Измерение напряжения вольтметром

Для измерения переменного или постоянного напряжения в цепях переменного и постоянного тока используют прибор, называемый вольтметром. Поскольку напряжение присутствует между разными точками цепи или на полюсах источника напряжения, вольтметр подключается всегда параллельно исследуемому участку цепи или параллельно клеммам источника напряжения.

Можно, конечно, включить вольтметр и последовательно, в разрыв цепи, но тогда будет измерено напряжение источника, а не на участке цепи, так как цепь будет разомкнута, а сам вольтметр имеет при этом очень большое внутреннее сопротивление.

Вольтметры выпускаются как в виде отдельных электроизмерительных приборов, так и в формате одной из функций мультиметров. Во входной цепи современного вольтметра обычно находится резистор номиналом порядка мегаома, последовательно подключенный к электронной измерительной схеме.

Вольтметр, как отдельный измерительный прибор или как одна из функций мультиметра, имеет несколько диапазонов измерения напряжения. Выбор диапазона осуществляется при помощи переключателя, расположенного на лицевой панели прибора.

Обычно на мультиметре можно выбрать одно из следующих значений (максимальное значение для диапазона): 200мВ, 2000мВ (2В), 20В, 200В, 600В и т.д. Как правило у мультиметров есть возможность измерения постоянного и переменного напряжения. Вид напряжения также выбирается на шкале переключателя.

Для измерения тока и напряжения у мультиметров имеются два отдельных гнезда для подключения щупов: одно гнездо — для измерения напряжения, второе гнездо — для измерения тока. Третье — общий провод, который остается на своем месте независимо от того, что измеряется, ток или напряжение.

Подключите щупы к соответствующим гнездам мультиметра или вольтметра. Включите прибор и переведите его в режим измерения напряжения, выбрав вид напряжения и диапазон с помощью переключателя. Если диапазон неизвестен, то стоит начать с самого большого значения из доступных на шкале переключателя, потом можно будет уменьшить.

Схема подключения вольтметра для измерения падения напряжения на лампочке:

Присоедините щупы (соблюдая осторожность!) так, чтобы прибор оказался подключен к нужным точкам цепи, между которыми требуется измерить напряжение. Спустя пару секунд прибор отобразит на своем дисплее действующее значение измеренного напряжения.

Если диапазон 600В или более, то значение измеренного напряжения будет отображено в вольтах. Если диапазон например 2000мВ или 200мВ (порядок величин напряжений, но в принципе значения на шкале могут отличаться от этих), то на дисплее будут показания в милливольтах.

Если измеряется постоянное напряжение, то, в зависимости от его полярности и от правильности расположения щупов, на дисплее может отобразиться цифра со знаком минус перед ним.

Это значит, что красный и черный щупы стоит поменять местами, поскольку красный щуп предназначен для установки на положительный полюс, а черный — на отрицательный полюс по отношению к источнику постоянного напряжения, который установлен в исследуемой цепи.

Вольтметр (или мультиметр), не предназначенный для измерения высокочастотных напряжений или более высоких напряжений, чем максимальное на его шкале, легко выйдет из строя, если с помощью него попытаться измерить высокочастотное или более высокое напряжение. В документации к прибору всегда указан род тока и максимально допустимые параметры напряжения, которое можно им мерить.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Что необходимо знать о вольтметре — основные сведения

Что такое вольтметр и его назначение

Вольтметр — это электроизмерительный прибор, который используется для измерения ЭДС в электрических цепях или напряжения.

Единица измерения — вольт.

Предельное напряжение, измеряемое вольтметром, имеют приблизительное значение.

Считается, что вольтметр изобрел физик Майкл Фарадей в 1830 году.

Для того чтобы работать с вольтметром, его необходимо присоединить к участку замкнутой электрической цепи с помощью зажимов, параллельно источнику электрической энергии или нагрузке.

По назначению вольтметры делятся следующим образом:

• постоянное напряжение;
• переменное напряжение;
• импульсные;
• фазовые;
• селективные;
• универсальные.

Вольтметры постоянного напряжения применяются в сетях с постоянным током и обычно используются для проверки оборудования или проводки.

Вольтметры переменного напряжения применяются в сетях с переменным током. Фактически, прибор похож на вольтметр постоянного напряжения, но при этом он имеет систему для преобразования параметров электричества. Прибор преобразовывает параметры из переменных в постоянные, на выходе проводится усиление сигнала.

