Măsurarea tensiunilor electrice se realizează de regulă prin metode de citire directă, folosind aparate numite voltmetre.
În schemele electrice, pentru voltmetre se utilizează unul dintre următoarele simboluri:
Atât voltmetrele de c.c. cât şi cele de c.a. (analogice şi digitale) se conectează între cele două puncte ale circuitului pentru care este definită tensiunea măsurată.
Exemple de conectare a voltmetrelor:
În al doilea exemplu se poate observa că măsurarea căderii de tensiune pe un element de circuit (R1) implică conectarea voltmetrului (V1) în paralel cu elementul respectiv, iar măsurarea tensiunii dintre două puncte oarecare ale circuitului (A şi B) implică conectarea voltmetrului (V2) între cele două puncte. Dacă unul din cele două puncte este considerat “masa” circuitului valoare indicată reprezintă şi potenţialul celuilalt punct faţă de masă.
Conectarea voltmetrului în circuitul măsurat modifică acest circuit şi mărimea măsurată. Pentru ca eroarea de măsurare să fie cât mai mică rezistenţa voltmetrului trebuie să fie mult mai mare decât rezistenţa elementului (rezistenţa echivalentă a circuitului) conectat la borne.
Extinderea domeniului de măsurare al voltmetrelor se poate realiza prin înserierea aparatului cu un rezistor de rezistenţă relativ mare, numit “rezistor adiţional”. Acesta va prelua o parte din tensiunea ce trebuie măsurată astfel încât tensiunea aplicată aparatului să se reducă într-o proporţie cunoscută.
Raportul dintre tensiunea măsurată U şi tensiunea aplicată voltmetrului UV se numeşte factor de divizare a tensiunii:
Dimensionarea rezistorului adiţional se face în funcţie de acest factor şi de rezistenţa aparatului:
Pentru realizarea rezistoarelor adiţionale de valori mai mici se folosesc conductoare de manganină bobinate de carcase izolante. Pentru valori mari se folosesc rezistoare peliculare metalice cu coeficient de temperatură mic.
Rezistenţa adiţională este întotdeauna mai mare decât rezistenţa voltmetrului. Unele voltmetre (cum ar fi voltmetrele digitale sau cele analogice cu amplificator) au o rezistenţă foarte mare şi este greu de găsit un rezistor adiţional pe măsură. În acest caz extinderea se realizează cu un divizor rezistiv de tensiune. Acesta este realizat din două rezistoare: R1 - conectat în paralel cu voltmetrul (având o rezistenţa mul mai mică decât a rezistenţa voltmetrului) şi R 2 - conectat în serie.
Raportul de divizare realizat cu un divizor rezistiv este:
În stabilirea acestei relaţii s-a neglijat intensitatea curentului din voltmetru în raport cu intensitatea curentului din rezistorul R1, dat fiind faptul că rV >> R1.
Voltmetrele cu mai multe domenii de măsurare pot fi realizate cu:
a) mai multe rezistoare adiţionale, câte unul pentru fiecare domeniu, selectare lor fiind realizată cu un comutator;
b) mai multe rezistenţe înseriate, care se pot introduce sau scoate din circuit cu ajutorul unui comutator; rezistenţele adiţionale obţinute pentru cele trei poziţii ale comutatorului din exemplul de mai jos sunt: Rad1=R1; Rad2=R1+R2; Rad3= R1+R2+R3.
c) divizoare cu mai multe trepte, valoarea rezistenţei R2 putând fi modificată cu ajutorul cursorului C prin conectarea în serie a unor rezistenţe
Voltmetre cu mai multe domenii de măsurare
a - cu câte un rezistor adiţional pentru fiecare domeniu; b – cu mai multe rezistoare înseriate
c – cu divizor rezistiv de tensiune în trepte
Pe fiecare poziţie a comutatorului se marchează limita superioară a domeniului de măsurare obţinut sau, mai rar, factorul de divizare. Operatorul trebuie să amplifice valoarea citită pe scara gradată cu o constantă egală cu raportul dintre limita superioară a domeniului şi valoarea de la capătul scării gradate.
Aplicaţii:
1. Scara gradată a unui voltmetru cu mai multe domenii de măsurare are 50 diviziuni iar comutatorul pentru selectarea domeniului este plasat pe 300 V. În timpul măsurării indicatorul se oprește la diviziunea 35. Care este valoarea tensiunii măsurate?
Rezolvare: K = 300 V / 50 div = 6 V/div
U = 35 div x 6 V/div = 210 V
2. Ce rezistor adiţional trebuie folosit pentru a extinde de 10 ori domeniul de măsurare al unui voltmetru cu rezistenţa internă rV = 1000Ω?
Rezolvare: Rad = rV (n-1) = 1000 Ω x (10 - 1) = 9000 Ω
3. Pentru extinderea domeniului de măsurare al unui voltmetru se foloseşte un divizor la care rezistenţa ce urmează a fi conectată în paralel cu voltmetrul are valoarea R1 = 10 Ω. Calculaţi valoarea celeilalte rezistenţe dacă factorul de divizare este n =20.
Rezolvare: n = 1 + R2 / R1 => R2 / R1 = n – 1 = 20 – 1 = 19 => R2 = R1∙19 = 10 Ω ∙ 19 = 190 Ω
Temă:
Ce valoare indică un voltmetru analogic, dacă indicatorul s-a oprit la diviziunea 23 pe o scară cu 50 de diviziuni, atunci când selectorul de domenii al aparatului a fost fixat pe 100 V?
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu