Измерительным приборам с делителем напряжения

Киловольтметры и высоковольтные делители напряжения (высоковольтные измерительные системы)

Киловольтметр

Киловольтметром называется электроизмерительный прибор, который предназначен для измерения значения напряжения в высоковольтных установках или линиях.

Назначение киловольтметра

Киловольтметр предназначен для снятия показаний напряжения сети, а также оперативного контроля этой величины при эксплуатации или ремонте приборов высоковольтного типа, соответствующих емкостных накопителей и в лабораторных целях, для изучения и демонстрации работы высоковольтных приборов.

Диапазоны измерений

Высокое напряжение киловольтметром можно измерять в очень широких диапазонах, которые в зависимости от конструкции и типа прибора могут быть, как 0 В – 10 кВ, так и 0 В – 20 кВ. Сопротивление на входе киловольтметра для диапазона 0 В – 10 кВ составляет примерно 100 МОм, а для диапазона 0 В – 20 кВ – от 200 МОм соответственно. Рабочие температуры устройства входят в измерительный промежуток от -20 0 C вплоть до +35 0 C. При комнатной температуре (примерно 20 0 C), относительная влажность воздуха не должна быть выше 80 %.

Источники погрешностей киловольтметров

Погрешность прибора составляет на всем измерительном участке показатель, не повышающий 5%. Источниками возникновения этих погрешностей могут стать несоответствующие микроклиматические параметры эксплуатации киловольтметра. Также значительный вклад несет первоначальная калибровка, которая при наличии небольшого отклонения от стандартных значений, может несколько повлиять на измерения.

Область применения

Используется киловольтметр для проведения ремонтных и измерительных работ на участках цепи и с приборами, которые питаются от высоковольтных источников. Помимо этого широкое применение киловольтметры нашли в качестве лабораторно-измерительного и контрольного оборудования в демонстрационных обучающих стендах, обучающих экспериментальных приборах и установках, а также примышленном оборудовании в качестве контрольно-измерительного прибора.

Технические характеристики

Применение киловольтметра должно осуществляться с соблюдением всех правил безопасности, поскольку высоковольтное напряжение может нанести значительный вред человеку, а также его жизненным функциям. При этом нужнее не только провести полное отключение высоковольтных источников для исследуемого участка цепи, но и снять возможных заряд, который мог предварительно накопиться, с радиоэлементов, способных накоплять его.

В киловольтметрах, диапазон измерений который может достигать 20 к В, предусмотрено использование амперметра с верхней гранью измерения 100 мкА, который одновременно для киловольтметра выступает индикатором. Типа КЭВ высоковольтные нагрузки (резисторы), подключаются к микроамперметру. В случае недостаточного сопротивления и ограниченных параметров одного резистора, нужное значение сопротивления может достигаться благодаря использованию нескольких резисторов, подключенных в определенной комбинации.

Купить киловольтметры и высоковольтные делители напряжения (высоковольтные измерительные системы)

В нашем интернет-магазине Вы можете приобрести киловольтметры и высоковольтные делители напряжения (высоковольтные измерительные системы) с поверкой и доставкой по Санкт-Петербургу, по низким ценам.

Источник

Делитель напряжения: схема и расчёт

Для того, чтобы получить из исходного напряжения лишь его часть используется делитель напряжения (voltage divider). Это схема, строящаяся на основе пары резисторов.

В примере, на вход подаются стандартные 9 В. Но какое напряжение получится на выходе Vout? Или эквивалентный вопрос: какое напряжение покажет вольтметр?

Ток, протекающий через R1 и R2 одинаков пока к выходу Vout ничего не подключено. А суммарное сопротивление пары резисторов при последовательном соединении:

$ R_t = R_1 + R_2 = 900 \unit<Ом data-lazy-src=

Теперь, когда нам известен ток в R2, расчитаем напряжение вокруг него:

$ V_<out data-lazy-src=

Так с помощью пары резисторов мы изменили значение входного напряжения с 9 до 5 В. Это простой способ получить несколько различных напряжений в одной схеме, оставив при этом только один источник питания.

Применение делителя для считывания показаний датчика

Другое применение делителя напряжения — это снятие показаний с датчиков. Существует множество компонентов, которые меняют своё сопротивление в зависимости от внешних условий. Так термисторы меняют сопротивление от нуля до определённого значения в зависимости от температуры, фоторезисторы меняют сопротивление в зависимости от интенсивности попадающего на них света и т.д.

Если в приведённой выше схеме заменить R1 или R2 на один из таких компонентов, Vout будет меняться в зависимости от внешних условий, влияющих на датчик. Подключив это выходное напряжение к аналоговому входу Ардуино, можно получать информацию о температуре, уровне освещённости и других параметрах среды.

Значение выходного напряжения при определённых параметрах среды можно расчитать, сопоставив документацию на переменный компонент и общую формулу расчёта Vout.

Подключение нагрузки

С делителем напряжения не всё так просто, когда к выходному подключения подключается какой-либо потребитель тока, который ещё называют нагрузкой (load):

В этом случае Vout уже не может быть расчитано лишь на основе значений Vin, R1 и R2: сама нагрузка провоцирует дополнительное падение напряжения (voltage drop). Пусть нагрузкой является нечто, что потребляет ток в 10 мА при предоставленных 5 В. Тогда её сопротивление

$ R_L = \frac<U data-lazy-src=

Подставив значение в общую формулу расчёта Vout, получим:

$ V_L = V_<in data-lazy-src=

Пропорция сохраняется, Vout не меняется:

$ V_<out data-lazy-src=

$ V_L = V_<in data-lazy-src=

А это в 4-8 раз выше максимальной мощности самых распространённых резисторов! Попытка воспользоваться описанной схемой со сниженными номиналами и стандартными 0.25 или 0.5 Вт резисторами ничем хорошим не закончится. Очень вероятно, что результатом будет возгарание.

