¿Qué es el Voltímetro?
Voltímetro es un medidor de voltaje. Que mide el voltaje entre los dos nodos. Conocemos la unidad de diferencia de potencial es de voltios. Así que es un instrumento de medición que mide la diferencia potencial entre los dos puntos.
Principio de funcionamiento del voltímetro
El principal principio del voltímetro es que debe estar conectado en paralelo en el que queremos medir la voltaje. La conexión paralela se utiliza porque una voltímetro está construido de tal manera que tiene un valor muy alto de resistencia. Así que si esa alta resistencia está conectada en serie que el actual el flujo será casi cero, lo que significa que el circuito se ha abierto.
Si se conecta en paralelo, entonces la impedancia de la carga va en paralelo con la alta resistencia del voltímetro y por lo tanto la combinación dará casi la misma impedancia que tenía la carga. También en el circuito paralelo sabemos que el voltaje es el mismo, así que el voltaje entre el voltímetro y la carga es casi el mismo y por lo tanto el voltímetro mide el voltaje.
Para un voltímetro ideal, tenemos la resistencia que debe ser infinita y por lo tanto la corriente dibujada para ser cero, de modo que no habrá pérdida de potencia en el instrumento. Pero esto no se puede lograr prácticamente ya que no podemos tener un material que tenga una resistencia infinita.
Clasificación o tipos de voltímetro
De acuerdo con el principio de construcción, tenemos diferentes tipos de voltímetrosson principalmente
- Imán Parmanent Bobina móvil (PMMC) Voltímetro.
- El hierro en movimiento Voltímetro.
- Tipo de electrodinamómetro Voltímetro.
- Tipo de rectificador Voltímetro
- Tipo de inducción Voltímetro.
- Tipo Electrostático Voltímetro.
- Voltímetro digital (DVM).
Dependiendo de este tipo de medidas que hagamos, tenemos…
- Voltímetro DC.
- Voltímetro de CA.
Para Voltímetros DCInstrumentos PMMC se utilizan, Instrumento MI puede medir tanto los voltajes de CA como los de CC, tipo de electrodinamómetro…el instrumento térmico puede medir los voltajes de corriente continua y alterna también. Medidores de inducción no se utilizan debido a su alto costo, la inexactitud en la medición. El voltímetro de tipo rectificador, de tipo electrostático y también el voltímetro digital (DVM) puede medir tanto los voltajes de CA como los de CC.
Voltímetro PMMC
Cuando el conductor conductor de corriente colocado en un campo magnéticouna fuerza mecánica actúa sobre el directorsi está conectado a un sistema de movimiento, con el movimiento de la bobina, el puntero se mueve sobre la escala.
Los instrumentos PMMC tienen imanes parmanentes. Es adecuado para la medición de la corriente continua porque aquí la desviación es proporcional al voltaje porque resistencia es constante para un material del medidor y, por lo tanto, si se invierte la polaridad del voltaje, la desviación del puntero también se invertirá, por lo que se utiliza sólo para la medición de la corriente continua. Este tipo de instrumento se llama instrumento tipo DArnsonval. Tiene la ventaja de tener una escala lineal, el consumo de energía es bajo y la precisión es alta.
Las principales desventajas son
Sólo mide la cantidad de DC, el mayor costo, etc.
Dónde,
B = Densidad de flujo en Wb/m2.
i = V/R donde V es el voltaje a medir y R es la resistencia de la carga.
l = Longitud de la bobina en m.
b = Anchura de la bobina en m.
N = No hay vueltas en la bobina.
Extensión del rango en un voltímetro PMMC
En los voltímetros PMMC tenemos la facilidad de extender el rango de medición del voltaje también. Sólo conectando una resistencia en serie con el medidor podemos extender el rango de medición.
Déjalo,
V es el voltaje de suministro en voltios.
Rv es la resistencia del voltímetro en Ohm.
R es la resistencia externa conectada en serie en ohmio.
V1 es el voltaje a través del voltímetro.
Entonces la resistencia externa a ser conectada en serie está dada por
Voltímetro MI
Los instrumentos de IM significan instrumento de hierro en movimiento. Se utiliza tanto para las mediciones de CA como de CC, porque el cuadrado proporcional de la desviación del voltaje suponiendo que la impedancia del medidor es constante, así que cualquiera que sea la polaridad del voltaje, muestra la desviación direccional, además se clasifican de dos maneras más,
- Tipo de atracción.
