивления. Технические характеристики аналогового вольтметра во многом определяются чувствительностью магнитоэлектрического измерительного прибора. Чем меньше его ток полного отклонения, тем более высокоомные добавочные резисторы можно применить. А значит, входное сопротивление вольтметра будет более высоким. Тем не менее, даже при использовании микроамперметра с током полного отклонения 50 мкА (типичные значения 50..200 мкА), входное сопротивление вольтметра составляет всего 20 кОм/В (20 кОм на пределе измерения 1 В, 200 кОм на пределе 10 В). Это приводит к большим погрешностям измерения в высокоомных цепях (результаты получаются заниженными), например при измерении напряжений на выводах транзисторов и микросхем, и маломощных источников высокого напряжения.
  • ПРИМЕРЫ: М4265, М42305, Э4204, Э4205, Д151, Д5055, С502, С700М
• Выпрямительный вольтметр представляет собой сочетание измерительного прибора, чувствительного к постоянному току (обычно магнитоэлектрического), и выпрямительного устройства.
  • ПРИМЕРЫ: Ц215, Ц1611, Ц4204, Ц4281
• Термоэлектрический вольтметр — прибор, использующий ЭДС одной или более термопар, нагреваемых током входного сигнала.
  • ПРИМЕРЫ: Т16, Т218

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.

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

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

Импульсные вольтметры

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

Фазочувствительные вольтметры

Фазочувствительные вольтметры (векторметры) служат для измерения квадратурных составляющих комплексных напряжений первой гармоники. Их снабжают двумя индикаторами для отсчета действительной и мнимой составляющих комплексного напряжения. Таким образом, фазочувствительный вольтметр дает возможность определить комплексное напряжение, а также его составляющие, принимая за нуль начальную фазу некоторого опорного напряжения. Фазочувствительные вольтметры очень удобны для исследования амплитудно-фазовых характеристик четырехполюсников, например усилителей.

Селективные вольтметры

Селективный вольтметр способен выделять отдельные гармонические составляющие сигнала сложной формы и определять среднеквадратичное значение их напряжения. По устройству и принципу действия этот вольтметр аналогичен супергетеродинному радиоприёмнику без системы АРУ, в качестве низкочастотных цепей которого используется электронный вольтметр постоянного тока. В комплекте с измерительными антеннами селективный вольтметр можно применять как измерительный приёмник.

• ПРИМЕРЫ: В6-4, В6-6, В6-9, В6-10, SMV 8.5, SMV 11, UNIPAN 233 (237), Селективный нановольтметр «СМАРТ»

Видео по теме

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

История

Первым в мире вольтметром был «указатель электрической силы» русского физика Г. В. Рихмана (1745). Принцип действия «указателя» используется в современном электростатическом вольтметре.

См. также

Другие средства измерения напряжений и ЭДС

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

Прочие ссылки

Литература и документация

Литература

• Справочник по электроизмерительным приборам; Под ред. К. К. Илюнина — Л.:Энергоатомиздат, 1983
• Справочник по радиоизмерительным приборам: В 3-х т.; Под ред. В. С. Насонова — М.:Сов. радио, 1979

Нормативно-техническая документация

• ГОСТ 8711-93 (МЭК 51-2-84) Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 2. Особые требования к амперметрам и вольтметрам
• ГОСТ 8.006-72, ГОСТ 8.012-72, ГОСТ 8.117-82, ГОСТ 8.118-85, ГОСТ 8.119-85, ГОСТ 8.402-80, ГОСТ 8.429-81, ГОСТ 8.497-83 — методики поверки вольтметров разных видов
• ТУ Тч2.710.010 Вольтметры универсальные цифровые

Ссылки

wikipedia.green

Особенности измерения напряжений переменных сигналов различной формы электронными аналоговыми вольтметрами. (ответы не нравятся)

2.6. Электронные аналоговые вольтметры.

 

 

Схема прибора. Принцип работы. Детекторы.