Применимость

Делитель напряжения подходит для получения необходимого заниженного напряжения в случаях, когда подключенная нагрузка потребляет небольшой ток (доли или единицы миллиампер). Примером подходящего использования является считывание напряжения аналоговым входом микроконтроллера, управление базой/затвором транзистора.

Делитель не подходит для подачи напряжения на мощных потребителей вроде моторов или светодиодных лент.

Чем меньшие номиналы выбраны для делящих резисторов, тем больше энергии расходуется впустую и тем выше нагрузка на сами резисторы. Чем номиналы больше, тем больше и дополнительное (нежелательное) падение напряжения, провоцируемое самой нагрузкой.

Если потребление тока нагрузкой неравномерно во времени, Vout также будет неравномерным.

Источник

Делитель напряжения, что это такое и как он работает разбираем на практике

Так что ;t такое делитель напряжения? Если обратиться к википедии, то там записано следующее определение: изделие, в котором входное и выходное напряжения связаны между собой определенным коэффициентом передачи. Звучит не очень понятно. В этой статье я постараюсь рассказать о делителе напряжения простым языком.

Содержание

Существующие виды делителей напряжения

Немного теории и скучных формул

Закрепляем на практике

Переменный резистор

Существующие виды делителей напряжения

Делители напряжения бывают линейными и нелинейными. В свою очередь линейные подразделяются на:

А к нелинейным относятся, например, параметрические стабилизаторы напряжения.

Хочется заметить, что принцип работы любого делителя одинаков и различия обусловлены лишь набором компонентов, из которых он собран. Поэтому в качестве примера будет рассмотрен резистивный делитель напряжения, как наиболее простой из всех существующих.

Немного теории и скучных формул

Давайте рассмотрим следующий рисунок:

Делитель напряжения, что это такое и как он работает разбираем на практике

Выше представленная схема выполнена из пары резисторов соединенных последовательно. К такой схеме мы можем спокойно прилагать как постоянное, так и переменное напряжение. И как только мы подключим такую схему, то в силу вступит Закон Ома, который позволит нам многое подсчитать.

Итак, при последовательном соединении резисторов их сопротивление будет равняться сумме, а именно: R1+R2. И получается что сила тока, будет такова:

Делитель напряжения, что это такое и как он работает разбираем на практике

Также учтите, что при таком соединении резисторов сила тока будет одинакова на любом участке цепи.

Итак, так как у нас резисторы имеют разное сопротивление, то согласно Закону Ома, напряжение на этих элементах так же будет различно, то есть на резисторе R1 будет U1, а на R2 будет U2.

Зная это, мы можем высчитать силу тока уже так:

Выполняя простые преобразования, конечные формулы для расчета выходного напряжения будет иметь следующий вид:

Делитель напряжения, что это такое и как он работает разбираем на практике

Получается, что по этим формулам мы сможем подсчитать, какое падение напряжение будет на каждом из резисторов.

Проще говоря, при последовательном соединении резисторов на каждом из них будет свое напряжение и сумма этих напряжений будет равна напряжению источника питания , то есть будет справедливо следующее выражение:

Делитель напряжения, что это такое и как он работает разбираем на практике

То есть с помощью резисторов произошло простое деление напряжения пришедшего от источника питания.

Закрепляем на практике

Итак, со скучной теорией закончили, давайте проведем практический эксперимент. Для этого берем парочку резисторов (разного номинала), источник питания и мультиметр.

Делитель напряжения, что это такое и как он работает разбираем на практике

Производим измерение сопротивления наших резисторов:

Делитель напряжения, что это такое и как он работает разбираем на практике

На блоке питания выставляем, например, 10 В, а резисторы соединяем между собой последовательным образом:

Делитель напряжения, что это такое и как он работает разбираем на практике

Теперь производим измерение напряжения на первом резисторе, а затем на втором:

Делитель напряжения, что это такое и как он работает разбираем на практике

Теперь складываем наши полученные напряжения:

3.307 В + 6,76 В = 10,067 Вольт. Разница в 0,067 Вольт спишем на погрешность мультиметра и самого блока питания.

Вот мы и рассмотрели самый простейший пример деления напряжения.

Теперь для полноты эксперимента убедимся на практике, что сила тока неизменна во всей нашей сети при последовательном соединении.

Делитель напряжения, что это такое и как он работает разбираем на практике

Как видно из выше представленных фотографий, ток везде одинаков.

Переменный резистор

Для плавного деления напряжения используются регулируемые резисторы.

Делитель напряжения, что это такое и как он работает разбираем на практике

Принцип данного резистора таков: между двумя крайними точками 1 и 3 присутствует постоянное сопротивление. А сопротивление среднего вывода по отношению к крайним изменяется, если крутить построечную рукоять.

Выставляем на нашем блоке питания 10 Вольт и производим измерение напряжения между крайними контактами:

Делитель напряжения, что это такое и как он работает разбираем на практике

Теперь с помощью регулятора выставляем любое положение и измеряем напряжение на выводах 1-2 и 2-3

Делитель напряжения, что это такое и как он работает разбираем на практике

Все так же суммируем получившиеся значения 6,87+3,199 = 10,069 Вольт. Лишние 0,069 Вольта все так же списываем на погрешность.

Заключение

Конечно, в современной электронике такие делители уже давно не применяются. Но если вы собираете какую-либо самоделку и необходимо выполнить разделение напряжения, то резисторный делитель напряжения подойдет как нельзя лучше. Если статья оказалась вам полезна, то оцените ее лайком. Спасибо за ваше драгоценное внимание!

Источник

Поделиться с друзьями
Электрика и электроника