Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Indice de contenidos
- ¿Qué es un voltímetro?
- Principio de funcionamiento del voltímetro
- Clasificación o tipos de voltímetro
¿Qué es un voltímetro?
El voltímetro es un medidor de voltaje. Que mide el voltaje entre los dos nodos. Sabemos que la unidad de diferencia de potencial son los voltios. Por tanto, es un instrumento de medida que mide la diferencia de potencial entre los dos puntos.
Principio de funcionamiento del voltímetro
El principio fundamental del voltímetro es que debe estar conectado en paralelo en el que queremos medir el voltaje . La conexión en paralelo se usa porque un voltímetro está construido de tal manera que tiene un valor de resistencia muy alto . Entonces, si esa alta resistencia está conectada en serie, el flujo de corriente será casi cero, lo que significa que el circuito se ha abierto.
Si está conectado en paralelo, entonces la impedancia de carga viene en paralelo con la alta resistencia del voltímetro y, por lo tanto, la combinación dará casi la misma impedancia que la carga. También en el circuito paralelo sabemos que el voltaje es el mismo, por lo 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 que la resistencia debe ser infinita y, por lo tanto, la corriente consumida debe ser cero, por lo que no habrá pérdida de energía en el instrumento. Pero esto no se puede lograr en la práctica, 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 voltímetros , principalmente:
- Voltímetro de bobina móvil de imán parmanente ( PMMC ).
- Voltímetro de hierro móvil (MI).
- Voltímetro Tipo Electro Dinamómetro .
- Voltímetro tipo rectificador
- Voltímetro tipo inducción .
- Voltímetro de tipo electrostático .
- Voltímetro digital (DVM).
Dependiendo de este tipo de medición que hagamos, tenemos:
- Voltímetro DC.
- Voltímetro AC.
Para los voltímetros de CC, se utilizan instrumentos PMMC , el instrumento MI puede medir voltajes de CA y CC, el tipo de electrodinamómetro , el instrumento térmico también puede medir voltajes de CC y CA. Los medidores de inducción no se utilizan debido a su alto costo, inexactitud en la medición. El voltímetro de tipo rectificador, el tipo electrostático y también el voltímetro digital (DVM) pueden medir voltajes de CA y CC.
Voltímetro PMMC
Cuando el conductor portador de corriente se coloca en un campo magnético , una fuerza mecánica actúa sobre el conductor , si está unido a un sistema en 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 CC porque aquí la deflexión es proporcional al voltaje porque la resistencia es constante para un material del medidor y, por lo tanto, si la polaridad del voltaje se invierte, la deflexión del puntero también se invertirá, por lo que se usa solo para la medición de CC. Este tipo de instrumento se denomina instrumento de tipo D’Arnsonval. Tiene las ventajas de tener escala lineal, el consumo de energía es bajo, alta precisión.
Las principales desventajas son:
solo mide la cantidad de CC, un costo más alto, etc.
Donde,
B = Densidad de flujo en Wb / m 2 .
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 = Ancho de la bobina en m.
N = No de vueltas en la bobina.
Extensión de rango en un voltímetro PMMC
En los voltímetros PMMC tenemos la facilidad de ampliar también el rango de medida de tensión. Simplemente conectando una resistencia en serie con el medidor podemos ampliar el rango de medida. 
Sea,
V es el voltaje de suministro en voltios.
R v es la resistencia del voltímetro en ohmios.
R es la resistencia externa conectada en serie en ohmios.
V 1 es el voltaje a través del voltímetro.
Entonces la resistencia externa a conectar en serie viene dada por
Voltímetro MI
Los instrumentos MI significan instrumentos de hierro en movimiento . Se utiliza para mediciones de CA y CC, porque la deflexión θ cuadrado proporcional del voltaje asumiendo que la impedancia del medidor es constante, por lo que cualquiera que sea la polaridad del voltaje, muestra la deflexión direccional, además se clasifican de dos maneras más. ,
- Tipo de atracción.
- Tipo de repulsión.
Donde, I es la corriente total 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.
θ es la desviación en Radian.
Tipo de atracción Principio del instrumento MI
Si se coloca un hierro dulce no magnetizado en el campo magnético, se atrae hacia la bobina, si se conecta un puntero a los sistemas y la corriente pasa a través de una bobina como resultado del voltaje aplicado, se crea un campo magnético que atrae el hierro. pieza y crea un par de desviación como resultado de lo cual el puntero se mueve sobre la escala.
Principio del instrumento MI de tipo de repulsión
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 la repulsión entre ellas y esa repulsión produce un par de desviación debido al cual se mueve el puntero.
Las ventajas son que mide tanto CA como CC, es económico, tiene errores de baja fricción, es 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
Se utilizan instrumentos de electrodinamómetro porque tienen la misma calibración tanto para CA como para CC, es decir, si está calibrado con CC, entonces también sin calibrar podemos medir CA.
Principio del voltímetro del tipo de electrodinamómetro
Disponemos de dos bobinas, bobinas fijas y móviles. Si se aplica un voltaje en las dos bobinas como resultado de lo cual la corriente fluye por dos bobinas, permanecerá en la posición cero debido al desarrollo de un par igual y opuesto. Si la dirección de un par se invierte a medida que se invierte la corriente en la bobina, se produce un par no direccional.
Para el voltímetro, la conexión es en paralelo y tanto las bobinas fijas como las móviles están conectadas en serie con resistencia no inductiva.
φ = 0 donde φ es el ángulo de fase. 
Donde, I es la cantidad de corriente que fluye en el circuito en Amp = V / Z.
V y Z son los voltajes aplicados y la impedancia de la bobina, respectivamente.
M = Inductancia mutua de la bobina.
No tienen error de histéresis, se pueden usar tanto para medición de CA como de CC, las principales desventajas son tener una relación de par / peso baja, alta pérdida de fricción, costosos que otros instrumentos, etc.
Voltímetro rectificador
Principio del voltímetro rectificador
Se utilizan para medidas de CA o CC. Para la medición de CC, tenemos que conectar un medidor PMMC que mide el voltaje de CC pulsante que mide el voltaje rectificado que está conectado a través del puente rectificador .
Ventajas del voltímetro rectificador
- Puede utilizarse en alta frecuencia.
- Tiene escala uniforme para la mayoría de los rangos.
Desventajas de tener un error debido a la disminución de la temperatura en la sensibilidad en el funcionamiento con 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 deflexión sino indicando directamente el valor. Es un muy buen instrumento para medir la tensión ya que elimina por completo el error por paralaje, aproximación en la medida, se puede realizar lectura de alta velocidad y también se puede almacenar en memoria para su posterior análisis. El principio principal es que el valor se mide con la misma disposición de circuito, pero ese valor no se usa para desviar el puntero, sino que se alimenta al convertidor de analógico a digital y se muestra como valor digital.
Instrumentos electrostáticos
Principio de los instrumentos electrostáticos
Cuando se permite que el campo eléctrico creado por las partículas cargadas actúe sobre los conductores cargados 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 está fijo y el otro es móvil.
- Fuerza entre dos electrodos que provoca el movimiento rotatorio del electrodo en movimiento.
Donde, V es el voltaje que se va a medir en voltios, C es el valor de la capacitancia en faradios y θ es la desviación en radianes.
Ventajas del medidor electrostático que tiene un bajo consumo de energía, se puede utilizar para cantidades de CA y CC, sin pérdida de histéresis , sin errores de campo magnético extraviados. Las desventajas son que tiene una escala no uniforme, baja fuerza de operación, es expansivo y el tamaño es grande, además su construcción no es robusta.
