Меню Рубрики

Установки и приборы для проверки вольтметров

Устройство, назначение и принцип работы вольтметров

Вольтметр — это прибор, который используется для измерения напряжения до 1000 В в сетях постоянного и переменного тока промышленной частоты и применяется в информационно-измерительных системах. Качественный вольтметр имеет чрезвычайно высокое, бесконечное сопротивление. Благодаря большому сопротивлению прибора достигается оптимальная точность измерения.

Прибор предназначен для логической и математической обработки измерений.

Виды вольтметров

Всего существует два вида вольтметров:

Если цифровые приборы характеризуются точностью показаний, то аналоговые (стрелочные) вольтметры могут реагировать на минимальные отклонения параметров, которые не определяются цифровым тестером.

  1. Портативные (или переносные) вольтметры предназначены для проверки (тестирования) напряжения в сети. В большинстве случаев, этот прибор включается в конструкцию тестера. Бывают стрелочные или цифровые приборы, кроме измерения напряжения они измеряют токи нагрузки, температуры, сопротивление цепи и т. д.
  2. Стационарные вольтметры устанавливаются на приборной панели в электрораспределительных щитах. Они предназначены для контроля работы оборудования. Стационарные вольтметры относятся к электромагнитному типу.

Классификация

Приборы отличаются принципом действия, бывают электронные и электромеханические.

По назначению приборы бывают импульсные, измеряющие сеть переменного и постоянного тока.

Как подключить вольтметр

Вольтметр включается в цепь параллельно источнику напряжения и нагрузке. Это делается, чтобы высокое сопротивление, которое используется в приборе, не оказывало влияния на показания. Ток, протекающий через прибор, должен быть минимальным.

Рис. №1. Схема подключения вольтметра в сеть.

Технические характеристики вольтметра

Вольтметр может нормально функционировать при температуре воздуха, не превышающей 25–30 ºС и относительной влажности до 80 % при атмосферном давлении 630–800 мм ртутного столба. Напряжение 220 В (частота до 400 Гц), частота сети 50 Гц. На измерение значительное влияние оказывает форма кривой напряжения питающей сети — синусоида, имеющая коэффициент гармоник max 5 %.

Возможности прибора оцениваются c помощью следующих показателей:

  1. Сопротивление.
  2. Предельные границы напряжения переменной цепи.
  3. Диапазон измеряемых величин напряжения.
  4. Класс точности измерений.

Принцип действия прибора

Основа работы вольтметра — метод аналогово-цифрового преобразования. Так, преобразователи, установленные в конструкции прибора В7-35, измеряют величину напряжения переменного и постоянного тока (а также сопротивление, силу тока), преобразуя измеряемую величину в нормализованное напряжение, а затем с использованием АЦП в цифровой код.

Функциональная схема цифрового тестера работает с использованием 4 преобразователей:

  1. Масштабирующий преобразователь.
  2. Преобразователь силы переменного и постоянного тока в напряжение.
  3. Низкочастотный прибор, который преобразует напряжение переменного тока в постоянный.
  4. Преобразователь сопротивления в напряжение.

Рис. №2. Схема цифрового вольтметра

Вольтметр переменного тока

Электронные широкополосные вольтметры, которые используются в сетях переменного тока, имеют конструктивные особенности и свойственную лишь им градуировку. Воздействие на измеряемую цепь зависит от входных параметров: входного активного сопротивления (Rв) (при этом оно должно быть наиболее высоким), емкости на входе (Cв) (она должна быть минимальной) и индуктивности (Lпр) (вместе с емкостью создается последовательный колебательный контур, который отличается своей резонансной частотой).

Рис. №3. Схема подключения вольтметра

Измерение сопротивления

Низкоомный вольтметр с сопротивлением max 15 Ом годится для измерения сопротивлений, которое выполняется с помощью формулы:

В формуле используется сопротивление Rв (вольтметра), и 1 и 2 показания прибора, точность измерения при этом не обязательно соответствует действительности, потому что замер не учитывает внутреннего сопротивления. Более точного результата можно достичь при использовании формулы:

Rx = (Rв + r ) * (U1/U2 — 1), где r — внутреннее сопротивление.

При замере каждое следующее сопротивление должно быть большим и выполняться с записью каждого замера.

