Medida de voltajes variables. Reglas para medir corriente CA y CC con un multímetro Medir voltaje CC con un voltímetro de voltaje CA

Casi todos nosotros, tarde o temprano, nos enfrentamos (o aún nos enfrentaremos) a la tarea de medir el voltaje eléctrico.

Es posible que necesite esto en una de las infinitas situaciones cotidianas, y sería bueno saber de antemano cómo y con qué ayuda se puede hacer esto.

Para medir el voltaje, solo necesita un dispositivo llamado "multímetro" y una fuente de electricidad. Para medir el voltaje de una batería, la fuente de alimentación de una computadora portátil, los cables pelados en un apartamento: estas son algunas de las aplicaciones más comunes.

En este artículo, tomaremos un ejemplo. como medir voltaje electrico energía utilizando un multímetro doméstico.

Como ejemplo, por qué todos deben saber esto, podemos citar varias situaciones cotidianas: al medir el voltaje de la batería, puede comprender qué tan "saludable" es, o tal vez ya puede tirarla; la lámpara de la lámpara de araña no se enciende, aunque la bombilla es nueva; vale la pena verificarla, puede haber un problema de cableado; cuando haya un corte de energía en el panel de la entrada, no será superfluo asegurarse de que realmente haya desenergizado todo el apartamento. En general, hay muchas aplicaciones.

Descubrimos las tareas, ahora vale la pena hablar sobre lo que necesita para las mediciones. En el 99 % de las situaciones cotidianas, solo necesitará una fuente de alimentación de CA o CC y "multímetro" - un dispositivo que mide el voltaje, también llamado "ensayador", y otros indicadores eléctricos, y específicamente una de sus funciones - voltímetro. Para las medidas del hogar, es adecuado el modelo más simple, que se puede encontrar en la tienda a un precio de 200 rublos.

Y bastante sobre la actualidad. El voltaje de la corriente eléctrica se mide en voltios (V). La corriente misma puede ser permanente (DCV) o variable (ACV). En el cableado del enchufe y de la casa, la corriente siempre es alterna, y todo lo que tiene "+" y "-" (baterías, acumuladores, etc.) es constante. En primer lugar, determine qué corriente va a medir y seleccione la posición adecuada del interruptor en el multímetro: DCV - corriente continua, ACV - corriente alterna.

Los valores digitales en el multímetro son los valores máximos medibles. Si ni siquiera sabe aproximadamente qué voltaje va a medir, comience por establecerlo en el valor más alto.

Vale la pena considerar que muchos multímetros modernos pueden determinar por sí mismos qué corriente se les suministra, directa o alterna. Si su multímetro es uno de estos, en lugar de las posiciones del interruptor DCV y ACV, tendrá una posición: V. En este caso, simplemente configúrelo.

Cómo conectar cables de multímetro

Después de una compra, muchos principiantes a menudo tienen una pregunta: dónde insertar los cables (y para ser precisos, se llaman sondas) multímetro y cómo hacerlo bien.

La mayoría de los multímetros tienen conectores de tres cables y dos cables: negro y rojo. Negro el cable se inserta en el zócalo con la inscripción COM, rojo al nido, donde entre los símbolos hay una designación V.

El tercer zócalo se usa para medir corrientes altas y no lo necesitaremos para medir voltaje, pero en general, si es necesario, se conecta un cable rojo y el negro siempre permanece en un zócalo.

Cómo medir el voltaje en un tomacorriente

Una de las tareas más comunes es medir el voltaje en el enchufe o en cableado residencial. Esto es muy fácil de hacer con un multímetro. Como escribimos anteriormente, la corriente alterna fluye en los enchufes, por lo que para medirla, debe configurar el interruptor del multímetro en la zona ACV.

Sabemos que el voltaje debe ser de unos 220 voltios, así que si tienes un multímetro como en el ejemplo de la foto de arriba, pon el interruptor en valor superior al esperado, en este caso en 750 en el rango ACV.

Una vez configurado el dispositivo, es hora de colocar los dedos de la sonda en el zócalo. No importa qué cable entra en qué orificio del enchufe. En general, no hay nada que temer, lo principal es aferrarse a la parte aislada de las sondas y no tocar su parte metálica (aunque es bastante difícil hacerlo incluso con un fuerte deseo), y tampoco para dejar que se toquen entre sí mientras están enchufados a la toma de corriente, de lo contrario puede arreglar un cortocircuito.

Si hizo todo correctamente, la pantalla de su multímetro mostrará el voltaje actual en el tomacorriente y su cableado interno.

En nuestro caso, esto es 235,8 voltios, dentro del rango normal. Nunca verá exactamente 220V en la pantalla, por lo que un error de +-20 es normal.

Cómo medir la batería o el voltaje de la batería

Todo tipo de baterías y varios acumuladores, en general, todo lo que vea "+" y "-": todos estos son fuentes de corriente eléctrica continua. Medir el voltaje directo no es más difícil que medir el voltaje alterno.

Para hacer esto, tome, por ejemplo, la batería tipo dedo más común. Conectar rojo cable multimetro "+" - con el terminal de la batería, y negro Con "-" - tu m. Si los conecta al revés, no pasará nada malo, solo en la pantalla del multímetro, las lecturas se mostrarán con un signo menos, algo como esto.

Por lo general, el voltaje de las baterías es pequeño, por lo que no puede tener miedo y presionar las sondas con los dedos. Hasta 20 voltios, lo más probable es que no sientas nada. En el caso de una pila AAA, su voltaje máximo es de 1,5 voltios, lo que no asusta en absoluto a una persona.

Como podemos ver en las lecturas del multímetro, el voltaje en nuestra batería es de 1.351 voltios, lo que significa que la batería todavía está bastante cargada y se puede usar.

Del mismo modo, puede verificar cualquier otra batería y medir su voltaje y, como ahora sabe, no hay nada complicado en esto.

B. Grigoriev (URSS)

La característica más importante de la tensión alterna (corriente) es su valor cuadrático medio * (RMS). Es necesario conocer el verdadero RMS al determinar las relaciones de potencia o energía en los circuitos de CA, medir las características de ruido de los dispositivos y los coeficientes de distorsión armónica o de intermodulación, y establecer controladores de potencia de tiristores. La combinación "verdadero SKZ" no se usó aquí por casualidad. El hecho es que es difícil medir el RMS, por lo que los voltímetros (independientes o incluidos en los multímetros) generalmente miden el valor promedio rectificado o el valor pico del voltaje de CA. Para un voltaje sinusoidal, y es más común en la práctica de medición, existe una relación inequívoca entre estos tres valores RMS: el valor pico es 1,41 veces mayor que el RMS y el valor rectificado promedio es 1,11 veces menor que él. Por lo tanto, los voltímetros de uso general casi siempre están calibrados en RMS, independientemente de lo que realmente registre el dispositivo. Por lo tanto, al medir el RMS de tensiones alternas, cuya forma difiere notablemente de una sinusoidal, generalmente es imposible utilizar estos voltímetros, sin embargo, para señales periódicas de forma simple (meandro, triángulo, etc.), factores de corrección se puede calcular Pero este método es inaceptable para las mediciones más importantes en la práctica (en particular, las mencionadas anteriormente). Aquí, solo el registro del verdadero RMS de voltaje alterno puede ser de ayuda.

Durante mucho tiempo, para medir el RMS se utilizaron métodos basados ​​en la conversión de tensión alterna en corriente continua utilizando dispositivos termoiónicos. En una forma modernizada, estos métodos todavía se usan hoy. Sin embargo, los equipos de medición, que son dispositivos informáticos analógicos especializados, se están generalizando cada vez más. Según uno u otro modelo matemático, procesan la señal original de manera que el producto del procesamiento es su RMS. Este camino, incluso teniendo en cuenta los éxitos de la microelectrónica, conduce inevitablemente a la complejidad del equipo, lo que es inaceptable para la práctica de radioaficionados, ya que el dispositivo de medición se vuelve más complicado que los dispositivos para los que es necesario establecer.

Si no se plantea el requisito de que el RMS debe ser de lectura directa (y esto es importante, en primer lugar, para las mediciones de masa), entonces es posible crear un dispositivo que sea muy fácil de fabricar y ajustar. El método de medición RMS se basa en amplificar el voltaje a un nivel en el que una bombilla incandescente común comienza a brillar. El brillo del brillo (es registrado por un fotorresistor) de la bombilla está únicamente relacionado con el RMS del voltaje alterno que se le aplica. Para eliminar la no linealidad del convertidor, la tensión alterna - resistencia, se recomienda usar solo para registrar un cierto brillo de la bombilla, que se instala durante la calibración del dispositivo. Luego, las medidas de RMS se reducen a ajustar el coeficiente de transmisión del preamplificador para que la bombilla brille con un brillo determinado. El valor cuadrático medio del voltaje medido se lee en la escala de la resistencia variable.

Cuando se combinan con los diodos VD1 y VD2, brindan protección al microamperímetro en caso de un desequilibrio significativo del puente. El mismo microamperímetro que usa el interruptor SA1 se puede conectar a la salida del amplificador para el equilibrio de CC.

El voltaje medido se suministra a la entrada no inversora del amplificador operacional DA1. Cabe señalar que si se excluye el CI de separación, se puede aplicar un voltaje alterno con un componente constante a la entrada del dispositivo. Y en este caso, las lecturas del dispositivo corresponderán al verdadero RMS del voltaje total (DC + AC).