- Tipo de repulsión.
Donde, yo es el total actual que fluye en el circuito en Amp. I = V/Z
Donde, V es el voltaje a medir y Z es la impedancia de la carga.
L es la autoinducción de la bobina en Henry.
es la desviación en el Radián.
Tipo de atracción MI Principio del instrumento
Si se coloca un hierro blando no magnetizado en el campo magnético, es atraído hacia la bobina, si se coloca un puntero en los sistemas y se pasa corriente a través de una bobina como resultado del voltaje aplicado, se crea un campo magnético que atrae la pieza de hierro y crea un par de desviación como resultado del cual el puntero se mueve sobre la escala.
Tipo de repulsión MI Principio del instrumento
Cuando dos piezas de hierro se magnetizan con la misma polaridad al pasar una corriente que se hace aplicando un voltaje a través del voltímetro, se produce una repulsión entre ellas y esa repulsión produce un par de desviación debido al cual el puntero se mueve.
Las ventajas son que mide tanto la CA como la CC, es barato, con bajos errores de fricción, robusto, etc. Se utiliza principalmente en la medición de CA porque en la medición de CC el error se debe más a la histéresis.
Voltímetro tipo electrodinamómetro
Instrumentos electrodinámicos se utilizan porque tienen la misma calibración tanto para CA como para CC, es decir, si se calibra con CC, entonces también sin calibrar podemos medir la CA.
Principio del voltímetro tipo electrodinamómetro
Tenemos dos bobinas, fijas y móviles. Si se aplica un voltaje en las dos bobinas como resultado de lo cual actual fluye dos bobinas se mantendrá en la posición cero debido al desarrollo de un par igual y opuesto. Si la dirección de un par se invierte mientras la corriente en la bobina se invierte, se produce un par unidireccional.
En el caso del voltímetro, la conexión es paralela y tanto las bobinas fijas como las móviles se conectan en serie con una resistencia no inductiva.
= 0 donde es el ángulo de la fase.
Donde, I es la cantidad de corriente que fluye en el circuito en Amp = V/Z.
V y Z son los voltajes e impedancia aplicados a la bobina respectivamente.
M = Inducción mutua de la bobina.
No tienen error de histéresis, pueden utilizarse para la medición de CA y CC, las principales desventajas son la baja relación par/peso, la alta pérdida de fricción, más caro que otros instrumentos, etc.
Voltímetro rectificador
Principio del voltímetro rectificador
Se utilizan para las mediciones de CA o CC. Para la medición de DC tenemos que conectar un Medidor de PMMC que mide el voltaje de CC pulsante que mide el voltaje rectificado que está conectado a través de la puente rectificador.
Ventajas del voltímetro rectificador
- Se puede utilizar en alta frecuencia.
- Tiene una escala uniforme para la mayoría de los rangos.
Desventajas de tener un error debido a la disminución de la sensibilidad de la temperatura en el funcionamiento de la CA.
Voltímetros digitales (DVM)
Principio de los voltímetros digitales (DVM)
El Voltímetro digital es un instrumento que puede dar el voltaje de salida no por desviación sino indicando directamente el valor. Es un muy buen instrumento para medir el voltaje ya que elimina completamente el error debido al paralaje, se puede hacer una aproximación en la medición, una lectura de alta velocidad y también se puede almacenar en la memoria para un análisis posterior. El principio fundamental es que el valor se mide con la misma disposición de circuitos, pero ese valor no se utiliza para desviar el puntero, sino que se alimenta al convertidor de analógico a digital y se muestra como el valor digital.
Instrumentos electrostáticos
Principio de los instrumentos electrostáticos
Cuando campo eléctrico creadas por las partículas cargadas se les permite actuar en el conductores que es cargado por la corriente, se produce un par de desviación. Esto se puede hacer usando…
- Dos electrodos de carga opuesta en los que uno de ellos es fijo y el otro es móvil.
- Fuerza entre dos electrodos que causa el movimiento rotatorio del electrodo en movimiento.
Donde, V es el voltaje a medir en voltios, C es el valor de capacitancia en faradio y es la desviación en radianes.
Ventajas de la medidor electrostático que tiene un bajo consumo de energía, puede ser usado tanto para cantidades de CA como de CC, no pérdida de histéresis…no hay error de campo magnético perdido. Las desventajas son que no tiene una escala uniforme, baja fuerza de operación, es expansivo y el tamaño es grande, además su construcción no es robusta.