Чтобы узнать, какое напряжение показывает прибор, необходимо руководствоваться шкалой вольтметра и ценой деления. Она определяется по максимальному пределу замеряемого значения, разделенного на количество делений шкалы.

источник

Характеристики и принцип работы электронного вольтметра

Необходимость в использовании вольтметра, прибора для измерения напряжения, возникает не только у профессиональных электриков. Практически все домашние мастера, автовладельцы и тем более радиолюбители активно применяют этот девайс. С его помощью можно определить наличие напряжения в бытовой электросети, проверить заряд АКБ автомобиля и т. д. Сегодня в продаже встречаются не только электромеханические приборы, но и электронные вольтметры.

Читайте также:  Плата собственниками за установку прибора учета

Классификация приборов

Вольтметр представляет собой устройство, которое используется в электрике наряду с амперметром или омметром. Прибор можно подсоединять напрямую к источнику электроэнергии или параллельно нагрузке. Уже по одному названию прибора даже начинающий домашний мастер сможет точно сказать, для чего нужен вольтметр. Для классификации этих устройств используется многоступенчатая система.

В соответствии с назначением

Если на корпусе измерителя имеется маркировка В2, то он предназначен для использования в электроцепях постоянного тока. Также есть устройства для измерения переменного напряжения, обозначаемые В3.

Типов вольтметров в соответствии с назначением:

  1. Фазовые. Предназначены для определения показателей квадратурных составляющих основной гармоники электрического тока и маркируются — В5.
  2. Универсальные — маркировка В7. Позволяют снимать показания в любых электрических цепях. Многие модели комплектуются набором шунтов для обеспечения безопасного подсоединения.
  3. Импульсные — В4. Эти измерители нашли широкое применение благодаря своим функциональным возможностям. С их помощью можно обнаружить импульсные помехи в электросети.
  4. Измерители селективного поиска частот. Эти приборы имеют самые большие габариты и позволяют обрабатывать сложные сигналы, выделяя из них гармонические элементы. Часто они могут выглядеть как радиоприемники.

Все эти виды вольтметров широко используются в быту или промышленности.

По внешним признакам

Измерители напряжения можно разделить на три большие группы. Среди них наибольшими габаритами обладают стационарные.

Они предназначены для постоянного мониторинга показателей электрических сетей. Это бывает необходимо для поддержания бесперебойной работы различного оборудования. Эти устройства отличаются высокой чувствительностью и точностью измерений.

Приборы, которые монтируются в электрошкафах, называются щитовыми. В сравнении со стационарными, они имеют меньшие размеры. Переносные (автономные) измерители благодаря небольшому весу и габаритам максимально удобны в транспортировке, поэтому они получили широкое распространение в быту. Также эти измерители оснащены щупами для быстрого снятия показаний.

Диапазон и способ измерения

Необязательно быть профессиональным электриком, чтобы знать, в чем измеряется напряжение. Основной единицей является Вольт (В). Однако в электроцепях напряжение может быть различным.

Все измерители напряжения можно разделить на несколько групп в соответствии с диапазоном снимаемых значений:

  1. микровольтметры — позволяют измерять миллионные доли вольта;
  2. милливольтметры — способны фиксировать тысячные доли единицы измерения напряжения;
  3. киловольтметры — предназначены для определения большого напряжения, измеряемого в кВ.

Измерители могут быть электромеханическими (стрелочными), а также электронными (цифровыми). Устройства первого типа оснащены цифровой шкалой и стрелкой, закрепленной на раме с обмоткой. Они обладают определенной чувствительностью. Это коэффициент зависимости между фактическим электронапряжением в цепи и углом поворота стрелки.

Устройство вольтметра электронного типа предполагает наличие дисплея для отображения снятых показаний.

Кроме этого, в конструкции предусмотрена специальная микросхема, задача которой заключается в преобразовании аналогового сигнала в цифровой. Эти измерители обладают высокой чувствительностью и надежностью, поэтому их стоимость выше электромеханических аналогов.

Принцип работы

Первыми были созданы измерители электромеханического типа. В их работе используется магнитоэлектрический принцип. Постоянный магнит закреплен неподвижно, а между его полюсами установлен стальной сердечник. Монтаж этого элемента конструкции выполняется так, чтобы в кольцеобразном воздушном зазоре могло формироваться постоянное электромагнитное поле.

