Nguyên lý làm việc của vôn kế và các loại vôn kế

Vôn kế là gì?

Vôn kế là dụng cụ đo hiệu điện thế giữa hai nút. Chúng ta biết đơn vị của sự chênh lệch điện thế là vôn. Vì vậy, nó là một dụng cụ đo lường sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm.

Nguyên lý làm việc của vôn kế

Nguyên lý chính của vôn kế là nó phải được mắc song song nếu chúng ta muốn đo hiệu điện thế. Kết nối song song được sử dụng vì vôn kế được chế tạo theo cách mà nó có giá trị điện trở rất cao. Vì vậy, nếu điện trở cao đó được mắc nối tiếp thì dòng điện sẽ gần như bằng 0, điều đó có nghĩa là mạch đã bị hở.

Bạn đang xem: Nguyên lý làm việc của vôn kế và các loại vôn kế

Nếu nó được kết nối song song, thì trở kháng tải song song với điện trở cao của vôn kế và do đó, sự kết hợp sẽ cho trở kháng gần như giống với tải. Ngoài ra trong mạch song song, chúng ta biết rằng điện áp là như nhau nên điện áp giữa vôn kế và tải gần như giống nhau và do đó vôn kế đo điện áp.

Đối với một vôn kế lý tưởng, chúng ta có điện trở là và do đó dòng điện được rút ra bằng 0 nên sẽ không có tổn thất điện năng trong thiết bị. Nhưng điều này không thể đạt được trên thực tế vì chúng ta không thể có một vật liệu có điện trở là .

Phân loại các loại vôn kế

Theo nguyên lý hoạt động, chúng ta có các loại vôn kế khác nhau, chúng chủ yếu là:

• Vôn kế nam châm vĩnh cửu (PMMC)

• Vôn kế sắt(MI)

• Vôn kế điện kế

• Vôn kế chỉnh lưu

• Vôn kế cảm ứng

• Vôn vế tĩnh điện

• Vôn kế kỹ thuật số

Theo cường độ dòng điện, Vôn kế phân thành 2 loại:

• Vôn kế DC

• Vôn kế AC

Vôn kế nam châm vĩnh cửu được sử dụng để đo dòng điện DC, vôn kế cảm ứng và vôn kế điện kế đo được cả dòng điện AC và dòng điện DC. Vôn kế cảm ứng không được sử dụng vì giá thành cao, đo đường không chính xác. Vôn kế chỉnh lưu và vôn kế tĩnh điện và vôn kế kỹ thuật số (DVM) có thể đo cả điện áp AC và DC.

Vôn kế nam châm vĩnh cửu (PMMC)

Khi dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường , một lực cơ học tác dụng lên dây dẫn , nếu nó được gắn vào một hệ thống chuyển động, với chuyển động của cuộn dây, kim chỉ thị sẽ di chuyển trên thang đo.

Nó phù hợp để đo DC vì ở đây độ lệch tỷ lệ với điện áp vì điện trở không đổi đối với vật liệu của đồng hồ và do đó nếu đảo cực điện áp, độ lệch của con trỏ cũng sẽ bị đảo ngược nên nó chỉ được sử dụng để đo DC. Loại dụng cụ này được gọi là dụng cụ loại D’Arnsonval. Nó có ưu điểm là có quy mô tuyến tính, tiêu thụ điện năng thấp, độ chính xác cao.

Nhược điểm chính là: nó chỉ đo đại lượng DC, chi phí cao hơn, v.v.

Trong đó,

B = Mật độ từ thông tính bằng Wb/m2.

i = V/R trong đó V là điện áp cần đo và R là điện trở của tải.

l = Chiều dài của cuộn dây tính bằng m.

b = Chiều rộng của cuộn dây tính bằng m.

N = Số vòng dây trong cuộn dây.

Mở rộng phạm vi trong vôn kế nam châm vĩnh cửu (PMMC)

Trong vôn kế nam châm vĩnh cửu, chúng ta cũng có khả năng mở rộng phạm vi đo điện áp. Chỉ cần mắc nối tiếp một điện trở với đồng hồ đo là chúng ta có thể mở rộng phạm vi đo.

Ta có:

V là điện áp cung cấp tính bằng vôn.

Rv là điện trở vôn kế tính bằng Ohm.

R là điện trở ngoài mắc nối tiếp tính bằng ôm.

V1 là hiệu điện thế trên vôn kế.

Khi đó điện trở ngoài mắc nối tiếp được cho bởi:

Vôn kế sắt (MI)

Nó được sử dụng cho cả phép đo AC và DC, bởi vì độ lệch θ bình phương tỷ lệ của điện áp giả sử trở kháng của đồng hồ không đổi, do đó, cực tính của điện áp là gì đi nữa nó cũng cho thấy độ lệch hướng, hơn nữa chúng được phân loại theo hai cách nữa:

• Loại lực hút.

• Loại lực đẩy.

Xem thêm : TRUNG TÂM Y TẾ QUẬN 6

Trong đó,

I là tổng cường độ dòng điện chạy trong mạch tính bằng Ampe.

I = V/Z

Trong đó,

V là điện áp cần đo

Z là trở kháng của tải.

L là độ tự cảm của cuộn dây tính bằng Henry.

θ là độ lệch góc tính bằng Radian.

