Вольтметры: что это такое и как пользоваться?

Электричество уже давно стало неотъемлемой частью нашей жизни. Оно окружает нас везде, начиная от работы и заканчивая нашим домом. Но не все знают, что оно имеет различные свойства, и чтобы использовать его на пользу человеку, нужно добиться его соответствия определенным параметрам. Причем речь идет даже не о самом электричестве, а об электрических сетях, которые являются важнейшим элементом инфраструктуры, дающими потребителям доступ к возможности получения электричества. Одним из приборов, который позволяет проверить работоспособность электросетей, будет вольтметр.

Отметим, что упомянутый прибор предназначается для осуществления измерения напряжения между 2 узлами в электроцепи. В аналоговых моделях стрелка движется по шкале пропорционально напряжению. Модели цифрового типа осуществляют соответствующее отображение напряжения благодаря наличию цифро-аналогового преобразователя.

Стационарный вольтметр необходим для осуществления контроля над генераторами либо иными устройствами стационарного типа. А портативная модель еще и определяет ток и сопротивление благодаря встроенному мультиметру.

Если нам требуется измерить напряжение, то следует сделать так, чтобы ток не проходил через само устройство измерения. По этой причине его подключение осуществляется параллельно. Цепь продолжает свою работу, а устройство служит для определения напряжения в этот момент. Будет хорошо, если оно имеет последовательно подключенное сопротивление. Это позволит обеспечить максимальную точность показаний.

В последние годы появилось немало различных видов вольтметров. Учитывая довольно большое количество типов и категорий классификации данных приборов, будет правильным рассмотреть, какими они могут быть по принципу действия, назначения, а также конструкции и методу перемещения.

Если говорить об этом критерии, то рассматриваемые приборы бывают 2 типов:

• электронные;
• электромеханические.

Рассмотрим отдельно тот и другой тип. Электронные вольтметры являют собой приборы преобразования прямого типа. Величина, которая ими измеряется, преобразуется напрямую в показания, которые отображаются на шкале устройства. Она предназначена для того, чтобы человек мог визуально оценить измеряемое напряжение электрической цепи. В таком типе устройств шкала будет представлять собой набор числовых отметок, кроме того, она неподвижна. Расстояние между отметками – одно деление. Шкалы могут быть нелинейными, линейными, двусторонними и односторонними.

Если говорить о подвижной части вольтметра, то она будет состоять из рамки, что расположена между полюсами магнита постоянного типа. По обмотке рамки идет ток. Кроме того, с ней связана стрелка, по величине угла отклонения которой можно узнать значение интересующего нас параметра. Данный угол будет зависеть от тока, что проходит через рамочную обмотку. То есть, речь идет о величине напряжения.

Такой стрелочный прибор используется для определения напряжения методом магнитоэлектрического характера. Он чаще всего применяется в приборах именно электромеханического типа, чтобы измерять различные величины. В последнее время использование таких приборов становится все более редким. Обычно они являются составным элементом каких-то более сложных устройств.

Если говорить об электронных моделях, то они бывают 2 видов: аналоговые и цифровые. Различаться они будут формой предоставления данных измерений. Аналоговый имеет стрелку со шкалой, а цифровой – специальный экран для отображения данных. Аналоговые устройства действуют по принципу трансформации переменного напряжения входящего типа в постоянное. Потом осуществляется его усиление и сигнал идет на детектор, что и осуществляет движение стрелки. Чем больше будет входящее напряжение, тем большее отклонение стрелки будет наблюдаться.

В цифровых моделях точность будет существенно выше. Суть их работы заключается в трансформации входящего сигнала аналогового типа в цифровой. При этом закодированный цифровой сигнал осуществляет переход на прибор, трансформирующий код двоичного типа в цифры, отображаемые на дисплее. Измерительная точность на подобных приборах будет напрямую зависеть от дискретности аналого-цифрового устройства, которое осуществляет трансформацию сигнала.

Если рассматривать категории устройств по назначению, то они могут быть:

• для тока переменного типа;
• для тока постоянного характера;
• универсальными;
• импульсными;
• фазочувствительными;
• селективными.

Теперь разберем каждую категорию максимально подробно.

