[科普中國]-電壓表

概述

電壓表是測(cè)量電壓的一種儀器，常用電壓表——伏特表的符號(hào)為“V”。

傳統(tǒng)的指針式電壓表包括一個(gè)靈敏電流計(jì)，在靈敏電流計(jì)里面有一個(gè)永磁體，在電流計(jì)的兩個(gè)接線柱之間串聯(lián)一個(gè)由導(dǎo)線構(gòu)成的線圈，線圈放置在永磁體的磁場(chǎng)中，并通過傳動(dòng)裝置與表的指針相連。大部分電壓表都分為兩個(gè)量程。電壓表有三個(gè)接線柱，一個(gè)負(fù)接線柱，兩個(gè)正接線柱，電壓表的正極與電路的正極連接，負(fù)極與電路的負(fù)極連接。

原理傳統(tǒng)的指針式電壓表和電流表都是根據(jù)一個(gè)原理就是電流的磁效應(yīng)。電流越大，所產(chǎn)生的磁力越大，表現(xiàn)出的就是電壓表上的指針的擺幅越大，電壓表內(nèi)有一個(gè)磁鐵和一個(gè)導(dǎo)線線圈，通過電流后，會(huì)使線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，線圈通電后在磁鐵的作用下會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是電流表、電壓表的表頭部分。

由于電壓表要與被測(cè)電阻并聯(lián)，所以如果直接用靈敏電流計(jì)當(dāng)電壓表用，表中的電流過大，會(huì)燒壞電表，這時(shí)需要在電壓表的內(nèi)部電路中串聯(lián)一個(gè)很大的電阻，這樣改造后，當(dāng)電壓表再并聯(lián)在電路中時(shí)，由于電阻的作用，加在電表兩端的電壓絕大部分都被這個(gè)串聯(lián)的電阻分擔(dān)了，所以通過電表的電流實(shí)際上很小，所以就可以正常使用了。

直流電壓表的符號(hào)要在V下加一個(gè)“_”，交流電壓表的符號(hào)要再V下加一個(gè)波浪線“~”。1

技術(shù)參數(shù)頻響范圍10Hz—10MHz 基本精度±2%

輸入電阻，電容，過載電壓1mV—300mV:≥8MΩ≤40pF≤100V300mV—300V≥8MΩ≤20pF≤600V

直流輸出電壓-1V(逢10量程)

一般技術(shù)指標(biāo)

工作溫度，濕度0℃—40℃≤90%RH

電源要求198V—242VAC475Hz—52.5Hz

功耗≤6VA

尺寸(W×H×D)240mm×140mm×280mm

重量約2.5kg

結(jié)構(gòu)電壓表是個(gè)大的電阻器，理想的認(rèn)為是斷路。在并聯(lián)電路中并聯(lián)了電壓表(跟別的用電器并聯(lián))和用電器，如果在干路中沒有其他的用電器，可以認(rèn)為測(cè)量電源電壓(因?yàn)椴⒙?lián)電路上的用電器全部享用了電源的電壓)；如果干路中還連接其他的用電器，那這個(gè)用電器就分享了部分電源電壓，那電壓表測(cè)的只能是部分電壓(連接在哪個(gè)用電器就是哪個(gè)用電器的電壓)。

要知道在電壓表內(nèi)，有一個(gè)磁鐵和一個(gè)導(dǎo)線線圈，通過電流后，會(huì)使線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，這樣線圈通電后在磁鐵的作用下會(huì)旋轉(zhuǎn)，這就是電流表、電壓表的表頭部分。