 

 

 

Принцип действия. В электронных вольтметрах конструктивно объединены электронный преобразователь и измерительный механизм. Электрон­ный преобразователь может быть ламповым или полупроводнико­вым. Измерительный механизм обычно магнитоэлектрический. Элект­ронные аналоговые вольтметры позволяют производить измерения в широком диапазоне напряжений и частот.

 

 

Электронные вольтметры постоянного тока выполняются по схеме, представленной на рис. 2.28.

 

Измеряемое напряжение U, подается на входное устройство, представляющее собой многопредельный высокоомный делитель на резисторах. С делителя напряжение поступает на уси­литель постоянного тока и далее — на измерительный механизм. Де­литель и усилитель постоянного тока ослабляют или усиливают напряжение до значений, необходимых для нормальной работы измерительного механизма. Одновременно усилитель обеспечивает согласование высо­кого сопротивления входной цепи прибора с низким сопротивлением катушки измерительного механизма. Входное сопротивление электрон­ного вольтметра составляет обычно несколько десятков мегаом. Это позволяет производить измерения в высокоомных цепях без заметного потребления мощности от объекта измерения. Диапазон, измеряемых напряжений постоянного тока — от десятков милливольт до несколь­ких киловольт.

 

Электронные вольтметры переменного тока выполняются по двум структурным схемам, представленным на рис. 2.29.

 

В первой из этих схем измеряемое переменное напряжение сначала преобразуется в по­стоянное при помощи детектора, а затем усиливается усилителем по­стоянного тока и воздействует на измерительный механизм. Во второй схеме усиление производится на переменном токе (для этого служит усилитель переменного тока) и лишь затем предварительно усиленный сигнал выпрямляется детектором и отклоняет стрелку измерительного механизма. Эти схемы дополняют друг друга. Каждая из них обладает своими преимуществами и недостатками. По первой схеме могут строиться вольтметры, обладающие широким частотным диапазоном (10 Гц — 1000 МГц), но обычно не способные измерять напряжения меньше нескольких десятых долей вольта: детектор выпрямляет только достаточно большие напряжения.

 

Вторая схема позволяет строить чувствительные вольтметры, нижний предел измерения которых составляет всего лишь единицы микровольт. Однако эти приборы имеют меньший частотный диапазон, поскольку частотный диапазон усилителя переменного тока трудно сделать до­статочно большим.

//---------------------------------------

18. Электронные вольтемтры.

Самыми распространенными электронными приборами яв­ляются вольтметры, большинство из которых рассчитано не только на измерение переменных и постоянных напряжений, но также переменных и постоянных токов и активных сопротивле­ний.

Тракт измерения переменных напряжений в электронных вольтметрах построен, как правило, по одной из схем, приведен­ных на рис.25. Первая схема (рис.25,а) предназначена для изме­рения малых напряжений. Недостаток ее - более узкий диапазон измеряемых частот.

В основе построения измерительного устройства цифровых электронных вольтметров лежит тот или иной метод преобразо­вания аналоговой величины в цифровую форму. Большинство со­временных цифровых измерителей используют преобразования либо по методу поразрядного уравновешивания, либо по методу последовательного счета. Примеры функциональных схем, реа­лизующих эти методы, приведены на рис.26 и 27.

На вход измерительного устройства подается постоянное напряжение Ux. Напряжение Ux представляет собой либо измеряемое постоянное напряжение, либо выходное напряжение де­тектора (при измерении переменного напряжения).

При измерении напряжения по методу поразрядного урав­новешивания (рис.26) на первом такте измеряемое значение Ux сравнивается с максимальным напряжением UK старшего разряда генератора компенсирующего напряжения (ГКН). Если UK > Ux> то схема сравнения вырабатывает сигнал, выключающий этот разряд из дальнейшего рассмотрения. Если UK<UX, то он остает­ся включенным. На втором такте Ux сравнивается с величиной UK/2 и происходят те же операции. На третьем такте происходит сравнение Ux и UK/4 и т.д. Результат измерения считывается по числу оставшихся включенными разрядов.