Ahora sobre algunas características del voltímetro en cuestión y la elección de los elementos para él. El elemento principal del dispositivo es el optoacoplador VL1. Por supuesto, es muy conveniente usar un dispositivo estándar listo para usar, pero también puede hacer un análogo de un optoacoplador usted mismo. Esto requiere una bombilla incandescente y que se colocan en una carcasa que excluye la entrada de luz externa. Además, es deseable garantizar una transferencia de calor mínima desde la bombilla al fotorresistor (él y la temperatura). Los requisitos más estrictos se aplican a la bombilla de luz incandescente. El brillo de su brillo a la tensión RMS en él es de aproximadamente 1,5 V y debería ser suficiente para llevarlo al punto de funcionamiento correspondiente al equilibrio del puente. Esta limitación se debe al hecho de que el dispositivo debe tener un buen factor de cresta (la relación entre el valor de amplitud máxima permisible del voltaje medido y la raíz cuadrática media). Con un factor de cresta pequeño, es posible que el dispositivo no registre picos de voltaje individuales y, por lo tanto, subestime su RMS. Con los valores de los elementos del puente dados en el diagrama de la Fig. 1, la tensión RMS en el optoacoplador, llevándolo al punto de funcionamiento (unos 10 kOhm), será de aproximadamente 1,4 V. La amplitud máxima de la tensión de salida (antes del inicio de la limitación) en este dispositivo no supera los 11 V, por lo que su factor de cresta será de unos 18 db. Este valor es bastante aceptable para la mayoría de las mediciones, pero si es necesario, se puede aumentar ligeramente aumentando el voltaje de suministro del amplificador.

Otra limitación de una bombilla incandescente es que su corriente en el punto de funcionamiento no debe exceder los 10 mA. De lo contrario, se necesita un seguidor de emisor más potente, ya que debe proporcionar la corriente máxima. unas 10 veces mayor que la corriente consumida por una bombilla incandescente en su punto de funcionamiento.

No hay requisitos especiales para el fotorresistor de un optoacoplador casero, pero si el radioaficionado puede elegir, entonces es recomendable encontrar una instancia que tenga lo que se necesita en el punto de operación con menos iluminación. Esto le permitirá obtener un mayor factor de cresta del dispositivo.

La elección del amplificador operacional determina únicamente la combinación de dos parámetros: sensibilidad y ancho de banda. La característica de frecuencia de amplitud (respuesta de frecuencia) del amplificador operacional K140UD8 se muestra en la fig. 2 (es típico para muchos amplificadores operacionales con corrección interna). Como se puede ver en la respuesta de frecuencia, para medir el voltaje RMS en la banda de frecuencia hasta 20 kHz, el máximo (con la posición superior del control deslizante de resistencia variable R3 según el diagrama en la Fig. 1) la ganancia debe no exceda de varias decenas en este caso. Esto se confirma por la respuesta de frecuencia normalizada del dispositivo, que se muestra en la Fig. 3.

Las curvas 1-3 corresponden a tres posiciones del control deslizante de resistencia variable R3: superior, media e inferior.

Con estas medidas, el amplificador (correspondiente a la curva 1) fue de unos 150, que corresponde a los límites de medida RMS de 10 a 100 mV. Se puede ver que la caída en la respuesta de frecuencia a frecuencias superiores a 10 kHz en este caso se vuelve bastante significativa. Hay dos formas de reducir la caída en la respuesta de frecuencia. En primer lugar, puede reducir (seleccionando las resistencias R4 y R5) el amplificador a 15 ... 20. Esto reducirá la sensibilidad del dispositivo en un orden de magnitud (que puede compensarse fácilmente con preamplificadores), pero luego, en el peor de los casos, su respuesta de frecuencia no bajará de la curva 3 en la Fig. 3. En segundo lugar, se puede sustituir por otro de mayor banda ancha (por ejemplo, K574UD1, ), lo que permitirá realizar una alta sensibilidad del dispositivo con un ancho de banda amplificador de 20 kHz. Entonces, para el amplificador K574UD1 con tal ancho de banda, es posible que ya haya varios cientos.

No hay requisitos especiales para otros elementos del dispositivo. Solo notamos que el voltaje de operación máximo permitido para los transistores VT1 y VT2, así como para el fotorresistor, debe ser de al menos 30 V. Sin embargo, para el fotorresistor puede ser menor, pero luego se debe aplicar un voltaje reducido al puente. y las resistencias deben seleccionarse (si es necesario) R14 y R15.

Antes de encender el voltímetro por primera vez, el control deslizante de la resistencia R6 se coloca en la posición media, la resistencia R3 en la posición inferior y la resistencia R5 en la posición extrema derecha de acuerdo con el diagrama. El interruptor SA1 se transfiere a la posición izquierda de acuerdo con el esquema, y ​​utilizando la resistencia variable R6, el puntero del microamperímetro PA1 se pone a cero. Luego, los motores de las resistencias R3 y R5 se transfieren a las posiciones superior e izquierda, respectivamente, y se refina el equilibrio del amplificador. Devolviendo SA1 a su posición original (control del equilibrio del puente), proceder a la calibración del dispositivo.