這個(gè)表頭所能通過的電流很小，兩端所能承受的電壓也很?。隙ㄟh(yuǎn)小于1V，可能只有零點(diǎn)零幾伏甚至更?。?，為了能測(cè)量實(shí)際電路中的電壓，需要給這個(gè)電壓表串聯(lián)一個(gè)比較大的電阻，做成電壓表。這樣，即使兩端加上比較大的電壓，可是大部分電壓都作用在加的那個(gè)大電阻上了，表頭上的電壓就會(huì)很小了。電壓表是一種內(nèi)部電阻很大的儀器，一般應(yīng)該大于幾千歐。表頭是跟據(jù)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力的作用而制成的。表內(nèi)部有一永磁體，在極間產(chǎn)生磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中有一個(gè)線圈，線圈兩端各有一個(gè)游絲彈簧，彈簧各連接表的一個(gè)接線柱，在彈簧與線圈間由一個(gè)轉(zhuǎn)軸連接，在轉(zhuǎn)軸相對(duì)于電流表的前端，有一個(gè)指針。當(dāng)有電流通過時(shí)，電流沿彈簧、轉(zhuǎn)軸通過磁場(chǎng)，電流切磁感線，所以受磁場(chǎng)力的作用，使線圈發(fā)生偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸、指針偏轉(zhuǎn)。由于磁場(chǎng)力的大小隨電流增大而增大，所以就可以通過指針的偏轉(zhuǎn)程度來觀察電流的大小。2

分類用于測(cè)量直流電壓、交流電壓的機(jī)械式指示電表。分為直流電壓表和交流電壓表。

直流類型主要采用磁電系電表和靜電系電表的測(cè)量機(jī)構(gòu)。磁電系電壓表由小量程的磁電系電流表與串聯(lián)電阻器(又稱分壓器)組成，最低量程為十幾毫伏。為了擴(kuò)大電壓表量程，可以增大分壓器的電阻值。例如用50微安的電流表形成250伏的電壓表時(shí)，要使分壓器與測(cè)量機(jī)構(gòu)的總電阻值為250/[50×10^(-6)]=5×10^6歐=5兆歐，這相當(dāng)于電壓表的內(nèi)阻為20千歐/伏。為了避免電壓表的接入過多影響原工作狀態(tài)，要求電壓表有較高的內(nèi)阻。用幾個(gè)電阻組成的分壓器和測(cè)量機(jī)構(gòu)串聯(lián)，可形成多量程電壓表。靜電系電壓表的最低量程為幾十伏，擴(kuò)大量程是靠改變電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)和極間距離來達(dá)到。此外，電磁系電表的測(cè)量機(jī)構(gòu)在理論上也可用于測(cè)量直流電壓。

交流類型主要采用整流式電表、電磁系電表、電動(dòng)系電表和靜電系電表的測(cè)量機(jī)構(gòu)。除靜電系電壓表外，其他系電壓表都是用小量程電流表與分壓器串聯(lián)而成。也可用幾個(gè)電阻組成的分壓器與測(cè)量機(jī)構(gòu)串聯(lián)而形成多量程電壓表。這些系的交流電壓表難于制成低量程的，最低量程在幾伏到幾十伏之間，而最高量程則約為1～2千伏。靜電系電壓表的最低量程約為30伏，而最高量程則可達(dá)很高。電力系統(tǒng)中用的高壓電壓表是由電壓額定量程為 100伏的電磁系電壓表，結(jié)合適當(dāng)電壓變比的電壓互感器組成。由于受測(cè)量機(jī)構(gòu)線圈電感的限制，電磁系電壓表、電動(dòng)系電壓表的使用頻率范圍較窄，上限頻率低于1～2千赫。電動(dòng)系略優(yōu)于電磁系。靜電系和熱電系電壓表的使用頻率范圍都較寬。整流式電壓表的上限使用頻率約幾千赫，但要注意，僅當(dāng)交流電壓為正弦波形時(shí)，整流式電表讀數(shù)才是正確的。各系電壓表的各系電壓表的量程，使用頻率范圍、內(nèi)阻以及能達(dá)到的最高準(zhǔn)確級(jí)見表。

數(shù)顯類型數(shù)顯電壓表是用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將測(cè)量電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式并以數(shù)字形式表示的儀表適合環(huán)境溫度0～50℃濕度85%以下使用，在因磁場(chǎng)或高頻儀器，高壓火花，閃電等原因引起電壓異常時(shí)，在外部請(qǐng)使用電源線濾波器或非線性電阻等干擾吸收電路。

電流表與電壓表的使用維護(hù)方法本文簡述了電流表與電壓表的使用維護(hù)方法.

