Вольтметры широко используются в промышленности, энергетике, научных лабораториях для контроля напряжения в электрических цепях. Эти незаменимые приборы помогают выявлять неисправности оборудования и предотвращать аварии.
Назначение вольтметра
Вольтметр - это прибор для измерения напряжения или электродвижущей силы (ЭДС) в электрических цепях. Он всегда подключается параллельно к участку цепи, где необходимо провести измерение. Показания вольтметра выводятся в вольтах.
Принцип действия вольтметра основан на законе Ома. Прибор измеряет силу тока, протекающего через его внутреннее сопротивление, и по формуле U = I ∙ R рассчитывает напряжение на входе.
Идеальный вольтметр должен иметь бесконечно большое внутреннее сопротивление, чтобы не оказывать влияния на измеряемую цепь и не вносить погрешностей в результаты замеров.
Однако на практике создать такой прибор невозможно. Поэтому чем выше сопротивление реального вольтметра, тем он точнее.
Устройство вольтметра
Внутри корпуса вольтметра размещены следующие основные узлы:
- Измерительная цепь с резистором большого номинала
- Механизм отсчета показаний (электромагнитный, цифровой дисплей)
- Переключатель пределов измерения
- Источник питания
По исполнению различают вольтметр это электромеханические и электронные:
- Электромеханические — показания отсчитываются по шкале с помощью стрелки.
- Электронные — результат выводится на цифровой дисплей.
Также вольтметры делятся на аналоговые и цифровые. Аналоговые непрерывно измеряют входное напряжение, а цифровые преобразуют его в дискретный числовой код для вывода на индикатор.
Схема вольтметра
Вольтметр подключается параллельно к участку цепи, напряжение на котором надо замерить. Положительный вход соединяется с положительным полюсом, а отрицательный — с отрицательным:
Если перепутать полярность, стрелка прибора отклонится в обратную сторону.
Виды вольтметров
Вольтметры классифицируют по типу измеряемого напряжения:
- Для постоянного тока
- Для переменного тока
- Универсальные
Также бывают специализированные вольтметры, это приборы:
- Селективные
- Фазочувствительные
- Импульсные
Правила безопасного использования
- Перед подключение прибора убедитесь, что цепь обесточена
- Соблюдайте полярность при подключение
- Не превышайте максимально допустимые значения напряжения и тока
- Регулярно проверяйте точность показаний
Для обеспечения метрологических характеристик вольтметра необходимо периодически проводить его поверку и калибровку специальным образом.
Вольтметр своими руками
Собрать простой вольтметр своими руками можно на базе миллиамперметра. Для этого последовательно с ним необходимо включить резистор большого номинала и подключить к источнику постоянного напряжения.
Основные технические характеристики вольтметр это прибора:
- Диапазон измерений
- Погрешность
- Входное сопротивление
- Быстродействие
Расширение диапазона измерений
Для расширения верхней границы диапазона вольтметра используют дополнительные последовательно включаемые резисторы. Они делят входное напряжение пропорционально соотношению сопротивлений, таким образом на сам прибор поступает только часть напряжения.
Аналогичный принцип применяют и для сужения диапазона с помощью делителей напряжения, чтобы измерять малые значения с бóльшей точностью.
Защита от перегрузок
Для исключения выхода вольтметра из строя при случайном превышении максимально допустимого напряжения используют различные методы защиты:
- Предохранители
- Варисторы
- Стабилитроны
- Искрогасящие цепи
Поверка вольтметра
Для поддержания метрологических характеристик прибора в рабочем состоянии периодически проводят его поверку. Суть ее заключается в сравнении показаний вольтметра с эталонным источником напряжения и последующей при необходимости юстировкой.
Неисправности вольтметров
К типичным неполадкам вольтметров относятся:
- Погрешности в показаниях
- Механические повреждения шкалы или стрелки
- Нарушения изоляции измерительной цепи
- Отказ блока питания
Ремонт вольтметров
Несложный ремонт вольтметров можно провести самостоятельно. Например, устранить механические неисправности, заменить предохранители или проверить измерительную цепь.
Однако для настройки и юстировки прибора желательно обращаться в специализированные сервисные центры, чтобы не нарушить его метрологические характеристики.
Хранение и транспортировка
При хранении и транспортировке вольтметров необходимо соблюдать следующие правила:
- Избегать механических воздействий и ударов
- Исключить попадание влаги в корпус
- Не подвергать воздействию сильных магнитных полей
- Хранить при температуре от -20 до +60°С
Утилизация вольтметров
После окончания срока службы вольтметры подлежат специальной утилизации, поскольку содержат опасные материалы и компоненты.
Не выбрасывайте отслужившие приборы в обычные мусорные баки! Сдавайте их в пункты по переработке электронных отходов.
Выбор вольтметра
При выборе вольтметра необходимо учитывать:
- Тип и параметры измеряемой цепи
- Требуемый диапазон измерений
- Погрешность измерений
- Условия эксплуатации
Для точных лабораторных работ лучше подойдет прецизионный стационарный прибор. В полевых условиях удобнее использовать портативный вольтметр.
Правила эксплуатации
Перед измерением убедитесь, что прибор исправен и поверен. Строго соблюдайте допустимые пределы по напряжению и току. Не допускайте механических ударов и падений прибора. Регулярно проводите калибровку вольтметра.
Что касается применения, то вольтметры широко применяются:
- В промышленности для контроля оборудования
- В энергетике для мониторинга сетей
- В лабораториях для исследований
- При ремонте и обслуживании техники