Функционирует схема рис.27 следующим образом; в начале измерения запускается устройство управления, которое пооче­редно вырабатывает параллельные коды, соответствующие вели­чинам UK, UK /2; UK/4 и т.д. Под воздействием этих кодов ГКН формирует компенсирующие напряжения UK, UK/2 и т.д. до тех пор, пока очередное напряжение не окажется менее измеряемого Ux и на уравновешивающую цепь не поступит соответствующее напряжение. В этом случае разряд, подаваемый на ГКН, не сни­мается, а указанная процедура повторяется для следующего младшего разряда.

 

 

При измерении напряжения по методу последовательного счета (рис.27) в момент начала измерения запускается (вручную или автоматически) пусковое устройство, вырабатывающее им­пульс, определяющий момент начала работы генератора линейно изменяющегося напряжения UK, поступающего на компаратор. Одновременно этот же импульс открывает схему совпадения и на вход электронного отсчетного устройства начинают поступать от кварцевого

 генератора счетные импульсы. В момент равенства измеряемого напряжения Ux и UK компаратор вырабатывает сигнал, запирающий схему совпадения. Таким образом, электронное отсчетное устройство фиксирует число импульсов, прошедших за время, пока открыта схема совпадения. Это время пропорцио­нально измеряемой величине напряжения UK.

Выходное сопротивление электронных вольтметров составляет десятки кОм. Ими можно измерять сопротивления от единиц мкВ до нескольких кВ. Основные источники погрешностей здесь: нестабильность элементов и собственные шумы электронных схем. Класс точности таких приборов – до 1,5. И магнитоэлектрическим и электронным вольтметрам присуща температурная погрешность, а также механические погрешности измерительного механизма и погрешности шкалы.

//---------------------------------------

Глава 11 Электронные вольтметры переменного тока. Принцип работы, устройство, основные характеристики.

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.

В электронных вольтметрах конструктивно объединены электронный преобразователь и измерительный механизм. Электрон­ный преобразователь может быть ламповым или полупроводнико­вым. Измерительный механизм обычно магнитоэлектрический.

Недостатками вольт­метров являются трудность изменения предела измерений, из-за чего приборы выполняются, как правило, однопредельными, и низ­кая чувствительность (верхний предел измерений не менее десятков вольт), что определяет преимущественное их использование для измерения высоких напряжений. Необходимость питания от стабильных источников по­стоянного или переменного напряжения; необходимость в электри­ческой установке стрелки измерителя на нуль или калибровке вольтметра перед началом измерений; сравнительно большая по­грешность измерений (до 3—5%). Шкалу любого электронного вольтметра градуируют в среднеквадратических (действующих) значениях напряжения синусоидальной формы. Исключение составляют импульсные вольтметры, шкалу которых градуируют в амплитудных значениях.

Преимущества

Электронные вольтметры обладают высокой чувствительностью, высоким входным сопротивлением, широким диапазоном измеряемых напряжений, могут работать в широком диапазоне частот.

Диапазон измерений

Электронные вольтметры обладают широким диапазоном измеряемых напряжений: от десятков нановольт на постоянном токе до десятков киловольт, работают в частотном диапазоне от постоянного тока до частот порядка сотен мегагерц, входное сопротивление более 1 МОм.

Вольтметры с уравновешивающим преобразованием, как правило, имеют более высокие классы точности: 0,2 – 2,5.

Электронные вольтметры чаще всего делятся:

- по назначению: пост. и перем. тока, импульсные, фазочувствительные, селективные, универсальные.

- по типу отсчетного устройства: аналоговые (возможность контроля постоянства, более высокая скорость считывания показаний) и цифровые (высокой точностью),

- по методу измерения: прямого сравнения с мерой и компенсационного.

- по измеряемым параметрам напряжения: амплитудные, среднеквадратич. значения, - по частотному диапазону: НЧ, ВЧ, широкодиапазонные.

