Как подключить вольтметр дома

Как подключить в цепь вольтметр?

Устройство и принцип действия

Вольтметр используют не только на уроках физики при изучении закона Ома и умения легко и быстро узнать значение напряжения при проведении лабораторных работ, но и зачастую он необходим в домашних условиях автомобилистам, радиолюбителям и т.д. Вольтметром можно определить есть ли напряжение в сети, настроить какую-либо радиоконструкцию, измерить количество вольт в батарее аккумулятора.

Основными элементами вольтметра являются: корпус, стрелка, шкала и клеммы. На клеммах обычно ставится знак «+» или «-«, либо пометка делается цветом.

Классификаций вольтметров несколько. По принципу действия они бывают электронные и электромеханические, по назначению — импульсные, для сети постоянного и переменного токов, универсальные. Существует разделение их по способу применения, а также по типу конструкции они могут быть стационарные и переносные.

Во всех учебниках, методичках и всех других документах вольтметр обозначается кружком с латинской буквой V внутри – это обозначение принято по единой системе документации.

Электрическая цепь – это очень многогранное понятие, поэтому ответ о подключении не может быть однозначным. Подключение вольтметра необходимо осуществлять строго параллельно, участку, где происходит измерение, и это важно, поскольку в противном случае он выдаст в качестве результата не напряжение, а электродвижущую силу. В идеале, если вы хотите получить максимально точные показания, то у вольтметров должно быть большое сопротивление.

Как же устроен этот прибор? Стрелка элетромеханического вольтметра расположена на рамке между полюсами постоянного магнита, и когда ток начинает проходить через эту рамку стрелка отклоняется на некоторый угол, по которому можно дать оценку имеющегося напряжения.

Электронные вольтметры делятся на цифровые и аналоговые. В первых — измеряемый показатель отображается на дисплее, а во вторых в работу вступают стрелка и шкала. Аналоговые вольтметры преобразовывают напряжение из переменного в постоянное, и при его усилении поступает сигнал на детектор, который воздействует на стрелку и отклоняет ее на определенный угол.

Конечно, цифровые приборы гораздо точнее, чем аналоговые, поскольку устройство внутри цифрового вольтметра имеет более сложную структуру.

Рассмотрим также универсальные вольтметры. Они широко используются во многих сферах: для различных научных экспериментов, в лабораториях, в производстве и пр. У них есть масса возможностей, чтобы суметь определить напряжение в любом виде — в аналоговом, в цифровом в различных цепях и в различных условиях.

Переносные вольтметры очень компактны, удобны, и, кроме того, являются высокоточными, что, кстати, и отличает их от стационарных. Стационарные являются более дорогостоящими, располагаются в специальных корпусах, но, так же как и переносные, отличаются точностью измерений, что позволяет использовать их на многих производствах, лабораториях и т.д.

Общие рекомендации по подключению

Чтобы понять как подключить вольтметр, достаточно усвоить основное правило. Подключение вольтметра должно быть строго параллельным (не последовательным), и только так, иначе он покажет либо совершенно не те значения, либо вовсе выйдет из строя.

При параллельном соединении сила тока, которая действует на сам прибор, уменьшается, но сопротивление остается неизменно большим.

Надо сказать, что при подключении амперметра, все нужно делать наоборот, поэтому важно не перепутать амперметр с вольтметром.

Прежде чем начать измерения нужно дать оценку ситуации — подходит ли для этих измерений выбранный прибор. Для начала нужно выявить максимальную величину показаний для вольтметра. Кроме того, нужно определить в каких именно единицах будет показывать прибор (это могут быть не только вольты, но и милливольты или микровольты). Если не обратить должного внимания на этот момент, то прибор может просто напросто выйти из строя, ведь может случиться так, что показатели будут во много раз превышать допустимые значения.

