Необходимость измерять напряжение в сети возникает у профессиональных электриков и домашних умельцев. Решением является использование такого распространенного прибора, как вольтметр.
Содержание статьи:
Что такое вольтметр
Прибор, измеряющий электродвижущую силу, называемую напряжением, на одном из участков электрической цепи, называется вольтметром.
Фото - простой стрелочный вольтметр
Устройство имеет максимально возможное сопротивление, вследствие чего отсутствует протекание через вольтметр электрического тока, и результаты измерения не подвергаются искажениям. Чем выше значение сопротивления, тем достовернее результаты измерения.
Схема - измерение напряжения вольтметром
На электрической схеме обозначение вольтметра соответствует букве «V» в центре окружности.
Зажимы прибора подключают к элементам цепи, между которыми осуществляется измерение.
Схема - подключение вольтметра
Вольтметры подсоединяют параллельно источнику питания и нагрузке. Это способствует максимальному уменьшению значения тока.
Схема - присоединение параллельно источнику питания
Измерение напряжения осуществляется в Вольтах.
Кем вольтметр был изобретен
Прообраз существующих измерителей напряжения – «указатель электрической силы». Его изобретатель – российский физик Георг Рихман. Разработано устройство в 1745 году. В конструкции имелись небольшие рычажные весы, которые отклонялись пропорционально электростатическим воздействиям.
Фото - изобретатель вольтметра Георг Рихман
Усовершенствованную версию разработал в 1830 году Майкл Фарадей. Затем Мориц Якоби привнес в устройство градуировку для точного отсчета.
В развитие вольтметра большой вклад внесли русские ученые П. Яблочков и М. Добровольский.
После утверждения в международных стандартах Вольта в качестве электротехнической величины немцем Фридрихом Циппенбоном был изобретен прибор, названный вольтметром.
Конструкция и классификация вольтметров
По способу монтажа вольтметры подразделяются на стационарные, щитовые и переносные.
Схема - классификация вольтметров
- Стационарные вольтметры находят применение на производственных объектах в местах, где необходим постоянный контроль. Высокая чувствительность сочетается с повышенными габаритами.
- Щитовые вольтметры размещают чаще всего в распределительных щитках.
- Переносные устройства являются автономными и удобными для транспортировки. Отличаются небольшими размерами.
По роду измеряемого напряжения имеются вольтметры постоянного и переменного тока.
По диапазону разделение происходит на вольтметры, способные измерять вольты, милливольты, киловольты. Для работы с микросхемами применяются микровольтметры.
По принципу измерения существуют вольтметры:
- Диодно-компенсационные. Осуществляется сравнение измеренного сигнала с эталонным. Основной элемент конструкции – вакуумный диод. Применяются для измерения переменных сигналов в широком диапазоне частот.
- Импульсные. Происходит измерение значения амплитуды сигналов импульсов. Конструкция содержит преобразователь уровня импульса, усилитель, отсчетное устройство.
- Фазочувствительные. Возможно измерение составляющих комплексных напряжение и, соответственно, исследование амплитудно-фазовых характеристик усилителей. Имеются два регистратора для действительной и мнимой составляющих.
- Селективные. Выделяют гармоники сигнала и измеряют среднеквадратичное значение величины амплитуды.
- Универсальные. Являются многофункциональными приборами, измеряющими любой тип сигнала.
К особому типу относятся демонстрационные вольтметры.
Фото - демонстрационные вольтметры
По типу отсчетного устройства вольтметры разделяются на аналоговые и цифровые:
- Аналоговые вольтметры кроме магнитоэлектрического измерителя и дополнительных регистров содержат усилитель, позволяющий многократно увеличить внутреннее сопротивление, в результате чего точность измерения значительно улучшается.
- В цифровом вольтметре осуществляется преобразование постоянного значения напряжения в цифровой сигнал, выводящийся на табло. В цифровых моделях точность измерения более высокая.
Аналоговые вольтметры разделяются: с подвижной катушкой, с подвижным железом, и электростатические.
В вольтметрах с подвижной катушкой может иметься или отсутствовать постоянный магнит. Вольтметры с подвижной катушкой и магнитом измеряют только постоянный ток.
Схема - вольтметр с подвижной катушкой
Вольтметры с подвижным железом используют в цепях переменного тока.
Схема - вольтметр с подвижным железом
Электростатические вольтметры работают по принципу отталкивания между зарядовыми пластинами, приводящему к отклонению стрелки.
Схема - электростатический вольтметр
Чтобы увидеть результат все электромеханические вольтметры оснащаются градуированной шкалой со стрелкой. Чем больше напряжение, тем стрелка отклоняется на больший угол.
Фото - стрелочный электромеханический вольтметр
У цифровых вольтметров в роли шкалы выступает табло.
Фото - цифровой вольтметр
На табло отражаются конкретные цифровые показатели.
Диапазон измерения аналоговыми вольтметрами ограничен шкалой. Если подать более высокое напряжение, то прибор может выйти из строя.
Схема - повышение пределов измерения
Для расширения диапазона измерения используются специальные электрические схемы, в результате чего на вольтметр подается только часть напряжения.
Применение вольтметра
Приборы для измерения напряжения находят применение во многих областях и направлениях деятельности:
- военно-промышленных комплексах;
- на производственных предприятиях;
- в радиоэлектронной промышленности;
- научно-технических центрах;
- лабораториях для испытаний и исследований;
- мастерских по ремонту;
- учебных заведениях.
Вольтметры применяются в хозяйственно-бытовых целях. Примером использования являются электромонтажные работы.
