Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, měření elektrického napětí Pracovní list - příklad vytvořil: Ing. Lubomír Kořínek Období vytvoření VM: říjen 2013 Klíčová slova: elektrické napětí, voltmetr Materiál je určen k procvičení probíraného učiva pod vedením učitele
Měření elektrického napětí K měření elektrického napětí se používají přístroje nazývané voltmetry. Voltmetr připojujeme vždy paralelně k měřené části obvodu (zdroj, zátěž). Voltmetr, který se zapojuje do měřeného obvodu má mít co největší vnitřní odpor, tak, aby měl co nejmenší vliv na velikost proudu procházejícího obvodem. Schematická značka voltmetru v elektrických obvodech: Vlastní zapojení voltmetru do obvodu, kde rezistor představuje zátěž: K měření elektrického napětí se používají analogové měřící přístroje a digitální měřicí přístroje. Voltmetry můžeme měřit jak stejnosměrná, tak i střídavá napětí, ale musíme k měření použít vhodný měřicí přístroj. Při měření střídavého napětí měříme efektivní hodnotu tohoto napětí, při měření stejnosměrného napětí měříme střední hodnotu tohoto napětí. Pokud neznáme napětí v měřeném obvodu, nastavíme na voltmetru nejvyšší rozsah a teprve po připojení, dle hodnoty napětí (výchylky měřicího přístroje), volíme rozsah nižší.
Při měření stejnosměrného napětí musíme u výchylkových měřících přístrojů vždy dodržet polaritu měřeného napětí, aby na výchylku ručky nepůsobil opačný pohybový moment. Pro měření stejnosměrných napětí používáme u analogových měřících přístrojů nejčastěji magnetoelektrické voltmetry, které se vyznačují malou spotřebou a vysokou přesností. Velký vnitřní odpor má i soustava elektrostatická, ale elektrostatické voltmetry se v praxi používají pro měření vysokých napětí. Pro měření stejnosměrných napětí se mohou použít i moderní přístroje feromagnetické. Pro měření velmi malých napětí, řádově V, slouží přístroje zvané galvanometry. Při měření střídavých napětí se používají feromagnetické měřicí přístroje, které se ale vyznačují velkou spotřebou a kmitočtovou závislostí, proto se tyto voltmetry používají pro měření napětí technického kmitočtu (50 Hz). Výhodou těchto voltmetrů je skutečnost, že měří efektivní hodnotu i nesinusových střídavých napětí. Pro měření vysokých napětí se používají elektrostatické voltmetry, jejichž výhodou je nezávislost na kmitočtu. Pro měření střídavých napětí lze použít i magnetoelektrické voltmetry s usměrňovačem, jejichž výhodou je malá spotřeba a možnost měření střídavých napětí malých hodnot. Tyto voltmetry však neměří efektivní, ale střední hodnotu napětí. Proto je stupnice cejchována v efektivních hodnotách, což platí pouze pro sinusový průběh napětí, takže v obvodech s polovodičovými měniči je nemůžeme použít. Při měření výchylkovými měřicími přístroji musíme zjistit velikost hodnoty měřeného napětí pro příslušnou výchylku na daném rozsahu. K tomuto účelu musíme vypočítat konstantu přístroje, což je číslo, kterým je nutné vynásobit výchylku přístroje v dílcích, abychom dostali hodnotu měřeného napětí ve voltech. Pro konstantu měřicího přístroje platí: k X S ( V / dílek ) Kde X jmenovitý rozsah přístroje (V) S celkový počet dílků stupnice (dílky) Hodnota měřené veličiny je určena součinem konstanty měřícího přístroje a počtem dílků výchylky: X M k. Kde X M je hodnota měřené veličiny ve voltech
Změna rozsahu voltmetru se ve stejnosměrných obvodech provádí pomocí předřadného rezistoru (předřadníku), což je rezistor zařazený do série s měřící cívkou voltmetru: Pro odpor předřadníku platí: p m.( n 1) kde: U n - kolikrát se zvětší napěťový rozsah voltmetru U m Ke změně rozsahu střídavých voltmetrů se používá měřící napěťový transformátor s výstupním napětím 100 V, čímž je dán poměr transformátoru. Vstupní svorky (primární vinutí) měřícího transformátoru se označují M a N, výstupní svorky (sekundární vinutí) se označují m, n :
Použité zdroje: Elektrotechnická měření, BEN technická literatura, Praha 2002, ISBN 80-7300-022-9 Jan, Kubát, Žďárský - Automobily, elektrotechnika motorových vozidel I, nakladatelství AVID s.r.o., ISBN 978-80-87143-05-6