Подключение вольтметра выглядит примерно так: прибор нужно присоединить к двум точкам. Между ними нужно произвести замер напряжения, таким образом, чтобы подсоединение было параллельно источнику питания. Если необходимо увеличить диапазон производимых измерений, то можно установить дополнительный резистор на обмотку устройства. Если это сделать, то на вольтметр пойдет измеряемого тока, и она будет пропорциональна сопротивлению. И при известном показателе сопротивления резистора легко определим напряжение.

Этот дополнительный резистор нужно установить внутрь прибора и это применяется еще и для того, чтобы уменьшить влияние температуры окружающей среды на значения, которые выдаст вольтметр. По этой причине материал, из которого он изготовлен должен иметь низкий температурный коэффициент. Его сопротивление меньше сопротивления в катушке, вследствие чего общее сопротивление прибора совершенно не зависит от температуры.

Схема подключения вольтметра

Схема подключения вольтметра стала понятна из предыдущего раздела, где указывалось основное правило для подключения, но, будет не лишним повториться, что подключение в цепь должно быть выполнено так, чтобы прибор был расположен напротив источника питания. При этом нужно не забыть, что сопротивление должно быть большое, на течение токов это влиять не будет.

При любых работах, связанных с электричеством, не стоит забывать об элементарных правилах безопасности, которые гласят о том, что ни в коем случае нельзя прикасаться к оголенным проводам руками, необходимо обязательно использовать средства защиты.

ПОДХОДЯЩИЕ ТОВАРЫ

Цифровой вольтметр UNI-T UT18C 1202 грн Купить в 1 клик Код 25306 в магазине
Цифровой вольтметр UNI-T UT-18D 1428 грн Купить в 1 клик Код 24932 в наличии
Цифровой вольтметр UNI-T UT18B 1025 грн Купить в 1 клик Код 25305 под заказ
Цифровой вольтметр UNI-T UT18A 892 грн Купить в 1 клик Код 25304 под заказ
Вольтметр UNI-T UT 632 (милливольтметр) 6991 грн Купить в 1 клик Код 274 под заказ

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:

Читать еще: Как подключить оптоволокно в свой дом

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 — 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.

Вольтметр постоянного тока — это измерительный прибор, который используется для измерения напряжения постоянного тока в любых двух точках электрической цепи. Если мы поместим резистор последовательно с гальванометром с подвижной катушкой с постоянными магнитами (PMMC), то вся комбинация вместе будет действовать как вольтметр постоянного тока .

Последовательное сопротивление, которое используется в вольтметре постоянного тока, также называется последовательным множителем или просто множителем. Это в основном ограничивает количество тока, протекающего через гальванометр, чтобы предотвратить превышение током измерителя значения полной шкалы отклонения. Принципиальная схема вольтметра постоянного тока показана на рисунке ниже.

Мы должны поместить этот вольтметр постоянного тока через две точки электрической цепи, где должно измеряться напряжение постоянного тока.

Примените KVL вокруг петли вышеупомянутой цепи.

V−ImRse−ImRm=0 (уравнение 1)

RightarrowRse= fracVIm−Rm (уравнение 2)

Rse — сопротивление множителя серии

V — измеряемое постоянное напряжение полного диапазона

Im — ток отклонения полной шкалы

Rm — внутреннее сопротивление гальванометра

Отношение измеряемого постоянного напряжения полного диапазона, V и падения напряжения постоянного тока на гальванометре, Vm, известно как множитель , м. Математически это можно представить как

m= fracVVm (уравнение 3)

Из уравнения 1 мы получим следующее уравнение для измеряемого постоянного напряжения полного диапазона , V.

V=ImRse+ImRm (уравнение 4)

Падение постоянного напряжения на гальванометре, Vm, является произведением тока отклонения полной шкалы, Im и внутреннего сопротивления гальванометра, Rm. Математически это можно записать как

Vm=ImRm (уравнение 5)

Заменить , уравнение 4 и уравнение 5 в уравнении 3.

Rse=Rm left(m−1 right) (Уравнение 6)

Мы можем найти значение сопротивления последовательного множителя , используя либо Уравнение 2, либо Уравнение 6 на основе доступных данных.