Se aplica un voltaje sinusoidal de un generador de sonido a la entrada del voltímetro. Su valor de raíz cuadrática media está controlado por cualquier voltímetro de CA que tenga los límites de medición y el rango de frecuencia necesarios. La relación entre la tensión máxima medida y la mínima para este voltímetro es ligeramente superior a 10, por lo que se recomienda elegir los límites de medida de 0,1 a 1 V (para la versión de banda ancha con amplificador operacional KIOUD8) o de 10 a 100 mV (para la opción con clasificaciones según la Fig. 1). Ajustando la tensión de entrada ligeramente por debajo del límite de medida inferior, por ejemplo 9 ... 9,5 mV, utilizando la resistencia de ajuste R5, el puente se equilibra (el motor R3 está en la posición superior según el diagrama). Luego, el control deslizante de la resistencia R3 se mueve a la posición más baja y el voltaje de entrada aumenta hasta ese momento. hasta que se restablezca el equilibrio del puente. Si este voltaje es superior a 100 mV (para la opción que estamos considerando), entonces podemos proceder a calibrar el dispositivo y calibrar su escala. En el caso de que la tensión a la que se equilibra el puente sea inferior a 100 mV o notablemente superior a este valor, se debe aclarar la resistencia R2 (reducirla o aumentarla según corresponda). En este caso, por supuesto, se repite de nuevo el procedimiento para establecer los límites de medición. La operación de calibración del dispositivo es obvia: al aplicar un voltaje dentro de 10 ... 100 mV a su entrada, al girar el control deslizante de la resistencia R3, se logran lecturas cero del microamperímetro y se aplican los valores correspondientes a la escala

Las mediciones de la relación señal/ruido de grabadoras, amplificadores y otros equipos de reproducción de sonido se realizan generalmente con filtros de ponderación que tienen en cuenta la sensibilidad real del oído humano a las señales de varias frecuencias. Por eso es recomendable complementar el filtro de raíz cuadrática media con un filtro de este tipo, cuyo principal se muestra en la Fig. 4. La respuesta de frecuencia requerida está formada por tres circuitos RC: R2C2, R4C3C4 y R6C5. La amplitud de este filtro se da en

arroz. 5 (curva 2). Aquí, a modo de comparación, se muestra la respuesta de frecuencia estándar correspondiente (curva 1) (estándar SEV 1359-78). En el rango de frecuencia por debajo de 250 Hz y por encima de 16 kHz, la respuesta de frecuencia del filtro difiere algo de la estándar (alrededor de 1 dB), pero el error resultante puede despreciarse, ya que los componentes de ruido en tales frecuencias en relación con el la relación señal/ruido del equipo de reproducción de sonido es pequeña. La ganancia para estas pequeñas desviaciones de la respuesta de frecuencia estándar es la simplicidad del filtro y la capacidad de apagar el filtro con un solo interruptor de dos vías (SA1) y obtener uno lineal con una ganancia de 10. El filtro también tiene una ganancia de 10 a una frecuencia de 1 kHz.

Tenga en cuenta que R5 no está involucrado en la formación de la respuesta de frecuencia del filtro. Elimina la posibilidad de su autoexcitación a altas frecuencias debido a cambios de fase en el circuito de retroalimentación causados ​​por los capacitores C3 y C4. esta resistencia no es crítica. Al configurar el dispositivo, se aumenta hasta que se detiene la autoexcitación del filtro (se controla mediante un osciloscopio de banda ancha o un milivoltímetro de alta frecuencia).

Después de seleccionar la resistencia R5, proceden a ajustar la respuesta de frecuencia del filtro en la región de alta frecuencia. Al eliminar secuencialmente la respuesta de frecuencia del filtro en diferentes posiciones del rotor del condensador recortador C4, encuentran una posición en la que, a frecuencias superiores a 1 kHz, las desviaciones de la respuesta de frecuencia del estándar serán mínimas. En la región de baja frecuencia (300 Hz y menos), el curso de la respuesta de frecuencia, si es necesario, se refina seleccionando el capacitor C5. C2 (que consta de dos condensadores con una capacidad de 0,01 μF y 2400 pF conectados en paralelo) afecta principalmente el curso de la respuesta de frecuencia a frecuencias de 500 ... 800 Hz. El último paso en la configuración del filtro es la selección de la resistencia R2. Debe ser tal que el coeficiente de transferencia del filtro a una frecuencia de 1 kHz sea igual a 10. Luego se verifica la respuesta de frecuencia del filtro y, si es necesario, se especifica la capacitancia del capacitor C2. Cuando el filtro está apagado, al seleccionar la resistencia R3, la ganancia del preamplificador se establece en 10.

