Измерване на електрическо напрежение

15.12.2014, Брой 6/2014 / Технически статии / Електроинсталации

 

За непосредствено измерване на напрежения в електрически вериги се използват волтметри. Основните изисквания към разнообразната гама устройства, предлагани на пазара, са точност, голямо вътрешно съпротивление, консумация на малка мощност и способността им да не изменят режима на работа на веригата.

Тенденциите в развитието им са свързани с увеличаване на точността и бързодействието, автоматизиране на процеса на измерване, получаване на резултата от измерването в удобен вид и др.

Приложение намират основно два вида волтметри: аналогови (стрелкови) и цифрови. Аналоговите волтметри обикновено биват с магнитоелектрически измервателен механизъм за постоянни напрежения и електромагнитни, електродинамични и феродинамични при променливи напрежения.

Последните измерват ефективната стойност на променливите напрежения, дори и когато не са синусоидални. Комбинираните уреди използват при променлив ток детекторен (изправителен) измервателен механизъм. В общия случай те измерват средната стойност по модул на променливото напрежение. За единство те са градуирани в ефективна стойност за синусоидален режим.

На практика това означава, че ако се измерва синусоидално напрежение, то показанието е точно неговата ефективна стойност, а ако се измерва несинусоидално напрежение, показанието е средната стойност на напрежението, умножена по 1,11.

При цифровите волтметри производителите имат два подхода. По-елементарните цифрови волтметри измерват променливите напрежения, както детекторните волтметри, т. е. измерват средната стойност, която показват, умножена по 1,11 (показват вярно ефективната стойност само при синусоидални напрежения).

По-усъвършенстваните цифрови волтметри измерват винаги ефективната стойност на променливите напрежения, дори и когато те не са синусоидални. Обикновено върху тях има означението “true RMS”.

Основно предимство на цифровите измервателни уреди пред аналоговите е високата точност на измерването. При обикновените аналогови волтметри тя е около 0,1% и то само при най-прецизните аналогови уреди, а съществуват цифрови електронни волтметри с точност 0,001% и по-висока.

Непосредственото отчитане на резултата от цифровото показание на индикаторните лампи намалява допълнителната субективна грешка, така характерна за аналоговите измервателни уреди. Цифровите волтметри превъзхождат аналоговите и по бързодействие. С помощта на цифрови електронни волтметри се постига бързина на измерването, която е немислима при аналоговите стрелкови уреди.


› Реклама



В това понятие се включва скоростта, с която се установяват цифровият код, съответстващ на измерваната аналогова величина, и самата цифрова индикация. Докато аналоговите уреди извършват едно измерване през няколко секунди, цифровите електронни волтметри могат да извършват до няколко стотици хиляди измервания в секунда, като съществуват и специални бързодействащи цифрови електронни волтметри, извършващи милиони измервания в секунда.

Цифровите електронни волтметри позволяват да се въведе автоматизация на процеса на измерването. За да се проведе измерването с цифров електронен волтметър, е необходимо само да му се подаде измерваното напрежение. Избирането на обхвата и указването на полярността може да се извършва автоматично.

Автоматизира се и процесът на калибриране - съществуват цифрови електронни волтметри с автоматично калибриране на нулевото показание и показанието при пълен обхват. Автоматичното прехвърляне на поляритета и на обхватите на волтметрите също така намалява грешката на оператора.

Много от тези волтметри имат изходи за непрекъснато регистриране на измерваните величини. Данните в цифров вид могат да бъдат обработвани без влошаване на точността на измерването.

Цифровите волтметри освен постоянно напрежение могат да измерват също и променливо напрежение, постоянен ток и съпротивление. Тези функции изискват допълнително обработване на сигналите, след което те могат да бъдат измервани от цифровия волтметър за постоянно напрежение.

Основен блок на цифровите електронни волтметри е аналогово-цифровият преобразувател. Чрез него се извърша преобразуването на напрежение в цифров код. Според вида на преобразуваното напрежение аналогово-цифровите преобразуватели могат да се разделят на аналогово-цифров преобразувател за постоянно напрежение, за променливо и за импулсни напрежения.

Обикновено при цифровите електронни волтметри се практикува първоначално преобразуване на променливо напрежение в постоянно, а след това използването на аналогово-цифров преобразувател за постоянно напрежение.

Аналогово-цифровите преобразуватели за постоянно напрежение могат да се разделят в две основни групи - с косвено преобразуване на напрежението и с директно преобразуване. В първата група напрежението се преобразува в честота, интервал от време и във фаза. Във втората група преобразуването става с последователно уравновесяване, с паралелно преобразуване и преобразуване с брояч и аналогово-цифров преобразувател.

Цифровите електронни волтметри обикновено носят наименование, което се определя от типа на преобразуването. Най-разпространените типове електронни волтметри са: цифров волтметър с времеимпулсно преобразуване; цифров волтметър с кодовоимпулсно преобразуване; цифров волтметър с поразредно кодиране (уравновесяване); цифрови волтметри с непрекъснат баланс и интегриращи цифрови волтметри.

Избор на обхвата на волтметъра
Задължително е обхватът на волтметъра да е по-голям от измерваното напрежение. В противен случай измерваното напрежение не може да бъде отчетено, а при по-големи претоварвания уредът вероятно ще бъде повреден.

При многообхватните волтметри често няколко обхвата са по-големи от измерваното напрежение. Тогава е препоръчително да се работи с най-малкия от тях, защото при него измерването е най-точно. Ако няма никаква ориентировъчна информация за измерваната стойност, най-напред измерването трябва да се извърши на най-големия обхват, при който опасността от претоварване на уреда е най-малка.

Ако получената стойност е по-малка от някой от по-малките обхвати, то измерването трябва да се повтори на най-малкия от обхватите, който все пак е по-голям от получената стойност, за да бъде измерването най-точно.




Влияние на вътрешното съпротивление
Начинът на включване на волтметрите определя изискването те да имат колкото се може по-голямо вътрешно съпротивление. Тогава те имат малка собствена консумация и съответно по-малка методична грешка поради това, че почти не променят режима на работа на електрическата верига, в която се включват.

Това важи най-вече при измерване на електродвижещо напрежение (например на източници, термодвойки и др.). В това отношение по-добре се представят цифровите волтметри и по принцип всички електронни волтметри.

 От стрелковите волтметри с най-голямо съпротивление (най-малка собствена консумация) са магнитоелектрическите и детекторните волтметри. Недостатък на електромагнитните и електродинамичните волтметри е малкото им вътрешно съпротивление, особено при по-малките обхвати. При многообхватните стрелкови волтметри с увеличаването на обхвата им расте и вътрешното им съпротивление.


 

Измерване на напрежение с мултимери
Както е известно, мултимерите са подходящи уреди за измерване на ток, напрежение, съпротивление и много други величини. При измерване на постоянно напрежение чрез превключвателя се избира обхватът, в който е очакваната стойност на напрежението.

Когато тя е неизвестна, се започва с най-големия обхват, и след появата на показанието той евентуално се променя за осигуряване на максимално точно измерване, т. е. на най-много значещи цифри.

При избора на обхват на входа на ADC се подава подходяща част от измерваното напрежение и същевременно се премества десетичната точка на дисплея. Минималното постоянно напрежение, което може да бъде измерено, е около 1 mV, а максималното - няколкостотин V.

При измерване на променливи напрежения мултимерът вътрешно ги преобразува в постоянни. Повечето мултимери могат да измерват само ефективни стойности на синусоидални напрежения, каквото би трябвало да е мрежовото.

При всякаква друга форма преобразуването не е точно, като грешката е толкова по-голяма, колкото формата на напрежението е по-различна от синусоида. Съществуват и мултимери за точно измерване при произволна форма. В този случай вместо ефективна е правилно да се използва понятието средноквадратична стойност.



 

 

ОЩЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМАТА

Подобряване качеството на електроенергиятаТехнически статии

Подобряване качеството на електроенергията

Проблемите с качеството на електроенергията се дължат на най-разнообразни фактори. Повечето от тях са причинени от природни явления като мълнии например.

Защита от пренапрежение при улично осветлениеТехнически статии

Защита от пренапрежение при улично осветление

Уличните осветителни системи са монтирани на открито и изложени на различни въздействия от околната среда. Те се нуждаят от специална защита, за да се гарантира безпроблемната им работа, особено на местата, в които е от изключителна важност да се осигури непрекъснато осветяване.

Автоматични прекъсвачиТехнически статии

Автоматични прекъсвачи

Както е известно, автоматичните прекъсвачи (АП) са електромеханични технически устройства, които изпълняват функция на защита и се използват за автоматично изключване на електрически схеми от ненормални явления като ток на претоварване, късо съединение, минимално напрежение, както и по-рядко за ръчно превключване на вериги.Във всички съвременни сгради като правило се използват АП с възможност за монтаж върху DIN-рейка (DIN-шина).

Катодни отводителиТехнически статии

Катодни отводители

Катодните отводители намират приложение при защита на електрическите системи и консуматори от преходни пренапрежения и импулсни токове, породени от мълнии или комутации в мрежата.По време на нормална работа (отсъствие на пренапрежения) катодният отводител не трябва да оказва влияние върху системата, към която е инсталиран.

АББ откри втория си завод в индустриална зона РаковскиСъбития

АББ откри втория си завод в индустриална зона Раковски

На 18 юни т.г.

Портативни цифрови мултимери

Едва ли има друг електрически измервателен прибор, който да е толкова популярен, както мултимерът (мултицет). Специалистите с най-дълъг опит го познават и като стрелкови прибор наречен авомер, но това наименование не подхожда на модерните цифрови мултимери - освен ток (ампер - а), напрежение (волт - в) и съпротивление (ом - о) те измерват и много други величини.

 

Уеб дизайн от Ей Ем Дизайн. Списание ТД Инсталации. TLL Media © 2018 Всички права запазени. Карта на сайта.

Top