1.合理選擇電流表

(1)根據(jù)被測(cè)量準(zhǔn)確度要求，合理選擇電流表的準(zhǔn)確度。一般地講，0.1-0.2級(jí)的磁電系電流表適合用于標(biāo)準(zhǔn)表及精密測(cè)量中;0.5-1.5級(jí)磁電系電流表適合用于實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行測(cè)量;1.0—5.0級(jí)磁電系儀表適合用于工礦企業(yè)中作為電氣設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)和電氣設(shè)備檢修使用。

(2)根據(jù)被側(cè)電流大小選擇相應(yīng)量限的電流表。量限過大會(huì)造成測(cè)量準(zhǔn)確度下降，量限過小會(huì)造成電流表損壞。為充分利用儀表的準(zhǔn)確度，應(yīng)當(dāng)按盡量使用標(biāo)尺度的后1/4段的原則選擇儀表的量程。

(3)合理選擇電流表內(nèi)阻。對(duì)電流表要求其內(nèi)阻越小越好。

2.測(cè)量前的檢查

測(cè)量前，應(yīng)檢查電流表指針是否對(duì)準(zhǔn)“0”刻度線。如果沒對(duì)準(zhǔn)，應(yīng)調(diào)節(jié)“調(diào)零器”，使指針歸零。

3.電流表與被測(cè)電路的連接

(1)測(cè)量時(shí)，應(yīng)將電流表串接于被測(cè)電路的低電位一側(cè)。

(2)測(cè)量直流時(shí)，需要注意電流表端鈕的符號(hào)，對(duì)單量限電流表，被測(cè)量電流應(yīng)從標(biāo)有 “+”的端鈕流人電流表，從標(biāo)有“—”的端鈕流出電流表;對(duì)多量限電流表，標(biāo)有“*”的是公共端鈕，如果其他端鈕標(biāo)有“+”符號(hào).則應(yīng)使被測(cè)電流從“+”端鈕流入，從“*”端鈕流出;如果其他端鈕標(biāo)有“—”符號(hào)，則連接正好與上述情況相反。

4.正確讀數(shù)

讀數(shù)時(shí)，應(yīng)讓指針穩(wěn)定后再進(jìn)行讀數(shù)，并盡旦保持視線與刻度盤垂直。如果刻度盤有反射鏡，應(yīng)使指針和指針在鏡中的影保重合，以減小誤差。

5.維護(hù)方法

(1)由于磁電系電流表的過載能力很小，使用時(shí)一定要注意連接電路的極性和量限的選擇。

(2)若在測(cè)量中發(fā)現(xiàn)指針反向偏轉(zhuǎn)或正向偏轉(zhuǎn)超過標(biāo)度尺上滿刻度線，應(yīng)立即斷電停止測(cè)量，待連接正確或重新選擇更大量限的電流表后再進(jìn)行測(cè)量。

(3)當(dāng)測(cè)量工作完畢后，應(yīng)先斷電源，再從測(cè)量電路中取下電流表，將其放置在干燥、通風(fēng)和陰涼的環(huán)境中。對(duì)靈敏度、準(zhǔn)確度很高的微安表和毫安表，應(yīng)用導(dǎo)線將正、負(fù)端鈕連接起來，以保護(hù)儀表的測(cè)量機(jī)構(gòu)。

電壓表的使用維護(hù)方法與電流表的使用維護(hù)方法類同，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)測(cè)量時(shí)應(yīng)將電壓表并聯(lián)接入被測(cè)電路。

(2)由于電壓表與負(fù)載是并聯(lián)的，要求內(nèi)阻Rv遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻RL。

(3)測(cè)量直流時(shí)，先把電壓表的“—”瑞鈕接入被測(cè)電路的低電位端，然后再把“+”端鈕接入被測(cè)電路的高電位端。

(4)對(duì)多量限電壓表，當(dāng)需要變換量限時(shí)，應(yīng)將電壓表與被測(cè)電路斷開后，再改變量限。3