2.9. Способы подключения электроизмерительных приборов (амперметр, вольтметр) к участку цепи

в зависимости от его сопротивления

Для измерения активных сопротивлений с помощью амперметра и вольтметра можно воспользоваться одной из схем (рис. 2.11 а. 2.11 б ).

В обоих случаях сопротивление рассчитывается по формуле: (2.15)

Если бы измерительные приборы были идеальными (внутреннее сопротивление амперметра равно нулю, вольтметра - бесконечности), то они не вносили бы искажений в электрическую цепь и полученное в результате расчета значение сопротивления было бы верным. Наличие же конечных сопротивлений у измерительных приборов приводит в обеих схемах к погрешности измерений.

Значение сопротивления R, измеренного по схеме 2.11а. будет меньше его действительного значения, поскольку амперметр измеряет сумму токов, проходящих через вольтметр и через резистор:

С учетом внутреннего сопротивления вольтметра значение сопротивления будет равно: (2.16)

Из схемы и формулы (2.16) видно, что чем больше внутреннее сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением резистора, тем меньший ток проходит через вольтметр и тем меньше погрешность измерений.

Значение сопротивления R, измеренного по схеме 2.11б. будет больше его действительного значения, так как вольтметр измеряет сумму напряжений на амперметре и резисторе:

С учетом внутреннего сопротивления амперметра значение сопротивления будет равно:

Погрешность измерений в этом случае будет тем меньше, чем меньше сопротивление амперметра по сравнению с измеряемым сопротивлением.

Таким образом, схемой 2.11а следует пользоваться для измерения малых сопротивлений, а схемой 2.11б - для измерения больших сопротивлений. Для более точных расчетов сопротивления участка цепи необходимо учитывать

внутренние со противления измерительны х приборов и вместо формулы (2.15) ис пользовать формулы (2.16) и (2.17) в зависимости от выбранной схемы.

На рисунке 2.12 приведены графики вольт-амперной характеристики резистора сопротивлением 50 кОм. График 1 построен по показаниям амперметра и вольтметра. Приборы были собраны по схеме рисунка 2.11а. в качестве амперметра и вольтметра использованы авометры АВО-63. По графику 1 хорошо видно как влияет переключение пределов измерения вольтметра (2В, 10В, 50В) на режим работы электрической цепи. На графике 2 показана ВАХ резистора, снятая по точкам по той же схеме, где в качестве амперметра используется АВО-63, а в качестве вольтметра – прибор Щ4313. График 3 представляет собой совпадающие графики, построенные по экспериментальным данным графиков 1 и 2 с учетом внутреннего сопротивления измерительных приборов.

В паспортах измерительных приборов не всегда указываются точные значения внутренних сопротивлений. Так, например, для прибора Щ4313 указано, падение напряжения на зажимах прибора при измерении постоянного тока не превышает 600 мВ. Нами экспериментально определено, что при измерении постоянного тока падение напряжения на зажимах прибора Щ4313 равно 199,9 мВ при максимальном показании (без перегрузки) на любом из пределов измерения тока. Значения внутреннего сопротивления амперметра прибора Щ4313 на разных пределах измерения приведены на странице 34.

Подключение вольтметров к сети

Напряжение – с этим термином мы довольно часто сталкиваемся в повседневной жизни. Иногда нам нужно измерить напряжение в сети, чтобы понять, почему какое-либо устройство работает неудовлетворительно или лампа накаливания горит довольно тускло. Для данного рода измерений используют вольтметры. Вольтметр подключается к измеряемому устройству только параллельно, почему это так?

Как известно электрическое напряжение – это отношение работы, совершенной электрическим полем по перемещению заряда А, к величине заряда q, U=A/q. Также оно характеризует электрическое поле, которое возникает при прохождении электрического тока.

В системе международных обозначений СИ обозначается как U и измеряют в вольтах (1 В = 1 Дж/Кл). Для того чтобы измерять напряжение на устройстве необходимо параллельно к нему подключить вольтметр.

Для того, чтоб при параллельном включении снизить ток, потребляемый вольтметром и соответственно потери электрической энергии внутри устройства, внутреннее измерительное сопротивление выбирается как можно больше . Если включить вольтметр в цепь последовательно, то в связи с большим внутренним сопротивлением получим фактически разрыв цепи. То есть потери при измерении напряжения будет слишком большими, что неприемлемо, а также измерения будут некорректными. Поэтому вольтметр подключают только параллельно:

Если измеряется постоянное напряжение от 1 до 1000 мкВ могут использовать компенсаторами постоянного тока , но чаше пользуются цифровыми вольтметрами. Значения от десятков милливольт до сотен вольт измеряют приборами таких систем как: электромагнитной, электродинамической, магнитоэлектрической. Также не брезгуют и электронными аналоговыми и цифровыми вольтметрами. Также при измерении могут использовать добавочные сопротивления:

Где Rv – это внутреннее сопротивление вольтметра, Rдоб1…3 – добавочные сопротивления, UmV – максимальное которое может измерять сам вольтметр, а U1…3 – которые он может измерять с добавочными сопротивлениями.

Сопротивления добавочных резисторов определяется по формуле:

Где m – масштабный коэффициент.

Если проводят измерения постоянных напряжений в несколько киловольт, то в большинстве случаев используют вольтметры электростатические, реже используют измерительные устройства других систем подключаемых через делитель:

Где резисторы R1. R2 #8212; резисторы выполняющие роль делителя, Rизм. – измерительное сопротивление, с которого снимается напряжение.

Если измеряют переменные напряжения до единиц вольт, то используют аналоговыми, выпрямительными и цифровыми устройствами. От единиц до сотен вольт и частотном диапазоне до нескольких десятков килогерц применяют выпрямительные системы, электромагнитные, электродинамические приборы. Если частота достигает нескольких десятков мегагерц, то в таком случае напряжение измеряют термоэлектрическими и электростатическими приборами.

В действующих значениях, как правило градуируют шкалы приборов для измерения величин переменного тока. Поэтому при измерении необходимо это учитывать (если необходимо измерять амплитудные и средние значения, то их как правило пересчитывают по соответствующим формулам).

При проведении измерении в сетях переменного тока напряжением выше 1000 В могут использоваться как делители, так и трансформаторы напряжения или измерительные трансформаторы. Чаще используют трансформаторы, так как трансформатор не только понижает значение напряжения, но потенциально разделяет измерительную цепь от силовой. Измерения могут проводится теми же приборами, что и в выше описанных случаях. Схема включения приведена ниже:

Где FU1, FU2 – предохранители, защищающие измерительную цепь от короткого замыкания.

Внешний вид трансформатора однофазного:

Как видим, при проведении измерение различного рода напряжений могут использоваться как различного рода приборы (цифровые, аналоговые и т.д.), так и устройства (делители, трансформаторы). При проведении измерений важно учитывать каждый способ проведения измерений, для получения как можно более точного результата, а также корректного проведения измерительных работ.

Post navigation

Для чего нужен и как подключить вольтметр?

  • Основные характеристики прибора
  • Принцип действия вольтметра
  • Подключение вольтметра в цепь: рекомендации
  • Вольтметр для обычного автомобиля

Сталкиваясь с необходимостью узнать величину напряжения на участке электрической цепи, многие задаются вопросом: как подключить вольтметр? Это очень просто, но нужно знать несколько простых правил.

Схема цифрового вольтметра.

Этот прибор относится к измерительным. С его помощью осуществляется отсчет, измерение напряжения и электродвижущей силы в электросетях. Его подключают параллельно нагрузке или источнику питания.

Основные характеристики прибора

Правильно подключить вольтметр поможет знание его устройства и принципов работы. Вид обычного переносного вольтметра известен каждому. Это прямоугольная коробка с фронтальным экраном, рычажками, кнопками и разъемами для контактов. Он оборудуется ручкой, на которую его можно ставить в приподнятом положении, также она служит для его переноски. Есть также очень компактные варианты, похожие на амперметр. Это просто маленькая коробочка с клеммами и шкалой со стрелкой.

Некоторые приборы, схожие с амперметром, отличить можно по знаку V на табло. В схемах его изображают такой же буквой, но в кружке. Так же как у первого, на одном его конце есть знак «+». Его обязательно подсоединяют к плюсовому концу источника, то есть к точке с положительным значением цепи. В противном случае указатель будет показывать в противоположную правильному направлению сторону.

Таблица характеристик цифрового вольтметра.

Чем больше сопротивление внутри устройства, тем лучше, поскольку в таком случае сопротивление имеет наименьшее влияние на объект измерения, поэтому показания его более точны и диапазон применения шире.

Есть достаточно разнообразное количество модификаций:

  • по принципу функционирования (электромеханические, статические, электронные);
  • по назначению (импульсные, постоянного/переменного тока, чувствительные к фазе, селективные, универсальные);
  • стационарные, щитовые, переносные.

Более техническое определение вольтметра звучит так: гальванометр с большой чувствительностью, значительным сопротивлением, оборудованный табло, на котором отображаются показатели разности потенциалов, или электровозбудительный показатель в вольтах.

Вернуться к оглавлению

Принцип действия вольтметра

Он измеряет разнообразные значения тока, протекающего сквозь прибор. Принцип работы един для всех приборов, а конструкция может быть очень разнообразной.

Схема подключения вольтметра с импульсным стабилизатором.

Некоторые такие приборы устаревшего производства состоят из катушки тоненькой проволоки, она расположена меж концами магнита в форме подковы с железной стрелкой, которая двигается на оси. Ток течет в этой катушке. Намагниченный указатель двигается от силы тока: чем он сильнее, тем значительнее ее отклонение (то есть чем существеннее разница потенциалов концов проволоки катушки).

Некоторые не имеют магнитов, ток проходит через катушку, вбирая внутрь тонкую металлическую трубку, проще говоря, двигает относительно катушки цилиндрик из металла, расположенного на оси.

В приборах, рассчитанных на переменный ток, ток пропускается через специальным способом установленную проволоку, отчего она нагревается, тем самым меняет свой размер, что и отображает индикатор.

При замерах надо учитывать сопротивление при нагреве и вычислять поправку, поэтому конструкция некоторых устройств сделана уже таким образом, чтобы измерять с поправкой.

Вернуться к оглавлению

Подключение вольтметра в цепь: рекомендации

Первое, о чем надо знать: если включить прибор в цепь последовательным способом, он может выйти из строя.

Параллельное подсоединение используется, поскольку оно уменьшает ток.

Схема подключения вольтметра к цепи.

Вольтметр подключается таким способом, чтобы его мощное сопротивление не меняло показатели измерений. При последовательном подсоединении мощность тока в цепи станет минимальной.

Правильно устройство подсоединяется в цепь параллельно ее части: так оно не влияет на течение токов, потому и сопротивление необходимо большое. Не нужно путать вольтметр с амперметром, который включается последовательно, потому что сопротивления в нем должно быть минимум.

Ток, который течет через прибор, намного меньше протекающего по тестируемой области цепи. Внутри его нет влияющих сил. Разность концов клемм одинаковая с напряжением, потому он измеряет его.

Подсоединение прибора выглядит так. Для замеров напряжения, которое есть меж двух выбранных точек в электрической цепи, его просто нужно присоединить к ним так, чтобы такое подсоединение находилось параллельно источнику питания. Вольтметр не оказывает практически никакого влияния на ток, вследствие его пропускания через себя, поскольку создается специально для этого со значительным сопротивлением. Поэтому он не причиняет никаких утрат энергии.

С целью расширить диапазон замеров последовательно к обмотке устройства монтируют дополнительный резистор. В таком случае на измеритель идет лишь часть измеряемого тока, она является пропорциональной сопротивлению прибора. При известном резисторном сопротивлении у вольтметра определяют показатель напряжения.

Такой резистор встраивается внутрь прибора, он одновременно используется с целью уменьшения влияния температур среды на показатели вольтметра. Для этого он изготавливается из материала с низким температурным коэффициентом, его сопротивление меньше такового в катушке, и поэтому общее сопротивление прибора почти не зависит от температуры.

Вернуться к оглавлению

Вольтметр для обычного автомобиля

Измерить ток в автомобильной сети поможет вольтметр. Как подключить его, обязан знать каждый водитель. Для машины с компьютером на борту это не проблема, так как компьютер покажет напряжение бортовой сети, но есть много авто без компьютера, в которых приходится пользоваться вольтметром.

Весь кузов машины является «минусом», поэтому клемма минусового полюса соединяется с ним, то есть в любой его точке это «масса». Плюсовая клемма от вольтметра подсоединяется к плюсу генератора: так сразу узнают напряжение, им производимое, как правило, оно равняется 14 вольт. Подключаемые провода рекомендуют выбирать потолще, это уменьшит погрешности в измерениях. Если в приборе нет предохранителя, его стоит вмонтировать в цепь. Относительно напряжения в бортовой сети напомним, что оно должно быть больше, чем на аккумуляторных клеммах.

При работах с электричеством необходимо придерживаться правил безопасности: не прикасаться к оголенным проводам, использовать резиновые перчатки и другие средства защиты.

Источники: http://ivatv.narod.ru/vvedenie_v_elektroniku/2_09.htm, http://elenergi.ru/podklyuchenie-voltmetrov-k-seti.html, http://moiinstrumenty.ru/izmeritelnye/voltmetr-kak-podklyuchit.html






Комментариев пока нет!

Поделитесь своим мнением