ولتمتر چیست؟
ولتمتر چیست؟ چشم بینای مهندسان برای اندازهگیری اختلاف پتانسیل
در دنیای الکتریسیته، ما نمیتوانیم جریان برق یا ولتاژ را با چشم ببینیم؛ اما برای کنترل، عیبیابی و حفظ ایمنی سیستمها، باید دقیقاً بدانیم در هر نقطه از مدار چه خبر است. اینجاست که ولتمتر (Voltmeter) وارد عمل میشود.
ولتمتر یکی از پایهایترین و مهمترین ابزارهای اندازهگیری در صنعت برق است. در این مقاله به زبان ساده بررسی میکنیم که ولتمتر چیست، چگونه کار میکند، نحوه نصب آن در مدار به چه شکل است و انواع صنعتی آن چه تفاوتی با هم دارند.
ولتمتر دقیقاً چه چیزی را اندازه میگیرد؟
برای درک کار ولتمتر، باید اول مفهوم ولتاژ را بدانیم. ولتاژ (یا اختلاف پتانسیل الکتریکی)، نیرویی است که باعث میشود الکترونها در یک سیم حرکت کنند (مثل فشار آب در یک لوله).
وظیفه ولتمتر این است که این "فشار" یا اختلاف پتانسیل بین دو نقطه از یک مدار را اندازهگیری کرده و بر حسب واحد ولت (V) به ما نشان دهد.
نحوه نصب ولتمتر در مدار: یک قانون طلایی
یکی از مهمترین نکاتی که هر تکنسین برق باید بداند، نحوه قرار دادن ولتمتر در مدار است. اگر این کار اشتباه انجام شود، دستگاه یا میسوزد و یا عدد اشتباهی نشان میدهد.
قانون طلایی: ولتمتر همیشه باید به صورت موازی (Parallel) با قطعهای که میخواهیم ولتاژش را اندازه بگیریم، در مدار قرار داده شود.
چرا موازی؟
چون ما میخواهیم اختلاف پتانسیل دو سر یک قطعه (مثلاً یک لامپ یا یک موتور) را بسنجیم. برای این کار، ولتمتر دارای مقاومت داخلی بسیار بالایی (نزدیک به بینهایت در مدلهای ایدهآل) است. این مقاومت بالا باعث میشود وقتی ولتمتر را موازی میبندیم، جریان بسیار ناچیزی از خود دستگاه عبور کند و در نتیجه، تاثیری روی کارکرد مدار اصلی نگذارد. (برخلاف آمپرمتر که مقاومت بسیار کمی دارد و باید سری بسته شود).
انواع ولتمتر در صنعت
ولتمترها از نظر ساختار داخلی و نحوه نمایش اعداد به دو دسته کلی تقسیم میشوند:
۱. ولتمترهای آنالوگ (عقربهای)
این مدلها از یک سیمپیچ متحرک درون یک میدان مغناطیسی (گالوانومتر) تشکیل شدهاند. وقتی ولتاژ به دستگاه اعمال میشود، سیمپیچ میچرخد و عقربه را روی یک صفحه مدرج حرکت میدهد.
-
مزیت: برای دیدن نوسانات و تغییرات سریع ولتاژ بسیار عالی هستند (حرکت عقربه به صورت پیوسته است).
-
کاربرد: بیشتر در تابلوهای برق قدیمی یا جاهایی که نوسان ولتاژ باید به صورت چشمی پایش شود.
۲. ولتمترهای دیجیتال
این مدلها ولتاژ آنالوگ را دریافت کرده و با استفاده از مبدلهای آنالوگ به دیجیتال (ADC)، عدد دقیق را روی یک صفحه نمایش (LCD یا LED) نشان میدهند.
-
مزیت: دقت بسیار بالا، خوانایی آسان (بدون خطای دید انسان)، و مقاومت بیشتر در برابر ضربه.
-
کاربرد: امروزه در اکثر مولتیمترها و تابلوهای برق مدرن از مدلهای دیجیتال استفاده میشود.
ولتمتر در تابلوهای برق صنعتی (Panel Meters)
در یک کارخانه یا سایت صنعتی، شما معمولاً از ولتمترهای دستی (مثل مولتیمتر) فقط برای عیبیابی استفاده میکنید. اما برای پایش دائمی شبکه برق، از ولتمترهای تابلویی استفاده میشود.
این ولتمترها روی درب تابلوهای برق (کنار آمپرمترها و چراغهای سیگنال) نصب میشوند. در سیستمهای سهفاز صنعتی، برای اینکه مجبور نباشیم سه ولتمتر مجزا نصب کنیم، معمولاً از یک ولتمتر به همراه یک کلید سلکتور ولتمتر استفاده میشود. اپراتور با چرخاندن این سلکتور میتواند ولتاژ بین فازهای مختلف (RS, RT, ST) و یا ولتاژ هر فاز با نول (RN, SN, TN) را روی همان یک دستگاه ببیند.
ولتمترها و تجهیزات ضد انفجار (Ex)
در مناطق مستعد خطر (مثل پالایشگاهها یا سایتهای پتروشیمی که تمرکز سایت شماست)، نصب تجهیزات اندازهگیری روی تابلوها چالشبرانگیز است.
همانطور که میدانیم، تابلوهای برق در این مناطق معمولاً از نوع ضد شعله (Ex d) هستند. شما نمیتوانید روی درب یک تابلوی آلومینیومی ضخیم و یکپارچه، یک سوراخ بزرگ ایجاد کنید و یک ولتمتر معمولی را در آن قرار دهید! این کار استاندارد Ex d محفظه را کاملاً باطل میکند.
برای حل این مشکل در تجهیزات ضد انفجار:
-
پنجرههای شیشهای مقاوم: تابلوهای Ex d دارای دریچههای شیشهای (Window) بسیار ضخیم، مقاوم به حرارت و ضد ضربه هستند. ولتمتر در داخل تابلو و پشت این شیشه نصب میشود تا اپراتور بتواند از بیرون اعداد را بخواند.
-
ماژولهای تابلویی Ex d/Ex e: برخی شرکتها، ولتمترها (معمولاً آنالوگ به دلیل سادگی مدار) را به صورت ماژولهای استوانهای یا محفظههای کوچکِ کاملاً ضد شعله تولید میکنند که میتوانند با استفاده از رزوه روی درب تابلوهای دارای استاندارد Ex e نصب شوند.
برای مشاهده سایر مطالب مرتبط، به صفحه اطلاعات فنی مراجعه کنید.
