Вольтметры постоянного тока

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$V-I_ {m} R_ {se} -I_ {m} R_ {m} = 0$ (уравнение 1)

 RightarrowV−ImRm=ImRse

$$\ Rightarrow V-I_ {m} R_ {m} = I_ {m} R_ {se}$$

 RightarrowRse= fracV−ImRmIm

$$\ Rightarrow R_ {se} = \ frac {V-I_ {m} R_ {m}} {I_ {m}}$$

 RightarrowRse= fracVIm−Rm$\ Rightarrow R_ {se} = \ frac {V} {I_ {m}} - R_ {m}$ (уравнение 2)

Куда,

Rse$R_ {se}$ — сопротивление множителя серии

V$V$ — измеряемое постоянное напряжение полного диапазона

Im$I_ {m}$ — ток отклонения полной шкалы

Rm$R_ {m}$ — внутреннее сопротивление гальванометра

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

m= fracVVm$m = \ frac {V} {V_ {m}}$ (уравнение 3)

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

V=ImRse+ImRm$V = I_ {m} R_ {se} + I_ {m} R_ {m}$ (уравнение 4)

Падение постоянного напряжения на гальванометре, Vm$V_ {m}$, является произведением тока отклонения полной шкалы, Im$I_ {m}$ и внутреннего сопротивления гальванометра, Rm$R_ {m}$. Математически это можно записать как

Vm=ImRm$V_ {m} = I_ {m} R_ {m}$ (уравнение 5)

Заменить , уравнение 4 и уравнение 5 в уравнении 3.

т= гидроразрываIтRсе+IтRтIтRм

$$т = \ гидроразрыва {I_ {т} R_ {} се + I_ {т} R_ {т}} {I_ {т} R_ {м}}$$

 Rightarrowm= fracRseRm+1$\ Rightarrow m = \ frac {R_ {se}} {R_ {m}} + 1$

 Rightarrowm−1= fracRseRm$\ Rightarrow m-1 = \ frac {R_ {se}} {R_ {m}}$

Rse=Rm left(m−1 right)$R_ {se} = R_ {m} \ left (m-1 \ right)$ (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$m_ {1}, m_ {2}, m_ {2}$ и m4$m_ {4}$ являются множителями множителя вольтметра постоянного тока, когда мы рассматриваем измеряемые напряжения постоянного тока полного диапазона как, V1,V2,V3$V_ {1} , V_ {2}, V_ {3}$ и V4$V_ {4}$ соответственно. Ниже приведены формулы, соответствующие каждому множителю.

м1= гидроразрываV1Vм

$$м_ {1} = \ {гидроразрыва V_ {1}} {V_ {м}}$$

м2= гидроразрываV2Vм

$$м_ {2} = \ {гидроразрыва V_ {2}} {V_ {м}}$$

м3= гидроразрываV3Vм

$$м_ {3} = \ {гидроразрыва V_ {3}} {V_ {м}}$$

м4= гидроразрываV4Vм

$$м_ {4} = \ {гидроразрыва V_ {4}} {V_ {м}}$$

В вышеприведенной схеме есть четыре последовательных умножающих резистора , Rse1,Rse2,Rse3$R_ {se1}, R_ {se2}, R_ {se3}$ и Rse4$R_ {se4}$. Ниже приведены формулы, соответствующие этим четырем резисторам.

Rse1=Rm left(m1−1 right)

$$R_ {se1} = R_ {m} \ left (m_ {1} -1 \ right)$$

Rse2=Rm left(m2−1 right)

$$R_ {se2} = R_ {m} \ left (m_ {2} -1 \ right)$$

Rse3=Rm left(m3−1 right)

$$R_ {se3} = R_ {m} \ left (m_ {3} -1 \ right)$$

Rse4=Rm left(m4−1 right)

$$R_ {se4} = R_ {m} \ left (m_ {4} -1 \ right)$$

Таким образом, мы можем найти значения сопротивления каждого последовательного множительного резистора, используя приведенные выше формулы.