• Отличительной особенностью моделей постоянного тока является наличие маркировки В2. Используется такой тип устройств в качестве тестера различного рода оборудования и автомобильной проводки.
• Характерной чертой устройств переменного тока будет наличие маркировки М3. Используется подобный прибор в сетях соответствующего типа. Он осуществляет трансформацию переменных потоков в постоянные, на выходе усиливает сигнал, который идет на измерительный механизм. По сути, устройство для переменных сетей соответствует варианту постоянного тока. Единственная разница будет в наличии спецмеханизма трансформации.
• Импульсные аналоги имеют маркировку В4. Их применяют, чтобы получить показания коротких напряжений импульсного типа. Особенно ценны подобные приборы для поиска и выявления импульсных помех. То есть при помощи такого вольтметра можно найти, где именно в электроцепи имеется слабый контакт. Поэтому импульсные устройства используют при тестировании микросхем, электрической проводки машин и так далее.
• Устройства, что относятся к фазовым, имеют маркировку В5. Их применяют для получения квадратурных составляющих первой гармоники. Суть работы таких приборов заключается в наличии двух особо чувствительных зон. Здесь осуществляется снятие сразу двух показаний и параметров. Первоначальная фаза воспринимается как нуль. Трехфазный вольтметр мало где применяется.
• Селективный вольтметр будет иметь на корпусе обозначение В6. Такой прибор очень громоздкий. Зато он может находить гармонические элементы сложных сигналов. По конструкционному строению подобные устройства очень схожи с радиоприемниками, которые тоже ловят частоты разных сигналов.
• Последняя категория по указанному критерию – универсальный. Любой универсальный прибор такого типа имеет маркировку В7. Обычно в комплекте с ним поставляются шунты для осуществления безопасного подключения. Универсальные приборы имеют немалое количество разнообразных функций и возможностей. Они потребляют мало энергии и могут осуществлять определение напряжения (что в аналоговом, что цифровом виде). Их используют в технике, исследованиях, а также на производстве.

По методу перемещения и конструкции рассматриваемые устройства делятся на:

• щитовые;
• стационарные;
• переносные.

Последние приборы – автономные, ведь они не зависят от различных стационарных источников энергии. У них небольшие габариты, а сами устройства находятся в удобном корпусе. Одним из видов вольтметров является так называемый тестер, который есть почти в каждом доме. У него небольшие размеры, но точность измерений довольно высока, что обуславливает его эффективность. Подобный переносной прибор крайне универсален.

Стационарные модели обычно можно найти в большом корпусе, выполненном из металла. Их отличительной особенностью будет наличие большой измерительной шкалы. Их можно ставить и пользоваться ними в разных положениях, благодаря специальным креплениям. Стоимость таких устройств будет выше, чем переносных. Но высочайшая точность позволяет использовать их в разных сферах жизни.

Кроме того, отдельно от всех указанных категорий можно упомянуть электростатический и ламповый вольтметры. Первый прибор работает по принципу, когда отталкивание между 2 пластинами зарядового типа осуществляется от указателя, прикрепленного к пружине. Такие приборы применяются для измерений как переменного, так и постоянного тока.

Вакуумные ламповые модели также могут использоваться как с постоянным, так и с переменным напряжением. Они тоже могут измерять сопротивление. Подобные изделия используют электроусилитель между счетчиком и входом.

В последнее время появились вольтметры, что работают от USB. Это позволило существенно повысить мобильность таких устройств. Правда, на очень большую их точность рассчитывать не приходится.

Учитывая большое количество категорий различных вольтметров, при выборе следует обратить внимание на обозначение его маркировки. Особенно важной будет первая буква:

• Д – значит, перед вами устройство электродинамического типа;
• М – магнитоэлектрического типа;
• С – электростатического;
• Ц – устройство-выпрямитель;
• Щ или Ф – электронного;
• Э – электромагнитного;
• Т – термоэлектрического.

Если говорить о принципе и схеме работы рассматриваемых приборов, то в их основе лежит закон Ома. Он гласит, что напряжение на сопротивлении является прямо пропорциональным току, который через него проходит. Любой базовый счетчик имеет разность потенциалов на клеммах, когда через него проходит ток.

У модели постоянного тока есть знаки полярности. Поэтому к верхней точке потенциала подключается клемма плюса, а к нижней – минуса. После этого прибор показывает пользователю напряжение. Отметим, что в приборе переменного тока знаки полярности отсутствуют, но его все равно можно настроить. При этом изделие следует параллельно подключить к нагрузке, для которой осуществляется измерение напряжения. Устройство с диапазоном высокого напряжения создается путем соединения сопротивления с механизмом измерения, имеющим полную шкалу напряжения.

Если говорить о самом устройстве, то не будет лишним рассмотреть стрелочные и электронные приборы. Стрелочный имеет шкалу с цифрами, а также стрелку-определитель, закрепленную на модуле, оснащенном обмоткой. Она, в свою очередь, насажена на ось, оборудованную постоянным магнитом. Когда через прибор проходит электрическое напряжение, то формируется электромагнитное поле, с которым осуществляется взаимодействие рамки. В результате этого происходит отклонение стрелки на определенное напряжением расстояние.

Цифровые модели вольтметров имеют специальный электронный дисплей, куда выводятся данные об измерениях, а также микросхему-контроллер, трансформирующую напряжение в цифровой сигнал. Такие устройства отличаются легкостью, надежностью, небольшими размерами и высокой точностью измерений. Но их стоимость будет выше, чем у стрелочных аналогов. Точность измерения в данном случае будет зависеть от качества преобразователя параметров в цифровой сигнал.

Теперь попытаемся разобраться в различиях, которые имеют вольтметр и амперметр, ведь эти приборы очень часто путают. Для начала нужно понимать, что амперметр используется для выявления значений силы тока. А вольтметр – для напряжения.

Второе различие между этими приборами связано с внутренним сопротивлением, что присутствует и там, и там. У амперметра сопротивление будет максимально низким. Это становится возможным благодаря наличию резистора, который называется шунтом. Суть его работы в том, что он забирает на себя всю электрическую нагрузку, и это дает возможность обеспечить максимально точные показания прибора. А у вольтметра внутреннее сопротивление максимально высокое, что позволяет получить точные замеры напряжения.

Третье важное отличие – метод подключения приборов к электроцепи. Работа амперметра осуществляется при соединении последовательного типа. Причем тут совершенно нельзя допускать прямого контакта с выводами тока либо источником питания. В противном случае устройство сломается либо произойдет короткое замыкание. А при работе с вольтметром такой контакт допускается. И метод подключения здесь будет не последовательным, а параллельным.

Чтобы выбрать хороший вольтметр, следует понимать определенные моменты:

• в каких именно диапазонах будут осуществляться измерения. (от этого зависит необходимый класс точности устройства);
• где и как будут проводиться работы, предполагающие использование вольтметра;
• нет ли надобности в иных типах измерений.

Если осуществляется работа с большими напряжениями, то лучше всего приобрести электромеханический киловольтметр. Такое устройство имеет достаточный класс точности для больших значений и отличается высокой надежностью. Электронные модели для подобного случая не подойдут, ведь перегрузки обычно становятся причиной их поломки. Если работы проводятся в мастерской либо лаборатории, то лучше приобрести стационарный прибор. Они бывают как цифровыми, так и электромеханическими.

Тем, кто живет в частном доме, можно посоветовать купить щитовой прибор. Он обычно монтируется в DIN-рейку (как устанавливаются УЗО либо счетчики). Стоимость изделий не очень высока, и обычно их можно встретить в цифровом исполнении. Но если присутствует такое явление, как постоянные скачки напряжения, то лучше приобрести электромеханический прибор, который будет и надежнее, и дешевле.

Если по каким-то причинам требуется провести определить показания электроцепи в полевых условиях, то лучше будет купить даже не вольтметр, а мультиметр. Если еще десятилетие назад точность таких приборов была не слишком хорошей, то сейчас с этим нет проблем. Да и стоимость их не так уж и высока. В то же время тестер будет отличным решением по следующим причинам.

• Возможность выбора измерительного диапазона.
• Наличие удобных щупов, а кое-где и так называемых крокодильчиков.
• Компактные размеры. Определенные модели вообще легко помещаются в карман.
• Возможность измерения нескольких характеристик. Мультиметры могут осуществлять замеры силу тока, напряжение, сопротивление. А самые новые модели способны даже измерять температуру и прозванивать цепь на наличие обрыва кабеля, а также осуществлять проверку транзисторов.

Теперь поговорим о том, как пользоваться рассматриваемым прибором. Первое правило заключается в том, что устройство подключается исключительно параллельно. Второе действие, которое необходимо совершить, – это проверить, что измерительный диапазон полностью соответствует предполагаемому напряжению, присутствующему в электроцепи. Если он имеет большое значение, например, в киловольтах, то точность может страдать. Но если диапазон маленький, то прибор может показывать неточные данные или вообще выйти из строя.

Если перед вами находится вольтметр электромеханического типа, то следует осуществить его настройку перед использованием. О правильной настройке устройства можно почитать в инструкции к эксплуатации конкретной модели. Каждая модель имеет свои особенности настройки и подготовки к эксплуатации.

В случае если устройство предназначается для замеров постоянного напряжения, ни в коем случае не стоит пытаться делать им замер переменного тока. Оно просто поломается. Если же перед вами универсальный прибор, то для его работы необходимо просто переключить устройство в определенный режим.

Кроме того, следует знать, что стрелочный прибор нуждается в периодической корректировке стрелки в нулевое положение. Это можно сделать при помощи спецручки, которая располагается на корпусе устройства. Если ее там нет, то это можно осуществить при помощи отвертки.

Еще одним важным моментом будет то, что не следует браться за оголенные области щупов руками. Особенно этого не следует делать, если напряжение в сети будет составлять более 60 вольт, так как такой удар током может уже быть не только неприятен, но и опасен для здоровья человека. С высокими напряжениями следует работать исключительно в перчатках и никак иначе.

Еще одним важным аспектом работы с такими устройствами будет то, что закрепление щупов-проводков приспособления к проводнику цепи следует осуществлять исключительно при помощи электродов или специальных зажимов, которые обычно идут в комплекте с устройством.

Также смотрите видео о том, как пользоваться мультиметром.