Voltmetr je elektrický měřicí přístroj, který se používá k měření emf v elektrických obvodech nebo napětí.
Jednotkou měření jsou volty.
Maximální napětí naměřené voltmetrem je přibližná hodnota.
Předpokládá se, že voltmetr vynalezl fyzik Michael Faraday v roce 1830.
Aby bylo možné pracovat s voltmetrem, musí být připojen k části uzavřeného elektrického obvodu pomocí svorek, paralelně se zdrojem elektrické energie nebo zátěže.
Podle účelu jsou voltmetry rozděleny takto:
- konstantní tlak;
- střídavé napětí;
- impuls;
- fáze;
- selektivní;
- univerzální.
Voltmetry DC napětí se používají ve stejnosměrných sítích a obvykle se používají k testování zařízení nebo elektroinstalace.
Voltmetry střídavé napětíPoužívám se v sítích se střídavým proudem. Ve skutečnosti je zařízení podobné stejnosměrnému voltmetru, ale má systém pro převod elektrických parametrů. Zařízení převádí parametry z proměnných na konstanty a na výstupu je signál zesílen.
Puls voltmetry jsou navrženy tak, aby snímaly krátké pulzní napětí za účelem nalezení pulzního šumu. Taková zařízení se používají při testování elektrického vedení automobilů a mikroobvodů.
Fáze voltmetry jsou navrženy pro měření kvadraturních složek první harmonické. Tato zařízení nejsou pro svou zbytečnost prakticky žádaná. (Například jednofázový voltmetr – slouží k záznamu napětí).
selektivní Voltmetry mohou izolovat harmonické složky komplexních signálů. Konstrukce takového zařízení je podobná jako u rádiových přijímačů, které zachycují frekvence signálu.
Univerzální voltmetry jsou multifunkční, používají se k měření napětí v jakýchkoli elektrických sítích.
Stejnosměrný voltmetr má značky polarity. Je nutné připojit pólovou svorku voltmetru k hornímu potenciálnímu bodu a svorku záporného pólu k dolnímu potenciálnímu bodu.
Pokud je voltmetr rozpojený, zobrazí hodnotu EMF, pokud je zavřený, zařízení ukazuje pokles napětí na vnějším odporu.
Ideálním voltmetrem neprotéká žádný proud, protože má nekonečně velký vnitřní odpor.
Zařízení a princip činnosti
Nejjednodušší voltmetr se stejně jako ampérmetr skládá ze tří bloků: elektromechanického převodníku (ELMP), měřicího mechanismu (MM) a mechanismu ukazatele (SM).
Elektromechanický měnič je určen k přeměně energie magnetického pole na mechanickou energii.
Měřicí mechanismus se skládá z pevných a pohyblivých částí. Síla proudu, působící na tento mechanismus, vytváří krouticí moment, který působí na pohyblivou část. Tento mechanismus je vychýlen o úhel rovný elektrickým a mechanickým silám. Tyto síly jsou úměrné. Data jsou přenášena do mechanismu ukazatele, který zobrazuje počet voltů v číslech.
Voltmetr může také obsahovat zesilovače. V tomto případě se zařízení bude nazývat elektronické. Toto zařízení se liší tím, že vstupní zařízení pomáhá udržovat vysoký odpor (Ohm) voltmetru a zvyšuje limit měření směrem nahoru. Dále přichází zesilovač stejnosměrného proudu, který zvyšuje hodnotu signálu na hodnoty potřebné pro přesné měření.
Zde je schéma voltmetru. Abychom změřili napětí, musíme zapnout zdroj, připojit tam spínač (pro uzavření nebo otevření) obvodu a provést experiment pomocí stojanu.
Tyč je měřící zařízení používané pro nivelaci.
Vlastnosti a specifikace
Na síťových diagramech jsou voltmetry označeny latinským písmenem „V“ vepsaným do kruhu. Na ruských diagramech může být označení písmeno „B“. Označení může za písmenem obsahovat i číslici, která charakterizuje typ a konkrétní použití zařízení. Vypadá to takto:
- „B2“ – voltmetr pro stejnosměrný proud;
- „B3“ – voltmetr pro střídavý proud;
- „B4“ – voltmetr pro pulzní proud;
- „B5“ – fázově citlivý voltmetr;
- „B6“ – selektivní voltmetr;
- „V7“ je univerzální voltmetr.
Všechny voltmetry mají společná výkonnostní kritéria:
- Rozsah měření. Omezuje se na nejmenší a největší indikátor, který může zařízení měřit (rozsah od milivoltů po kilovolty).
- Přesnost měření. Záleží na vnitřním odporu. Moderní nové voltmetry mají malé chyby měření.