Многодиапазонный вольтметр постоянного тока

В предыдущем разделе мы обсуждали вольтметр постоянного тока, который получается путем последовательного размещения умножительного резистора с гальванометром PMMC. Этот вольтметр постоянного тока можно использовать для измерения определенного диапазона напряжений постоянного тока.

Если мы хотим использовать вольтметр постоянного тока для измерения напряжений постоянного тока в нескольких диапазонах , то вместо резистора с одним множителем мы должны использовать несколько параллельных умножительных резисторов, и вся эта комбинация резисторов включена последовательно с гальванометром PMMC. Принципиальная схема многодиапазонного вольтметра постоянного тока показана на рисунке ниже.

Мы должны поместить этот многодиапазонный вольтметр постоянного тока через две точки электрической цепи, где должно измеряться напряжение постоянного тока требуемого диапазона. Мы можем выбрать желаемый диапазон напряжений, подключив переключатель s к соответствующему резистору умножителя.

Пусть m1,m2,m2 и m4 являются множителями множителя вольтметра постоянного тока, когда мы рассматриваем измеряемые напряжения постоянного тока полного диапазона как, V1,V2,V3 и V4 соответственно. Ниже приведены формулы, соответствующие каждому множителю.

В вышеприведенной схеме есть четыре последовательных умножающих резистора , Rse1,Rse2,Rse3 и Rse4. Ниже приведены формулы, соответствующие этим четырем резисторам.

Как правильно подключить вольтметр

При проведении работ с электричеством иногда возникает необходимость провести измерение напряжения. Это можно сделать с помощью вольтметра. Чтобы получить точные данные, необходимо знать, как подключить вольтметр правильно.

Типы вольтметров

Существуют электромеханические и электронные устройства. Каждое из них имеет свои особенности. Общим является то, что при измерении напряжения не используется последовательное подключение таких приборов в цепь. На схеме вольтметр обозначается кружком с буквой «V» внутри него.

Электромеханические устройства

Существуют приборы для определения напряжения для постоянного тока и переменного. Их работа основана на применении магнитоэлектрического принципа. Прибор состоит из постоянного магнита и стального сердечника. Стрелка крепится к рамке, на которую намотан тонкий провод. Когда через него проходит ток, возникает электромагнитное поле, отклоняющее стрелку.

Угол поворота рамки соответствует разнице потенциалов на клеммах. Чтобы уменьшить колебания стрелки в приборе применяется компенсатор. Это может быть индукционный или воздушный демпфер, система противовесов и др. Подобные элементы способствуют повышению точности результата измерения и компенсируют влияние силы тяжести на стрелку.

Электронные приборы

Такие устройства бывают двух видов — аналоговые и цифровые. В первом случае в схеме присутствует преобразователь измеряемой величины в угол поворота стрелки. Когда аналоговый вольтметр включается в электрическую цепь, то происходит преобразование переменного напряжения в постоянное. Сигнал поступает на детектор. Он воздействует на стрелку и та отклоняется на определенный угол.

Цифровые приборы по сравнению с аналоговыми являются более точными, поэтому последние в настоящее время практически не используются. У цифрового вольтметра есть дисплей и преобразователь, с помощью которых измеряемый параметр приобретает цифровой вид. На табло устройства, включенного в сеть с постоянным током, отображается полярность подключения. Точность показаний при измерении напряжения цифровым вольтметром во многом зависит от качества работы преобразователя.

Читать еще: Как установить и подключить унитаз в частном доме

Особенности применения вольтметров в различных случаях

Чтобы получить точное значение напряжения, нужно правильно включить измерительный прибор. Соединение должно быть только параллельным. При этом важно соблюдать полярность. Её можно определить по схеме, где указано, как правильно подключить измерительные приборы. Теоретически идеальный вольтметр будет максимально точным при очень большом внутреннем сопротивлении. В таком случае через него будет проходить минимальный ток.

В реальной ситуации это условие не соблюдается, поэтому измерение производится с учётом предполагаемой величины напряжения. В данном случае требуется установить переключатель вольтметра в соответствии с нужным диапазоном.