Si este filtro está integrado en el RMS, entonces C1 y R1 (ver Fig. 1) pueden excluirse. Sus funciones serán realizadas por C5 y C6, así como por R6 (ver Fig. 4). En este caso, la señal de la resistencia R6 se alimenta directamente a la entrada no inversora del amplificador operacional del voltímetro.

Dado que el factor pico del voltaje de CA medido generalmente no se conoce de antemano, entonces, como ya se señaló, es posible un error en las mediciones.

RMS debido a la limitación de la amplitud de la señal a la salida del amplificador. Para asegurarse de que no exista tal restricción, es recomendable introducir indicadores de pico de la amplitud de señal máxima permitida en el dispositivo: uno para señales de polaridad positiva y otro para señales de polaridad negativa. Como base, puede tomar el dispositivo que se describió en.

Bibliografía

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2. Vladimirov F. Indicador de nivel máximo//Radio.- 1983.-Nº 5.-

Difícilmente sería una exageración decir que cada radioaficionado tiene un probador de la familia M-83x. Sencillo, asequible, barato. Bastante suficiente para un electricista.

Pero para un radioaficionado, tiene una falla al medir el voltaje de CA. En primer lugar, baja sensibilidad y, en segundo lugar, está diseñado para medir voltajes con una frecuencia de 50 Hz. A menudo, un aficionado novato no tiene otros dispositivos, pero quiero medir, por ejemplo, el voltaje en la salida de un amplificador de potencia y evaluar su respuesta de frecuencia. Se puede hacer?

En Internet, todos repiten lo mismo: "no más de 400 Hz". ¿Es tan? Vamos a ver.

Para la verificación se montó una instalación a partir del probador M-832, el generador de sonido GZ-102 y
voltímetro de tubo V3-38.

A juzgar por los datos disponibles, numerosos dispositivos de la familia M-83x o D-83x se ensamblan casi de acuerdo con el mismo esquema, por lo que existe una alta probabilidad de que los resultados de la medición sean similares. Además, en este caso, me interesaba poco el error absoluto de este probador, solo me interesaban sus lecturas dependiendo de la frecuencia de la señal.

El nivel fue elegido alrededor de 8 voltios. Esto está cerca del voltaje de salida máximo del generador GZ-102 y cerca del voltaje en la salida del UMZCH de potencia media.

Sería mejor hacer otra serie de mediciones con un ULF potente cargado en un transformador elevador, pero no creo que los resultados cambien drásticamente.
Por conveniencia de evaluar la respuesta de frecuencia en dB, se eligió un nivel de 0 dB en el límite de 10 V del voltímetro V3-38. Cuando la frecuencia de la señal cambió, el nivel se ajustó ligeramente, pero los cambios no excedieron fracciones de dB, se pueden despreciar.

resultados

En la tabla anterior A- coeficiente por el cual es necesario multiplicar el resultado de las mediciones del probador a una frecuencia dada, teniendo en cuenta la caída en la respuesta de frecuencia.

Para obtener resultados tabulares en dB, se fijó a la salida del generador el nivel de tensión obtenido para cada frecuencia, y se leyó e ingresó en la tabla la diferencia en dB. Algunas imprecisiones debido al redondeo de 0,5 dB de las lecturas del voltímetro de tubo y al redondeo del último dígito de las lecturas del probador. Creo que en este caso un error sistemático de 1 dB es bastante aceptable, ya que es imperceptible de oído.

Conclusión

¿Entonces qué pasó?

La respuesta de frecuencia del probador es correcta no hasta 400 Hz, sino hasta 4 ... 6 kHz, comienza una disminución arriba, que se puede tener en cuenta usando la tabla y, por lo tanto, obtener resultados relativamente confiables en el rango de 20 ... 20.000 Hz e incluso más.

Para afirmar que las enmiendas son adecuadas para todos los evaluadores, debe recopilar estadísticas. Desafortunadamente, no tengo una bolsa de probadores.

No olvide que el probador mide voltaje alterno de acuerdo con el esquema de un rectificador de media onda con sus desventajas, como la capacidad de medir solo voltaje sinusoidal sin un componente constante, con un voltaje medido pequeño, el error aumentará.

¿Cómo se puede mejorar el probador M-832 para medir voltajes alternos?

Se puede agregar un interruptor de límite de 200-20 V opcional y otra resistencia de derivación. Pero esto requiere el desmontaje y el refinamiento del probador, debe comprender el circuito y tener un dispositivo para la calibración. Creo que esto es inapropiado.

Mejor haga un prefijo separado que amplifique y rectifique el voltaje. Aplique la tensión rectificada al probador, que se enciende para medir la tensión continua.
Pero este es un tema para otro artículo.