В зазор на полуосях установлена рамка, изготовленная из алюминия. Она способна свободно перемещаться. На рамке также есть катушка из тонкой проволоки. Указательная стрелка прибора крепится с помощью пружин к рамке. Как только через прибор начинает проходить электроток, в обмотке возникает электромагнитное поле. Рамка вступает с ним во взаимодействие и отклоняется вместе со стрелкой на расстояние, соответствующее величине напряжения.

Читайте также:  Установка узлов учета взлет

Конструкция измерителя также содержит индукционный демпфер — пластинку из алюминия, закрепленную на раме со стрелкой. В соответствии с правилом Ленца, вихревые токи, возникающие в демпфере, вступают во взаимодействие с породившим их магнитным полем и замедляют колебания указателя прибора. Чтобы добиться необходимой точности измерения, прибор во время работы не должен подвергаться воздействию силы тяжести.

Для решения поставленной задачи подвижная часть измерителя оснащается системой грузиков, передвигающихся на стержнях. Кроме этого, для обеспечения точного измерения необходимо снизить силу трения стальных наконечников. Это достигается благодаря использованию специальных износостойких сталей. Изготовленные из них детали подвергаются полировке.

Перед началом измерения пользователю необходимо установить указательную стрелку в нулевое положение.

Для этого в конструкции прибора предусмотрен специальный корректировочный винт, соединенный с пружиной. Это классическая конструкция, но сегодня встречаются приборы, содержащие магниты разной формы. При этом в некоторых конструкциях магнит является подвижным.

Основные характеристики

Чем выше показатель внутреннего сопротивления прибора, тем меньшее влияние он оказывает на работу измеряемой электроцепи. Измерители с высоким выходным сопротивлением являются более точными. При выборе вольтметра необходимо обратить внимание на его характеристики. Среди них наиболее важными являются следующие:

  1. диапазон измерения;
  2. внутреннее сопротивление;
  3. диапазон частот переменного тока;
  4. погрешность измерений.

Диапазон измерений прибора подбирается в зависимости от того, с какими величинами планируется работать. Большинство моделей способны измерять напряжение с показателем от нескольких десятков милливольт до сотен киловольт. Также важной характеристикой является и погрешность.

Этот показатель определяется изготовителем с помощью специальных тестов. Познакомиться с характеристиками прибора можно в инструкции по его эксплуатации.

Правила использования

Прибор должен подсоединяться к цепи параллельно. Следует убедиться, что он имеет диапазон измерений, соответствующий предполагаемому. Среди других правил грамотной эксплуатации можно выделить:

  1. необходимо соблюдать полярность;
  2. для измерения напряжения на источнике питания прибор подключается непосредственно к его клеммам;
  3. не допускается проверять высоковольтные участки цепи вольтметрами, не рассчитанными на большое напряжение;
  4. при использовании универсального измерителя предварительно следует выбрать нужный режим работы.

При выборе прибора пользователям стоит ориентироваться на собственный бюджет и поставленные задачи. Чтобы приобретенный прибор служил многие годы, следует соблюдать все правила эксплуатации.

источник

Привести схемы поверки амперметра и вольтметра. Объяснить порядок и особенности поверки упомянутых приборов

Ответ:1. Поверка вольтметра на переменном токе:

Для поверки вольтметра необходимо поверяемый и образцовый вольтметры соединить параллельно. Реостаты для регулировки напряжения целесообразно включить по схеме (Рис.1).

Для удобства регулировки сопротивление одного из реостатов должно быть в 10 раз больше сопротивления другого. Напряжение сети должно быть выше верхнего предела измерения прибора. Регулировка производится автотрансформатором и реостатом. Результаты испытаний должны быть занесены в табл.1. Погрешность прибора определяется для установления соответствия приборов данному классу.

