MASURAREA TENSIUILOR. VOLTMETRE

MASURAREA TENSIUILOR . VOLTMETRE

Tensiunea electrica este definita ca diferenta de potential electric dintre doua puncte. Unitatea de masura pentru tensiuni in sistemul SI este voltul, avand ca symbol V.

In general, tensiunile electrice se masoara prin metode de citire directa, cu aparate gradate in volti, numite voltmetre. In masurarile de mare precizie se utilizeaza metede de comparatie.

MONTAREA VOLTMETRELOR IN CIRCUIT

Pentru ca un voltmetru sa masoare tensiunea electrica intre doua puncte ale unui circuit, el trebuie montat in paralel pe circuit intre doua puncte, astfel incat tensiunea de masurat sa fie egala cu tensiunea la bornele sale.

Ca si in cazul ampermetrelor, la montarea voltmetrului in circuit este necesar ca functionarea circuituluisa se modifice cat mai putin. In circuitul din figura 3 a, tensiunea intre punctele a, b este:

Dupa montarea voltmetrului (fig 3), tensiunea intre punctele a, b devine:

Pentru ca U≈U_m este necesar ca raportul sa fie aproximativ egal cu 1. Acest lucru este posibil numai daca r_v >> R (in suma R+r_v, sa poata fi neglijata fata de r_v).

Concluzie. Pentru ca la montarea voltmetrului in circuit functionarea acestuia din urma sa se modifice cat mai putin, este necesara ca rezistenta voltmetrului sa fie cat mai mare decat rezistenta in paralel pe care se monteaza.

Fig 3 a Fig 3 b

EXTINDEREA DOMENIULUI DE MASURARE

De obicei, caderea de tensiune nominalla la bornele aparatelor magnetoelectrice este foarte mica, sub un volt. Cand tensiunea de masurat U esta mai mare decat tensiunea nominala a aparatului, se poate extinde domeniul de masurare cu ajutorul unnor dispositive numite rezistente aditionale.

Rezistenta aditionala este o rezistenta de valoare mare, care se monteaza in serie cu aparatul magnetoelectric si pe care cade o parte din tensiunea de masurat.

Pentru dimensionarea rezistentelor aditionale se considera circuitul din figura 4. Se observa ca atat prin instrumental de masurat, cat si prin rezistenta aditionala , trece acelasi curent,I_n

(4)

Din acasta relatie se poate deduce :

,

in care n indica de cate ori tensiunea de masurat este mai mare decat tensiunea nominala si se numeste coeficient de multiplicare.

Fig 4

Din relatia : se obtine r_ad = r_a (n-1)

Decai pentru a extinde de n ori intervalul de masurare al unui voltmetru, este necesara o rezistenta aditionala de n - 1 ori mai mare decat rezistenta aparatului magnetoelectric.De aceea, in relatia : U = I_a( r_a + r _ad ) se poate neglija r_a si se obtine :

U = I_a . r _ad (6)

Relatia (6) arata ca rezistenta aditionala este proportionala cu tensiunea de masurat si valoarea ei depinde de curentul nominal al aparatului magnetoelectric.

Rezistenta in ohnmi pe volt. Aparatele utilizate ca voltmetre sunt caracterizate adesea prin rezistenta necesra pentru a extinde domeniul de masurare cu un volt, cinoscuta sub denumirea de "rezistenta in /V".

In relatia (6), daca se considera U = 1 V, se obtine:

Relatia (7) arata ca rezistenta in ohmi pe volt ce caracterizeaza un aparat este inversul curentului sau nominal.

Rezistenta aditionala pentru un anumit domeniu de masurare se va obtine inmultind rezistenta in ohmi pe volt cu tensiunea corespunzatoare intervalului respectiv :

Avand in vedere ca voltmetrele trebuie sa indeplineasca conditia r_v >>R, cu cat voltmetrul are rezistenta in ohmi pe volt mai mare, cu atat el este mai bun. Cele mai bune voltmetre care se construiesc in prezent folosesc aparate magnetoelectrice avand curentul nominal de 10 µA, adica o rezistenta de 100000 /V.

3 VOLTMETRE CU MAI MULTE DOMENII DE MASURARE

Unele voltmetre portative sunt prevazute cu rezistente aditionale pentru mai multe domenii de masurare, ce se schimba cu ajutorul unui comutator. Rezistentele aditionale pot fi realizate separat, cate una pentru fiecare interval de masurare, sau pot fi formate din mai multe rezistente legate in serie (fig 5 a si b). Pentru cel de-al doilea caz : r_ad1 = R1 r_ad2 = R1 + R2

..............

r_adk = R1 + R2 +. . . +R_k

    Fig 5 a Fig 5 b