Para medir el voltaje alterno, se utilizan dispositivos electromecánicos analógicos (electromagnéticos, electrodinámicos, raramente inductivos), dispositivos electrónicos analógicos (incluidos los sistemas rectificadores) y medidores digitales. También se pueden utilizar compensadores, osciloscopios, registradores e instrumentos virtuales para las mediciones.

Al medir el voltaje alterno, se debe distinguir entre valores instantáneos, de amplitud, promedio y efectivos del voltaje deseado.

Un voltaje alterno sinusoidal se puede representar como las siguientes relaciones:

dónde Utah)- valor instantáneo de la tensión, V; Um- valor de amplitud del voltaje, V; (U - valor de voltaje promedio, V T- período

(T = 1//) de la tensión sinusoidal deseada, s; tu- valor efectivo del voltaje, V.

El valor instantáneo de la corriente alterna se puede mostrar en un osciloscopio electrónico o usando un registrador analógico (registrador).

Los valores medios, pico y efectivos de las tensiones alternas se miden mediante punteros o dispositivos digitales para evaluación directa o compensadores de tensión alterna. Los instrumentos para medir valores promedio y de amplitud se usan relativamente raramente. La mayoría de los dispositivos están calibrados en valores de voltaje efectivo. Por estas razones, los valores cuantitativos de las tensiones dadas en el libro de texto se dan, por regla general, en valores efectivos (ver expresión (23.25)).

Al medir cantidades variables, la forma de los voltajes deseados es de gran importancia, que pueden ser sinusoidales, rectangulares, triangulares, etc. Los pasaportes de los instrumentos siempre indican para qué voltajes está diseñado el dispositivo (por ejemplo, para medir voltajes sinusoidales o rectangulares) . En este caso, siempre se indica qué parámetro de la tensión alterna se está midiendo (valor pico, valor medio o valor efectivo de la tensión medida). Como ya se señaló, en su mayor parte, la calibración de los instrumentos se utiliza en los valores efectivos de los voltajes alternos deseados. Debido a esto, todos los voltajes alternos considerados más adelante se dan en valores efectivos.

Para expandir los límites de medición de voltímetros de voltajes alternos, se utilizan resistencias adicionales, transformadores de instrumentos y capacitancias adicionales (con dispositivos del sistema electrostático).

El uso de resistencias adicionales para expandir los límites de medición ya se ha discutido en la subsección 23.2 en relación con los voltímetros de CC y, por lo tanto, no se considera en esta subsección. Tampoco se consideran los transformadores de medida de tensión y corriente. La información sobre los transformadores se encuentra en la literatura.

Con una consideración más detallada del uso de capacitancias adicionales para expandir los límites de medición de la electroestadística de los voltímetros, se puede usar una capacitancia adicional (Fig. 23.3, a) o se pueden usar dos contenedores adicionales (Fig. 23.3, b).

Para un circuito con una capacitancia adicional (Fig. 23.3, a) tensión medida tu distribuida entre la capacitancia del voltmetro C y y la capacidad adicional C es inversamente proporcional a los valores Cy y c

Dado que U c \u003d U-Uy, puede ser escrito

Arroz. 23.3. Esquema de expansión de los límites de medición de electrostática.

voltímetros:

a- circuito con una capacidad adicional; b- esquema con dos capacidades adicionales; tu- tensión alterna medida (valor efectivo); C, C, C 2 - contenedores adicionales; CV - capacitancia del voltímetro electrostático utilizado V; tu c- caída de tensión en la capacidad adicional C; Uv- lectura de voltímetro electrostático

Resolviendo la ecuación (23.27) con respecto a tu, obtenemos:

De la expresión (23.28) se sigue que cuanto mayor sea el voltaje medido tu en comparación con el voltaje máximo permitido para un mecanismo electrostático dado, menor debe ser la capacitancia DE en comparación con la capacidad De ti.

Cabe señalar que la fórmula (23.28) es válida solo con aislamiento ideal de capacitores que forman capacitancias DE y CV . Si el dieléctrico que aísla las placas del condensador entre sí tiene pérdidas, surgen errores adicionales. Además, la capacitancia del voltímetro C y depende del voltaje medido tu, ya que desde tu dependen las lecturas del voltímetro y, en consecuencia, la posición relativa de las placas móviles y fijas que forman el mecanismo de medición electrostática. Esta última circunstancia da lugar a la aparición de otro error adicional.

Los mejores resultados se obtienen si, en lugar de una capacitancia adicional, se usan dos capacitancias adicionales C (y C 2, formando un divisor de voltaje (ver Fig. 23.3, b).