По наибольшим значениям абсолютных погрешностей прибора определяются значения относительных и приведенных погрешностей. Поправками пользуются тогда, когда хотят произвести особо тщательные измерения, в этих случаях показания прибора исправляются путем введения поправок. Определение поправок к приборам классов 1,0 — 4,0 в лабораторной работе носит учебный характер. Проведя испытания, нужно построить график абсолютных погрешностей и поправок. По оси абсцисс откладываются значения измеряемой величины, оси ординат — погрешности или поправки. В конце испытания необходимо определить время успокоения прибора. Для этого, регулируя напряжение, устанавливают стрелку на отметку, лежащую возможно ближе к геометрической середине шкалы прибора. Определяют, чему равен 1% шкалы прибора, мысленно отмечают на шкале точку, лежащую на расстоянии 0,5% длины шкалы по обе стороны от отметки, на которую установлена стрелка прибора. Не изменяя положения ранее установленных реостатов, рубильником включают напряжение, питающее схему, и запускают секундомер. Когда стрелка испытуемого прибора начинает колебаться в пределах, мысленно отмеченных на шкале точек, секундомер останавливают. Время, отмеченное секундомером, равно времени успокоения прибора. За действительное значение времени успокоения прибора принимается среднее арифметическое из трех результатов.

Читайте также:  Отсутствие технической возможности установки приборов учета электроэнергии

2. Поверка вольтметра на постоянном токе и повышенных частотах

Для поверки вольтметра собирается схема по Рис.2. Испытание вольтметра на постоянном токе частотой 50 Гц производится в той же последовательности, что и на переменном токе. Обработка результатов та же, что и при поверке на переменном токе. Кроме поверки на промышленной частоте необходимо определить влияние изменения частоты на показания вольтметра (в электроизмерительной лаборатории испытанию подвергается электромагнитный вольтметр). Для этого собирается схема (Рис.3). Предварительная частота генератора устанавливается 50 Гц. Затем с помощью регулятора напряжения на генераторе следует установить стрелку испытуемого прибора на отметку 10 В и взять отсчет по образцовому прибору (по условиям учебной работы студентам предлагается определить погрешность только по одной (двум) точкам шкалы). Затем нужно провести испытания на частотах 200, 400, 600, 800, 1000, 5000, 15000 Гц и результаты занести в таблицу 2.

Примечание: 1. Дополнительная абсолютная погрешность  A = Vfx — V’o ;

Vfx — показания поверяемого вольтметра;

V’o — показания образцового вольтметра.2. Дополнительная приведенная погрешность Uн — верхний предел поверяемого вольтметра. Дополнительная абсолютная погрешность от изменения частоты находится как разность показаний поверяемого прибора при данной частоте.

По результатам поверки следует построить график дополнительной приведенной погрешности, откладывая на оси абсцисс частоту, а по оси ординат — приведенную погрешность.

3. Поверка амперметра на постоянном токе

Для поверки амперметра необходимо, чтобы через испытуемый и образцовый приборы проходил один и тот же ток (Рис.4). Перед включением схемы ползунок ставится в положение, соответствующее максимально введенному сопротивлению, а ползунок автотрансформатора — в положение, при котором на схему подается минимальное напряжение. Регулировка производится автотрансформатором и реостатом (включение реостата необходимо из-за малых сопротивлений амперметров).

Порядок выполнения работы

4. Поверка вольтметра на переменном токе

1.Собрать схему (Рис.1). 2. После проверки схемы преподавателем включить схему и поверить прибор при возрастающем и убывающем напряжении. 3. Записать результаты в таблицу и вычислить значения в каждой поверяемой точке. а)абсолютных погрешностей при увеличении и уменьшении показаний; б)наибольшей относительной погрешности; в)наибольшей приведенной погрешности; г)средней поправки. Определить, требованиям какого класса удовлетворяют результаты поверки прибора. 4. Построить графики абсолютных и относительных погрешностей поправок для возрастающего и убывающего напряжения. 5. Определить время успокоения прибора.

5. Поверка вольтметра на постоянном токе

1. Собрать схему (Рис.2). 2. После проверки схемы преподавателем включить схему и поверить вольтметр на постоянном токе в той же последовательности, что и испытание на переменном токе. Обработка результатов такая же, как и при поверке на постоянном токе.

6. Поверка вольтметра на повышенных частотах

1. Собрать схему (Рис.3). 2. Проверить прибор в двух точках шкалы при частотах 50, 100, 200, 400, 800, 1600, 3200, 6400 , 12800, 25000 Гц. 3. Построить график зависимости дополнительной приведенной погрешности от частоты.

7. Поверка амперметра на постоянном токе

1. Собрать схему (Рис.4). 2. Задание такое же, что и для пункта А, за исключением подпункта 5.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 9252 — | 7836 — или читать все.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector