3.2.3 电压表
测量某一段电路的电压时,应将电压表并联在被测电压的两端,电压表的端电压才等于被测电压,如图3-22所示。电压表并入电路必然会分流掉原来支路的部分电流,影响电路的测量结果。为了尽量减小测量误差,不影响电路的正常工作状态,电压表的内阻应远大于被测支路的电阻。但是电压表测量机构本身的电阻并不大,所以在电压表的测量机构中都串联有一个阻值很大的电阻。
图3-22 电压测量电路
(1)直流电压的测量
测量直流电压通常采用磁电式电压表。由于直流电压表有正、负极性,测量时,必须将电压表的正端钮接被测电路的高电位端,负端钮接被测电路的低电位端,如图3-22所示。如果被测电压高于电压表允许范围,则要采取措施扩大量程,常用的方法是在电压表外串联分压电阻,此分压电阻也称为倍压器,如图3-23所示。此时,测量机构上所测电压为被测电压的一部分,即
图3-23 带倍压器的电压测量电路
由上式可得分压电阻:
由上式可以看出,电压表要扩大的量程越大,所串联的倍压器的阻值应越大。多量程的电压表内部具有多个分压电阻,不同的量程串接不同的分压电阻。此方法对磁电式、电磁式、电动式仪表均适用。
【例3-2】 一磁电式电压表,量程为50V,内阻2000Ω。现将其量程改为200V, 问应串联多大的电阻?
解:应串联的电阻为
RV=[(U/U0)-1]R0=[(200/50)-1]×2000=6000(Ω)
图3-24 利用电压互感器扩大交流电压表量程
(2)交流电压的测量
测量交流电压通常采用电磁式电压表,精密测量则采用电动式电压表。由于交流电压表的接线端没有极性之分,测量时,只要在测量量程范围内将电压表直接并入被测电路即可。当需要测量较高电压时,必须扩大交流电压表的量程。电气工程上常用电压互感器来扩大交流电压表的量程,如图3-24所示,不论磁电式、电磁式、电动式仪表均适用。按测量电压等级不同,互感器有不同的标准电压比率,如3000/100V、6000/100V等,配用互感器的电压表量程一般为100V。使用时,需要根据被测电路电压等级和电压表量程进行选择。显然,电压表的内阻越大,所产生的误差越小,测量准确度越高。