Импульсные вольтметры предназначены для снятия показателей коротких импульсных напряжений, чтобы найти импульсные помехи. Такие приборы применяют при тестировании электропроводки автомобилей, микросхем.

Фазовые вольтметры предназначены для снятия измерений квадратурных составляющих первой гармоники. Данные приборы практически не востребованы из-за ненадобности. (Например, однофазный вольтметр — его используют для фиксации напряжения).

Селективные вольтметры могут выделять гармонические составляющие сложных сигналов. Конструкция такого прибора имеет схожую конструкцию с радиоприемниками, которые ловят частоты сигналов.

Универсальные вольтметры являются многофункциональными, их используют для снятия показателей напряжения в любых электрических сетях.

Вольтметр постоянного тока имеет знаки полярности. Необходимо подключить клемму полюса вольтметра к верхней точке потенциала, а клемму полюса минуса к нижней точке потенциала.

Если вольтметр разомкнуть, то он будет показывать значение ЭДС, если замкнуть, то прибор показывает падение напряжения на внешнем сопротивлении.

Через идеальный вольтметр не будет течь ток, так как он имеет бесконечно большое внутреннее сопротивление.

Устройство и принцип работы

Самый простейший вольтметр, как и амперметр, состоит из трех блоков: электромеханического преобразователя (ЭЛМП), измерительного механизма (ИМ) и стрелочного механизма (СМ).

Электромеханический преобразователь предназначен для преобразования энергии магнитного поля в механическую энергию.

Измерительный механизм состоит из неподвижных и подвижных частей. Сила тока, действуя на данный механизм, создает вращательный момент, который воздействует на подвижную часть. Этот механизм отклоняется на угол, равный электрическим силам и силам механики. Эти силы пропорциональны. Данные передаются стрелочному механизму, показывающему количество вольт в цифрах.

Вольтметр также может содержать усилители. В таком случае прибор будет называться электронным. Данный прибор отличается тем, что входное устройство помогает поддерживать высокое сопротивление (Ом) вольтметра и увеличивать предел измерений в большую сторону. Далее следует усилитель постоянного тока, увеличивающий значение сигнала до тех величин, которые необходимы для точных измерений.

Перед нами схема вольтметра. Чтобы измерить напряжение, нам нужно включить источник, подключить туда ключ (для замыкания или размыкания) цепи и провести эксперимент с помощью рейки.

Рейка — измерительное устройство, используемое при нивелировании.

Особенности и технические характеристики

На схемах сети вольтметры обозначаются латинской буквой «V», вписанной в окружность. На русских схемах обозначение может быть буквой «В». Также в обозначении может присутствовать цифра после буквы, которая характеризует тип и специфику использования устройства. Выглядит это так:

• «В2» — вольтметр для постоянного тока;
• «В3» — вольтметр для переменного тока;
• «В4» — вольтметр для импульсного тока;
• «В5» — вольтметр фазочувствительный;
• «В6» — вольтметр селективный;
• «В7» — вольтметр универсальный.

У всех вольтметров есть общие критерии по характеристикам:

1. Диапазон измерений. Он ограничивается наименьшим и наибольшим показателем, который способен измерить аппарат (диапазон от милливольт до киловольт).
2. Точность измерений. Оно зависит от внутреннего сопротивления. Современные новые вольтметры обладают маленькими погрешностями измерений.
3. Диапазон частот. Показывает чувствительность прибора к сигналам с разными частотами.
4. Температура. Она определяет показатель, при которой прибор обладает минимальной погрешностью измерений.
5. Внутреннее сопротивление (импеданс). Чем выше параметр сопротивления, тем вольтметр будет точнее в показателях измерения.

Некоторые характеристики вольтметра можно узнать с помощью шкалы стрелочного вольтметра.

Классификация и свойства вольтметров

Классификация у вольтметров разная. Она делится:

• по принципу действия;
• по назначению;
• по конструкции и способу применения.

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

По назначению, как писалось выше, вольтметры разделяются на приборы для измерения постоянного тока, переменного тока, импульсные, фазовые, селективные и универсальные.

По конструкции вольтметры бывают щитовыми, переносными и стационарными.

Нормальная работа вольтметра возможна при температуре воздуха не превышающая 25–30 °C при атмосферном давлении 630–800 мм ртутного столба с относительной влажностью воздуха до 80%. Частота питающей цепи должна быть 50 Гц и с напряжением 200 В (частотой до 400 Гц).