При измерении U=I напряжений постоянного тока, определяют его значение. При измерении напряжений переменного тока находят значение какого-либо его параметра – пиковое (наибольшее мгновенное значение напряжения за время измерения или за период), среднее (постоянная составляющая U0=1/T∙⌠0TU(t)dt), средне-выпрямленное (среднее значение модуля напряжения: UСВ=1/T∙⌠0T|U(t)|dt) или среднеквадратическое (U=√(1/T)∙⌠0TU2(t)dt).

Связь между пиковым, средневыпрямленным и среднеквадратичным знаением напряжения данной формы устанавливается при помощи коэффициента амплитуды: Кп=Um/U и коэф. формы кривой: Кф=U/UСВ. Для напряжений синусоидальной формы коэффициент амплитуды =√2, коэффициент формы 2√2/π.

Вольтметры переменного тока выполняются по одной из следующих схем. 1)uх –[ВБ]-->[Д]-->[УПТ]-->[ИП], 2) uх –[ВБ]-->[У~T]-->[Д]-->iх [ИП]. ВБ – входной блок, УПТ – усилитель постоянного тока, ИП – измерительный прибор, У~T – усилитель переменного тока, Д – демодулятор.

В схеме 1 измеряемое переменное напряжение сначало преобразуется в постоянное, затем усиливается в УПТ, индуцируется на ИП. Вольтметры, построенные по этой схеме имеют очень широкий диапазон частот, недостаток – невозможность измерения малых напряжений или большая аддитивная погрешность при измерении малых напряжений из-за падения напряжения на p-n переходах. Вольтметры, построенные по 2-ой структуре – усиливается сразу переменное напряжение и выпрямление осуществляется после усиления. Такие вольтметры отличаются высокой чувствительностью и могут измерять напряжение десятки микровольт, но их диапазон рабочих частот ограничен полосой пропускания УПТ.

 

ita-1-08.narod.ru

Вольтметр - это... Что такое Вольтметр?

        электрический прибор для измерения эдс или напряжений в электрических цепях. В. включается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии (рис. 1).

         Первым в мире В. был «указатель электрической силы» русского физика Г. В. Рихмана (1745). Принцип действия «указателя» используется и в современном электростатическом В. (см. Электростатический прибор).          Наиболее просты в изготовлении, дёшевы и надёжны в эксплуатации В. электромагнитные (см. Электромагнитный прибор). Они применяются главным образом как стационарные на распределительных щитах электростанций и промышленных предприятий и более редко в качестве лабораторных приборов. Недостатки таких В. — относительно большое собственное потребление энергии (3—7 вт) и большая индуктивность обмотки, приводящая к существенной зависимости показаний В. от частоты.          Наиболее чувствительны и точны В. магнитоэлектрические (см. Магнитоэлектрический прибор), пригодные, однако, для измерений только в цепях постоянного тока. В комплекте с термоэлектрическими, полупроводниковыми или электронно-ламповыми преобразователями переменного тока в постоянный они применяются для измерения напряжения в цепях переменного тока. Такие В., называются термоэлектрическими, выпрямительными и электронными, применяются главным образом в лабораторной практике. Выпрямительные В. используют для измерений в диапазоне звуковых частот, а термоэлектрические и электронные — на высоких частотах. Недостаток этих приборов — существенное влияние на правильность их показаний формы кривой измеряемого напряжения.          Электронные В. имеют сложные схемы с применением недостаточно стабильных элементов (электронных ламп, малогабаритных электрических сопротивлений и конденсаторов), что приводит к снижению их надёжности и точности. Однако они незаменимы при измерениях в маломощных радиотехнических цепях, так как имеют большое входное сопротивление и работают в широком диапазоне частот (от 50 гц до 100 Мгц) с погрешностями, не превышающими 3% от верхнего предела измерения. Изготовляются также электронные В. для измерения амплитуды импульсов напряжения длительностью от десятых долей мксек при скважности (См. Скважность) до 2500.