• Nguyên lý hoạt động vôn kế sắt loại lực hút

Nếu miếng sắt mềm không nhiễm từ được đặt trong từ trường, nó sẽ bị hút về phía cuộn dây, nếu một con trỏ được gắn vào hệ thống và dòng điện chạy qua cuộn dây do điện áp đặt vào, nó sẽ tạo ra một từ trường hút sắt mảnh và tạo ra mô-men xoắn lệch do con trỏ di chuyển trên thang đo.

• Nguyên lý hoạt động vôn kế sắt loại lực đẩy

Khi hai miếng sắt được từ hóa có cùng cực tính bằng cách cho một dòng điện chạy qua bằng cách đặt một điện áp lên vôn kế thì lực đẩy giữa chúng xảy ra và lực đẩy đó tạo ra mô-men xoắn lệch do con trỏ di chuyển.

Ưu điểm là nó đo được cả AC và DC, rẻ, sai số ma sát thấp, mạnh mẽ, v.v. Nó chủ yếu được sử dụng trong phép đo AC vì trong phép đo DC, sai số sẽ nhiều hơn do độ trễ.

Vôn kế điện kế

Loại vôn kế này được sử dụng vì chúng có cùng hiệu chuẩn cho cả AC và DC tức là nếu hiệu chuẩn bằng DC thì cũng không cần hiệu chuẩn ta cũng đo được AC.

Nguyên lý hoạt động vôn kế điện kế

Chúng ta có hai cuộn dây, cuộn dây cố định và cuộn dây di chuyển. Nếu một điện áp được đặt vào hai cuộn dây do dòng điện chạy qua hai cuộn dây thì nó sẽ ở vị trí 0 do sự phát triển của mô-men xoắn bằng nhau và ngược chiều. Nếu hướng của một mô-men xoắn bị đảo ngược khi dòng điện trong cuộn dây đảo ngược, thì một mô-men xoắn không đổi hướng sẽ được tạo ra.

Đối với vôn kế, kết nối là một kết nối song song và cả cuộn dây cố định và di chuyển được kết nối nối tiếp với điện trở không cảm ứng.

φ = 0 trong đó φ là góc pha.

Xem thêm : TRUNG TÂM Y TẾ QUẬN 6

Trong đó,

I là cường độ dòng điện chạy trong mạch tính bằng Ampe

I = V/Z.

Xem thêm : TRUNG TÂM Y TẾ QUẬN 6

Trong đó,

V và Z lần lượt là điện áp đặt vào và trở kháng của cuộn dây.

M = Độ tự cảm của cuộn dây.

Chúng không có lỗi trễ, có thể được sử dụng cho cả phép đo AC và DC, nhược điểm chính là tỷ lệ mô-men xoắn/trọng lượng thấp, tổn thất ma sát cao, đắt hơn các thiết bị khác, v.v.

Vôn kế chỉnh lưu

Chúng được sử dụng để đo AC hoặc DC. Đối với phép đo DC, chúng ta phải kết nối đồng hồ PMMC đo điện áp DC dao động để đo điện áp chỉnh lưu được kết nối qua bộ chỉnh lưu.

Ưu điểm:

• Có thể được sử dụng ở tần số cao.

• Nó có quy mô thống nhất cho hầu hết các phạm vi.

Nhược điểm có lỗi do nhiệt độ giảm độ nhạy trong hoạt động AC.

Vôn kế kỹ thuật số (DVM)

Nguyên lý hoạt động vôn kế kỹ thuật số (DVM)

Vôn kế kỹ thuật số là một thiết bị có thể cung cấp điện áp đầu ra không phải bằng độ lệch mà chỉ trực tiếp giá trị. Nó là một công cụ rất tốt để đo điện áp vì nó loại bỏ hoàn toàn sai số do thị sai, phép đo gần đúng, có thể thực hiện đọc tốc độ cao và nó cũng có thể được lưu trong bộ nhớ để phân tích thêm. Nguyên lý chính là giá trị được đo bằng cách sắp xếp mạch tương tự nhưng giá trị đó không được sử dụng để làm lệch con trỏ mà được đưa đến bộ chuyển đổi tương tự sang số và được hiển thị dưới dạng giá trị số.

Vôn kế tĩnh điện

Nguyên lý hoạt động vôn kế tĩnh điện

Khi điện trường được tạo ra bởi các hạt tích điện được phép tác động lên các dây dẫn được tích điện bởi dòng điện, một mô-men xoắn lệch được tạo ra. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng:

• Hai điện cực nhiễm điện trái dấu, trong đó một điện cực cố định, điện cực kia di động.

• Lực giữa hai điện cực gây ra chuyển động quay của điện cực chuyển động.

Xem thêm : TRUNG TÂM Y TẾ QUẬN 6

Trong đó,

V là điện áp cần đo tính bằng vôn

C là giá trị của điện dung tính bằng fara

θ là độ lệch tính bằng radian.

Ưu điểm của máy đo tĩnh điện là tiêu thụ điện năng thấp, dùng được cho cả đại lượng AC và DC, không suy hao từ trễ , không sai lệch từ trường.

Nhược điểm là quy mô không đồng đều, lực tác dụng thấp, dàn trải và kích thước lớn, kết cấu không chắc chắn.

>>> 10+ Mã Sản Phẩm Tắt Kê Nở Inox: https://mecsu.vn/san-pham/tac-ke-inox-304.5An

>>> 200+ Mã Sản Phẩm Tắc Kê Các Loại: https://mecsu.vn/san-pham/tac-ke.qm

Nguồn: https://luatduonggia.edu.vn
Danh mục: Tổng hợp