Источник

Вольтметр. Виды. Устройство. Работа. Применение. Особенности

Вольтметр – измерительный прибор для считывания уровня электрического напряжения. Он подключается параллельно нагрузке или непосредственно к источнику напряжения (U). Единица измерения напряжения — Вольт (V). Прибор имеет большое сопротивление. Чем оно больше, тем он лучше и точнее. Это снижает воздействие на измеряемую цепь, и дает возможность считать данные о напряжении с минимальной погрешностью.

Разновидности по предназначению

По предназначению приборы могут быть:

• Постоянного напряжения.
• Переменного напряжения.
• Импульсной чувствительности.
• Фазовые.
• Селективного поиска частот.
• Универсальные.

Постоянного напряжения

Вольтметр постоянного напряжения имеет маркировку В2. Он применяется в сетях с постоянным током. Обычно такие приборы используют как тестер для различного оборудования, а также автомобильной проводки.

Переменного напряжения

Приборы переменного напряжения имеют маркировку В3. Он используется в сетях соответствующего тока. Прибор преобразовывает переменные параметры в постоянные, на выходе проводится усиление сигнала, который поступает на измерительный механизм. Фактически внутри, устройство для переменных сетей, соответствует прибору постоянного тока, но перед этим имеет специальную систему для преобразования параметров электричества.

Импульсной чувствительности

Импульсочувствительные модели маркируются обозначением В4. Они предназначены для снятия показаний коротких импульсных напряжений. Часто такие вольтметры применяют для поиска импульсных помех. Иными словами, с помощью данного прибора можно выявить, на каком участке электрической цепи присутствует слабый контакт. Благодаря этому свойству импульсные блоки применяют при тестировании электропроводки автомобилей, микросхем и т.д.

Фазовые

Фазовые аппараты маркируются как В5. Приборы предназначены для снятия измерений квадратурных составляющих первой гармоники. Принцип действия таких измерителей заключается в том, что они оснащаются двумя чувствительными зонами. Прибор снимает два показания. Первоначальная фаза устройством воспринимается как ноль. Такие приборы практически не востребованы, поскольку в быту являются ненужными.

Селективного поиска частот

Измерительные приборы селективного поиска частот имеют на корпусе обозначение В6. Они одни из самых габаритных. Вольтметры этого типа могут выделять гармонические составляющие сложных сигналов. Фактически их конструкция имеет много общего с радиоприемниками, которые ловят частоты сигналов.

Универсальные

Универсальные измерители являются многофункциональным устройством, которое позволяет снимать показатель напряжение в любых электрических сетях. На корпусе таких приборов стоит маркировка В7. Зачастую в комплекте с такими устройствами идут наборы шунтов для проведения безопасного подключения.

Разновидности по внешним параметрам

По внешним параметрам измерители разделяют на три категории:

• Переносные.
• Стационарные.
• Щитовые.

Переносные вольтметры являются полностью автономными. Они отличаются небольшими размерами, весом и удобным корпусом для транспортировки. Мультиметр или тестер считаются одной из разновидностей переносных вольтметров. Зачастую такие приборы оснащаются двумя электродами для снятия показаний электрической цепи без необходимости закрепления прищепками или крокодилами.

Стационарные вольтметры являются более тяжелыми. Они обычно устанавливаются в сложное электрическое оборудование. Такие приборы более чувствительные, поэтому отличаются повышенными габаритами. Их устанавливают на производственных объектах, где постоянно требуется контролировать состояние электросети, которая поддерживает работу холодильных установок, нагревательных элементов, систем кондиционирования и пр. Особенно они важны, если идет питание от генератора.

Щитовые вольтметры имеют много общего со стационарными, поскольку их нельзя переносить. Они зачастую имеют более компактный корпус, чем стационарные, но все-таки крупнее переносных вольтметров. Обычно их устанавливают в щитовые шкафы.

Принцип действия

По принципу действия вольтметры, как и любые другие приборы, предназначенные для изменения параметров электрической цепи, бывают электронными и механическими. Способы, по которым они проводят измерения, отличаются. Сложно сказать какой принцип лучше.

Электромеханические

Электромеханические вольтметры имеют стрелку, которая закреплена на рамке с обмоткой. Рамка насаживается на ось с постоянным магнитом. При подаче напряжения создается электромагнитное поле. В результате его взаимодействия с полем постоянного магнита, рамка начинает отклоняться вместе со стрелкой, которая указывает на шкалу.