Para un circuito con dos capacidades adicionales, es válida la siguiente relación:

dónde tu- caída de voltaje a través de la capacitancia C y

Dado que puede ser escrito

Resolviendo la ecuación (23.30) con respecto a tu, obtenemos:

De la expresión (23.31), podemos concluir que si la capacitancia del capacitor C 2, al que está conectado el voltímetro, excede significativamente la capacitancia del voltímetro mismo, entonces la distribución de voltaje es prácticamente independiente de la lectura del voltímetro. Además, en C 2 » C y cambio en la resistencia de aislamiento de los condensadores C y C 2 y la frecuencia

Tabla 23.3

Límites y errores de medida de tensiones alternas

El voltaje medido también tiene poco efecto en las lecturas del dispositivo. Es decir, cuando se utilizan dos tanques adicionales, se reducen significativamente los errores adicionales en los resultados de la medición.

Los límites para medir voltajes alternos por dispositivos de varios tipos y los errores más pequeños de estos dispositivos se dan en la Tabla. 23.3.

A modo de ejemplo, el Apéndice 5 (Tabla A.5.1) proporciona características técnicas de voltímetros universales que permiten medir, entre otras cosas, tensiones alternas.

En conclusión, cabe señalar lo siguiente.

Los errores en la medida de corrientes (DC y AC) con instrumentos del mismo tipo y en iguales condiciones son siempre mayores que los errores en la medida de tensiones (tanto DC como AC). Los errores en la medida de corrientes y tensiones alternas con instrumentos del mismo tipo y en iguales condiciones son siempre mayores que los errores en la medida de corrientes y tensiones continuas.

Se puede encontrar información más detallada sobre los temas planteados en.

Voltímetro es un dispositivo de medición que está diseñado para medir Voltaje Corriente continua o alterna en circuitos eléctricos.

El voltímetro se conecta en paralelo a las salidas de la fuente de tensión mediante sondas remotas. De acuerdo con el método de visualización de los resultados de las mediciones, los voltímetros son punteros y digitales.

El valor del voltaje se mide en voltios, se indica en los instrumentos con la letra A(en ruso) o letra latina V(designación internacional).

En los circuitos eléctricos, el voltímetro se indica con la letra latina V, en un círculo, como se muestra en la foto.

El voltaje es constante o variable. Si el voltaje de la fuente de corriente es alterno, entonces el signo " se coloca delante del valor ~ "si es constante, entonces firma" – ".

Por ejemplo, la tensión alterna de una red doméstica de 220 Voltios se indica brevemente de la siguiente manera: ~220 V o ~220V. En pilas y acumuladores, cuando estén marcados, el signo " – A menudo se omite ", solo se aplica un número. El voltaje de la red eléctrica o de la batería del vehículo se indica de la siguiente manera: 12 voltios o 12V y pilas para linterna o cámara: 1,5 V o 1,5 V. Es obligatorio marcar el cuerpo cerca del terminal positivo en forma del signo " + ".

La polaridad de un voltaje alterno cambia con el tiempo. Por ejemplo, el voltaje en el cableado eléctrico de una casa cambia de polaridad 50 veces por segundo (la frecuencia del cambio se mide en Hertz, un Hertz es igual a un cambio en la polaridad del voltaje en un segundo).

La polaridad del voltaje de CC no cambia con el tiempo. Por lo tanto, se requieren diferentes instrumentos de medición para medir el voltaje de CA y CC.

Hay voltímetros universales con los que puede medir tanto voltaje AC como DC sin cambiar de modo de operación, por ejemplo, un voltímetro tipo E533.

Cómo medir el voltaje en el cableado eléctrico de una red doméstica

¡Atención! Al medir voltajes superiores a 36 V, es inaceptable que una persona toque cables pelados, ya que puede recibir una descarga eléctrica.

De acuerdo con los requisitos de GOST 13109-97, el valor efectivo del voltaje en la red eléctrica debe ser 220V±10%, es decir, puede variar de 198V a 242V. Si las bombillas comenzaron a arder tenuemente en el apartamento o se quemaron con frecuencia, los electrodomésticos comenzaron a funcionar de manera inestable, entonces, para tomar medidas, primero debe medir el valor del voltaje en el cableado eléctrico.

Al iniciar las mediciones, es necesario preparar el dispositivo: - verificar la confiabilidad del aislamiento de los conductores con terminales y sondas; - colocar el interruptor de límites de medida en la posición de medida de tensión alterna de al menos 250 V;

- inserte los conectores de los conductores en los enchufes del dispositivo, guiado por las inscripciones cerca de ellos;

– encienda el dispositivo de medición (si es necesario).

Como puede ver en la imagen, el límite de cambio de voltaje alterno es de 300 V en el probador y 700 V en el multímetro En muchos modelos de probadores, debe configurar varios interruptores en la posición requerida a la vez. El tipo de corriente (~ o ​​-), el tipo de medida (V, A u Ohm) y también inserte los extremos de las sondas en los enchufes deseados.