         В начале 20 в. широко применялись В. тепловой и индукционной систем; в настоящее время промышленное производство их прекращено из-за присущих им недостатков — большое собственное потребление энергии и зависимость показаний от температуры окружающей среды.

         Схемы включения В. и внешний вид показаны на рис. 1 и 2.

         Лит.: Арутюнов В. О., Электрические измерительные приборы и измерения, М. — Л., 1958; Шкурин Г. П., Справочник по электроизмерительным и радиоизмерительным приборам, М., 1960.

         Н. Г. Вострокнутов.

        

        Рис. 1. Схемы выключения вольтметра: а — с нагрузкой: б — через измерительный трансформатор.

        

        Рис. 2. Вольтметр: а — переносный лабораторный; б — щитовой в пылезащищённом корпусе; в — переносный многопредельный ламповый с непосредственным отсчётом.

dic.academic.ru

Принцип действия вольтметра

Электротехника Принцип действия вольтметра

просмотров - 396

Приборы электромагнитной системы основаны на взаимодействии магнитного поля катушки с подвижным ферромагнитным сердечником. Конструкция электромагнитного вольтметра показана на рис. 1.2.

Рис. 1.2 Конструкция электромагнитного вольтметра:

1 –ось; 2 – поводок; 3 – стрелка-указатель; 4 – цилиндр воздушного успокоителя; 5 – поршень воздушного успокоителя; 6, 12 – подпятники; 7 – ферромагнитный сердечник; 8 –катушка с током; 9 – противовесы; 10 – спиральная пружина; 11 – винт корректора

Важно заметить, что для создания вращающего момента используется силовое действие магнитного поля неподвижной катушки 8 на подвижный ферромагнитный сердечник 7, выполненный в форме плоского лепестка.

Под влиянием магнитного поля, созданного измеряемым током, магнитный сердечник 7 втягивается в цель катушки, поворачивая ось 1 с указательной стрелкой 3.

Электромагнитная энергия системы определяется выражением:

(1.7)

где – сопротивление обмотки катушки.

Вращающий момент, действующий на подвижную часть прибора для неизменного тока, определяется выражением:

(1.8)

где L – индуктивность катушки, зависящая от положения сердечника, U – измеряемое напряжение.

С осью сердечника скреплены стрелка и спиральная пружина, создающая противодействующий момент:

, (1.9)

где k – коэффициент жесткости пружины.

Из условия равенства вращающего и противодействующего моментов следует:

(1.10)

Из уравнения (1.10) следует, что отклонение указателя пропорционально квадрату измеряемого напряжения, ᴛ.ᴇ. шкала не является линœейной.

Чувствительность прибора возрастает от начала к концу шкалы. Для получения более равномерной шкалы и примерно постоянной чувствительности форму ферромагнитного сердечника выбирают так, чтобы приращение индуктивности катушки на единицу угла α увеличить при малых значениях тока и уменьшить для токов, близких к номинальному значению.

Приборы этой системы пригодны для измерения как постоянного, так и переменного тока, однако, применяются в основном в цепях переменного тока с частотой до 10 кГц. [3]

Читайте также

- Принцип действия вольтметра

Приборы электромагнитной системы основаны на взаимодействии магнитного поля катушки с подвижным ферромагнитным сердечником. Конструкция электромагнитного вольтметра показана на рис. 1.2. Рис. 1.2 Конструкция электромагнитного вольтметра: 1 –ось; 2 – поводок; 3 –... [читать подробенее]

oplib.ru

---

• 
  Дифавтомат как работает
• 
  Принцип работы электронного счетчика
• 
  Закон ома для цепи переменного тока
• 
  Как на схеме обозначается реостат
• 
  Комплектные трансформаторные подстанции
• 
  Карта газификации
• 
  Розетка для гипсокартона
• 
  Путешествие по чернобылю
• 
  Как настроить антенну на цифровое телевидение
• 
  Тахогенераторы постоянного тока
• 
  Схема станка чпу