Выбор вольтметра для измерения постоянного напряжения зависит от величины последнего:

Если напряжение не превышает 1 милливольта, то используют аппараты со встроенным усилителем.
До 1000 вольт можно применять обычные измерительные приборы разных видов.
Если нужно проверить этот параметр на высоковольтном участке, то необходимо использовать специальные электростатические приборы, предназначенные для работы в электросетях с напряжением свыше 1000 В.

Чтобы увеличить предел измерения, можно применять последовательное соединение добавочного сопротивления с прибором. В этом случае наблюдается прямо пропорциональная зависимость, то есть, чтобы увеличить предел измерения в N раз, следует сопротивление также увеличить в N раз.

Тип вольтметра для сети с переменным током выбирается в зависимости от значения напряжения и частоты тока:

Для измерения разности потенциалов менее 1 В подключается вольтметр с усилителем.
Напряжение до 1 кВ и до 10 кГц в электрической цепи измеряется с помощью обычных приборов.
При измерении высокочастотного переменного напряжения используются электростатические и термоэлектрические аппараты.

При измерении переменного напряжения прибор отображает значение, указанное на схеме. Оно примерно в 1.7 раз меньше амплитудного. Если используется правильная схема подключения, вольтметр будет показывать максимально точное значение. При проведении измерений в электросетях с переменным током в качестве добавочного сопротивления можно применять как резисторы, так и трансформаторы напряжения.

Правила подключения вольтметра

Перед тем как приступать к определению напряжения в электросети, следует сделать правильный выбор типа вольтметра с учетом особенностей использования различных моделей. Необходимо также учитывать ряд параметров:

Внутреннее сопротивление измерительного прибора. Чем оно выше, тем точнее результат измерений. Определить эту характеристику поможет схема применяемого вольтметра. На практике важно, чтобы его рабочий диапазон был больше, чем значение измеряемого параметра. На приборе должно быть соответствующее обозначение.
Диапазон напряжений, который подлежит измерению. Обычно подключение вольтметра происходит после выбора необходимого варианта. Измерение очень малых или больших напряжений осуществляется с помощью специальных устройств — усилителей или трансформаторов.
Если нужно узнать величину переменного напряжения, необходимо учитывать не только разность потенциалов, но и рабочую частоту. Каждый вольтметр включается при условии соблюдения определённых допустимых пределов, при которых он должен применяться.
Важной характеристикой является погрешность измерения. Идеальной точности измерений, подсоединив прибор, добиться практически невозможно. Поэтому мастер должен точно знать максимально допустимую погрешность. Обычно она указывается на приборе.

Важно! Для определения напряжения включайте вольтметр в цепь параллельно, иначе вы сможете определить только ЭДС источника, если он есть.

Применение мультиметра

В большинстве случаев для проведения измерений удобно пользоваться специализированными приборами. Существует большое количество разновидностей, при использовании которых возможно последовательное и параллельное соединение в цепь. Схема включения вольтметра подразумевает только параллельное его соединение.

В некоторых случаях можно воспользоваться мультиметром. Этот измерительный прибор работает по универсальному принципу. С его помощью можно измерять различные электрические величины, в том числе постоянное и переменное напряжение. Чтобы это сделать, необходимо предпринять следующие шаги:

Установить переключатель в соответствующий режим для измерения постоянного или переменного напряжения.
Выбрать диапазон измерений. Для этого надо указать на ближайшее значение, превосходящее ожидаемое.
Подключить чёрный и красный щупы. Первый вставляется в гнездо COM, второй — в соседнее с обозначением V.
Щупы подключаются параллельно измеряемой детали с соблюдением правильной полярности.
На дисплее отображается результат измерения.

После окончания работы, ручку переключения режимов следует перевести в положение «Выключено». Преимуществом использования мультиметра является его универсальность и простота применения.

Видео по теме

Для чего нужен и как подключить вольтметр?

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.

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.

Читать еще: Как подключить телевизор к домофону

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.

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.

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.