En el multímetro, el extremo de la sonda negra se inserta en el conector COM (común para todas las medidas) y el rojo en V, común para cambiar el voltaje, la corriente, la resistencia y la frecuencia de CC y CA. El conector marcado como ma se usa para medir corrientes bajas, 10 A mientras mide corrientes de hasta 10 A.

¡Atención! Medir el voltaje mientras el enchufe está conectado a la toma de 10 A dañará el instrumento. En el mejor de los casos, el fusible insertado dentro del dispositivo se quemará, en el peor de los casos, tendrá que comprar un multímetro nuevo. Especialmente a menudo cometen errores cuando usan instrumentos para medir la resistencia y, olvidando cambiar el modo, miden el voltaje. Conocí más de una docena de estos dispositivos defectuosos, con resistencias quemadas en su interior.

Después de realizar todo el trabajo preparatorio, puede comenzar a medir. Si encendió el multímetro y no aparecieron números en el indicador, significa que la batería no está instalada en el dispositivo o que ya se ha agotado. Por lo general, los multímetros usan una batería tipo Krona con un voltaje de 9 V, cuya vida útil es de un año. Por lo tanto, incluso si el dispositivo no se ha utilizado durante mucho tiempo, es posible que la batería no funcione. Cuando se utiliza el multímetro en condiciones estacionarias, se recomienda utilizar un adaptador ~ 220 V / -9 V en lugar de una corona.

Inserte los extremos de las sondas en el tomacorriente o tóquelos con los cables del cableado eléctrico.

El multímetro mostrará inmediatamente el voltaje en la red, pero en el probador de interruptores, aún debe poder leer las lecturas. A simple vista parece que es difícil, ya que hay muchas escalas. Pero si observa detenidamente, queda claro en qué escala leer las lecturas del dispositivo. En el dispositivo considerado del tipo TL-4 (¡que me ha servido sin problemas durante más de 40 años!) Hay 5 escalas.

La escala superior se usa para tomar lecturas cuando el interruptor está en múltiplos de 1 (0.1, 1, 10, 100, 1000). La escala, ubicada justo debajo, es un múltiplo de 3 (0.3, 3, 30, 300). Al medir el voltaje de CA de 1 V y 3 V, se aplican 2 escalas adicionales más. Hay una escala separada para medir la resistencia. Todos los probadores tienen una graduación similar, pero la multiplicidad puede ser cualquiera.

Dado que el límite de medición se estableció en ~ 300 V, significa que la lectura debe realizarse en la segunda escala con un límite de 3, multiplicando las lecturas por 100. El precio de una división pequeña es 0,1, por lo tanto, resulta 2,3 + la flecha está en el medio entre los trazos, lo que significa que tomamos el valor de las lecturas 2.35 × 100 \u003d 235 V.

Resultó que el valor de voltaje medido es de 235 V, que está dentro del rango permitido. Si durante el proceso de medición hay un cambio constante en el valor de los dígitos del dígito menos significativo y la flecha del probador fluctúa constantemente, entonces hay malos contactos en las conexiones de cableado y es necesario revisarlo.

Cómo medir el voltaje de la batería
batería o fuente de alimentación

Dado que la tensión de las fuentes de corriente continua normalmente no supera los 24 V, tocar los terminales y los cables pelados no es peligroso para las personas y no se requieren medidas de seguridad especiales.

Para evaluar la idoneidad de una batería, acumulador o la salud de una fuente de alimentación, se requiere medir el voltaje en sus terminales. Los terminales de las baterías redondas se ubican en los extremos del cuerpo cilíndrico, el terminal positivo se indica con el signo “+”.

Medir el voltaje de CC prácticamente no es muy diferente de medir el voltaje de CA. Solo necesita cambiar el dispositivo al modo de medición apropiado y observar la polaridad de la conexión.

La cantidad de voltaje que crea una batería generalmente está marcada en su caja. Pero incluso si el resultado de la medición mostró un voltaje suficiente, esto no significa que la batería esté bien, ya que se midió la EMF (fuerza electromotriz) y no la capacidad de la batería, que determina la duración del producto en el que será instalado.

Para una evaluación más precisa de la capacidad de la batería, debe medir el voltaje conectando una carga a sus polos. Una lámpara incandescente para una linterna, diseñada para un voltaje de 1,5 V, es adecuada como carga para una batería de 1,5 V. Para mayor comodidad, debe soldar los conductores a su base.

Si el voltaje bajo carga disminuye menos del 15%, entonces la batería o el acumulador son bastante adecuados para funcionar. Si no hay un dispositivo de medición, puede juzgar la idoneidad para un uso posterior de la batería por el brillo de la bombilla. Pero tal verificación no puede garantizar la duración de la batería en el dispositivo. Solo indica que la batería aún se puede utilizar actualmente.