Такие приборы могут иметь различную чувствительность, которая выражается коэффициентом пропорциональности между цифровым отображением угла на шкале и реальным напряжением. Для того чтобы предотвратить колебания стрелки на шкале, и снять точные показания применяется индукционный демпфер. Обычно его делают из алюминиевой пластины, которая также крепится на оси и передвигается вместе со стрелкой. Создаваемые электромагнитные завихрения контактируют с пластиной, подобно парусу и ветру. Это притормаживает колебания стрелки. Также бывает воздушный демпфер, который состоит из механизма из поршня и цилиндра. При колебаниях стрелки они придерживают ее, не допуская сильных скачков. Проводится обычное затормаживание поршнем, зафиксированным в цилиндре.

Также внутри электромеханических вольтметров имеется система противовесов в виде грузиков устанавливаемых на стрелку. Они не допускают ее отклонение под влиянием силы тяжести. Благодаря этому устройство дает точные показатели вне зависимости от угла наклона при проведении измерения. Подвижные части механизма вольтметра делают из твердой стали, которая не поддается истиранию. Все стержни полируются для снижения трения.

При подключении таких приборов необходимо соблюдать полярность, поскольку при неправильном соединении стрелка будет пытаться повернуться в противоположную сторону, что не позволяет специальный стопор в корпусе.

Электронные

Электронные вольтметры могут быть аналоговыми или полностью электронными. Аналоговые приборы внешне напоминают обычные механические. Они также оснащаются стрелкой, которая указывает на шкалу. Внутри них имеется компактная система преобразования входного напряжение в постоянное. Благодаря этому колебания стрелки исключаются. Специальный детектор в зависимости от уровня напряжения отклоняет стрелку под определенным углом, который и соответствует измеренному напряжению цепи.

Цифровые вольтметры имеют микросхему (контроллер). На внешней панели имеется дисплей, на котором отображается напряжение в цифровом виде. Такие приборы отличаются большой точностью, компактностью, легкостью и надежностью. Точность вольтметра в первую очередь зависит от преобразователя, переводящего параметры напряжения в кодированный цифровой сигнал, который отображается на дисплее.

Как подключать вольтметр и правила пользования

В электрических схемах вольтметр отображается латинской буквой «V». Для получения точных данных прибор должен быть подключен параллельно участку цепи, на которой необходимо провести измерение напряжения. При подсоединении важно соблюсти полярность. Для непосредственной фиксации проводов прибора к проводнику он оснащается специальными зажимами или точечными электродами.

В тех случаях, если необходимо замерить напряжение источника питания, прибор подключается непосредственно к его клеммам. При этом необходимо учитывать, что для высоковольтного напряжения нельзя применять слабые вольтметры, не рассчитанные для таких параметров.

Все устройства разделяются по диапазону измерения. Существуют вольтметры, которые могут фиксировать как милливольты, так и киловольты. Бывают также модели для работы с микросхемами, так называемые микровольтметры. Они чувствительны к миллионной части вольта. Следует всегда смотреть на диапазон частоты измерения, перед тем как использовать вольтметр для снятия параметров напряжения в отдельно взятом участке электрической цепи. Применив микровольтметр вместо киловольтметра можно вызвать короткое замыкание.

Особенно важно обратить внимание, что если прибор рассчитан для постоянного тока, то его нельзя подключать к переменному, и наоборот. Если применяется универсальный вольтметр, то перед его подключением необходимо выбрать режим измерения. В случае, когда он применяется для измерения постоянного напряжение, то на панели вольтметра необходимо установить значение, например + 60В. После этого нужно уменьшать вольтаж до тех пор, пока прибор не начнет считывание. Это проводится потому, что сети постоянного тока могут иметь различные напряжения. К примеру, в военной технике – 24В, автомобилях – 12В, а в некоторых мотоциклов – 6В. В том случае, когда нужно работать с сетью переменного тока, то устанавливается показатель 220В.

Технические характеристики

Вне зависимости от того, по какому принципу работает вольтметр, его назначению и способу исполнения, все приборы имеют общие критерии оценки эффективности. На них следует обратить внимание, перед тем как начинать использовать, или покупать устройство. В первую очередь это касается точности измерения. Этот показатель характеризует соответствие тех данных, которые фиксирует прибор, с реальными параметрами напряжения.

При наличии максимального внутреннего сопротивления вольтметр любого типа будет оказывать минимальное влияние на электрическую цепь, с которой снимаются показатели. Чем выше этот показатель, тем устройство точнее.

Источник