- Frekvenční rozsah. Zobrazuje citlivost zařízení na signály s různými frekvencemi.
- Teplota. Určuje indikátor, při kterém má zařízení minimální chybu měření.
- Vnitřní odpor (impedance). Čím vyšší parametr odporu, tím přesnější bude voltmetr z hlediska měření.
Některé charakteristiky voltmetru lze zjistit pomocí stupnice číselníkového voltmetru.
Klasifikace a vlastnosti voltmetrů
Voltmetry mají různé klasifikace. Sdílí:
- podle principu jednání;
- podle jmenování;
- podle designu a způsobu aplikace.
Podle principu činnosti jsou voltmetry elektromechanické (elektromagnetické, magnetoelektrické, elektrostatické, elektrodynamické, termoelektrické) a elektronické (analogové a digitální).
Podle účelu, jak je popsáno výše, se voltmetry dělí na přístroje pro měření stejnosměrného proudu, střídavého proudu, pulzní, fázové, selektivní a univerzální.
Voltmetry jsou konstrukčně namontované na panelu, přenosné a stacionární.
Normální provoz voltmetru je možný při teplotě vzduchu nepřesahující 25–30 °C při atmosférickém tlaku 630–800 mm Hg s relativní vlhkostí vzduchu do 80 %. Frekvence napájecího obvodu by měla být 50 Hz a s napětím 200 V (kmitočet do 400 Hz).
Zkoušeli jste někdy nafukovat balónky s časem? Jeden se nafoukne rychle, zatímco druhý se za stejnou dobu nafoukne mnohem méně. Bezpochyby první dělá více práce než druhý.
Totéž se děje se zdroji napětí. Aby byl zajištěn pohyb částic ve vodiči, musí být provedena práce. A tuto práci dělá zdroj. Provoz zdroje je charakterizován napětím. Čím je větší, tím více práce zdroj vykoná, tím jasněji bude žárovka v obvodu hořet (za jiných stejných podmínek).
Napětí se rovná poměru práce elektrického pole k pohybu náboje
na množství náboje pohybujícího se v části okruhu.
(1) volt se rovná elektrickému napětí v části obvodu, kde při protékání náboje rovného (1) C je vykonána práce rovna (1) J: (1) V (= 1) J/1 C.
Každý viděl nápis „(220) V“ na domácích spotřebičích. To znamená, že se na části obvodu (220) J pracuje, aby se posunula vsázka (1) C.
Všechny voltmetry jsou označeny latinským písmenem (V), které je naneseno na číselníku přístroje a je použito ve schematickém znázornění zařízení.
Hlavními prvky voltmetru jsou tělo, stupnice, ukazatel a svorky. Svorky jsou obvykle označeny plus nebo minus a pro přehlednost jsou zvýrazněny různými barvami: červená pro plus, černá (modrá) pro mínus. To bylo provedeno za účelem vědomého správného připojení svorek zařízení k odpovídajícím vodičům připojeným ke zdroji.
Na rozdíl od ampérmetru, který je zapojen do otevřeného obvodu sériově, je voltmetr zapojen do obvodu paralelně.
Je lepší začít sestavovat elektrický obvod se všemi prvky kromě voltmetru a připojit jej na samém konci.
Pokud je zařízení určeno pro obvody střídavého proudu, je obvyklé zobrazovat na číselníku vlnovku. Pokud je zařízení určeno pro stejnosměrné obvody, pak bude vedení rovné.
Můžete věnovat pozornost svorkám zařízení. Pokud je vyznačena polarita („(+)“ a „(-)“), jedná se o zařízení pro měření stejnosměrného napětí.
Někdy se používají písmena (AC/DC). Přeloženo z angličtiny (AC) (střídavý proud) je střídavý proud a (DC) (stejnosměrný proud) je stejnosměrný proud.
K střídavému obvodu je připojen voltmetr pro měření střídavého proudu. Nemá žádnou polaritu.
Co se stane s člověkem, který se ocitne vedle spadlého obnaženého kabelu vysokého napětí?
Vzhledem k tomu, že země je vodičem elektrického proudu, může kolem spadlého nechráněného kabelu, který je pod napětím, vznikat nebezpečné skokové napětí.
Když se dostanete pod i malé skokové napětí, dochází k mimovolním křečovitým kontrakcím svalů nohou. Obvykle se člověku v takové situaci podaří včas opustit nebezpečnou zónu.
Nemůžete však odtud vyběhnout velkými kroky, to jen zvýší krokové napětí! Musíte jít ven rychle, ale s velmi malými krůčky nebo poskoky na jedné noze!
