Voltmetre Nedir?

Voltmetre

Voltmetre nedir?

Voltmetre: Bir elektrik devresinde iki nokta arasındaki potansiyel farkı (gerilimi) ölçmek için kullanılan ölçü aletine voltmetre denir. Potansiyel fark “V” sembolü ile gösterilir. Birimi volttur. İtalyan fizikçisi Volta tarafından yapıldığı için voltmetre adını almıştır.   Voltmetre yapısı, ampermetre gibi ölçü aletleri yapısında imal edilir. Voltmetre bobininin iç direnci yüksek olmalıdır. Bu yüzden voltmetre ince telli ve çok spirli sarılır.

Voltmetre Çeşitleri

Elektrik ölçü aletleri çeşitleri arasında olan voltmereler; dijital voltmetre ve anolog voltmetre olmak üzere iki çeşittir. Voltmetrelerin DC voltmetre ve AC voltmetre modelleri vardır. Üretici firmalar tarafından bir fazlı devrelere ve 3 fazlı devrelere göre voltmetre imalatı yapılmaktadır. Günümüzün gelişen teknolojisi ile birlikte daha hassas ölçüm yapan ve okuma kolaylığı sağlayan mikroişlemcili dijital voltmetre, analog (ibreli) ölçü aletlerinin yerini almaktadır. Voltmetre fiyatları da dijital veya analog olmasına göre değişmektedir.

Voltmetre Ölçme Prensibi 

Voltmetre elektrik enerjisi ile çalışan devrelerde gerilim (potansiyel fark), elektromotor kuvvet (EMK) ölçme işini yapan ölçü aletidir. Voltmetre herhangi bir elektrik devrede, elektronik devrede, devreyi besleyen besleme kaynağının, yükün (alıcı) veya devre elemanlarının üzerinde düşen gerilimleri ölçer.

Voltmetre iki nokta arasındaki potansiyel farkı ölçen alet olduğundan devreye paralel bağlanır. Voltmetre paralel bağlandığına göre iç direnci yüksektir. İç direnci düşük   olduğunda kısa devreye sebep olur.

Voltmetre yanlışlıkla devreye seri bağlanırsa iç direncinin çok yüksek olmasından dolayı devre direncini çok arttırır. Bunun sonucu devre üzerinden akım geçmez veya geçmesi gerekenin çok altında akım geçer. Dolayısıyla devre normal çalışmaz.

Bir pil veya batarya gibi, elektrik üretecinin gerilimini ölçmek için voltmetrenin iki ucu, üretecin kutuplarına  teması sağlanır. Bu durumda üretecin (+) ve (–) kutupları da   bulunur. Voltmetrelerin hassasiyeti volt başına ohm (ohm/volt) olarak tanımlanır. Mesela 400 voltluk bir voltmetrenin direnci 240.000 ohm ise aletin hassasiyeti 240.000/400= 600 ohm/volt olur. Bu değer ne kadar büyük ise voltmetrenin hassasiyeti o derece yüksektir. Bobinin direnci ne kadar büyükse o kadar küçük akım ile çalışır ve gerilim kaybına neden olmaz.

Voltmetre Devreye Nasıl Bağlanır?

Voltmetre devreye paralel bağlanır. Voltmetre devreye neden paralel bağlanır? Voltmetre iki nokta arasındaki potansiyel gerilim farkını ölçer. Voltmetreler bir gerilim kaynağının iki ucuna doğrudan bağlanır. Gerilim kaynağının veya elektrik devresinin pozitif ve negatif kutupları arasına paralel olarak bağlanır. Devrenin uçları arasındaki U gerilimini volt (V) olarak gösterir.

• Voltmetreler devreye paralel olarak bağlandıkları için kaynağın veya devrenin gerilimini düşürecek kadar akım çekmemelidir. Bu da voltmetrelerin iç direncinin yüksek olmasını gerektirir.
• Voltmetreler elektrik devresine seri olarak bağlanmaz.  Yanlışlıkla seri bağlanırsa iç direnci büyük olduğundan devre geriliminin büyük bir bölümü  voltmetre üzerinde düşeceği için alıcı düzgün çalışmaz. Eğer alıcı yüksek akımlı ise bu durumda voltmetre seri bağlanacak olursa voltmetre yanar ve kullanılmaz duruma gelir.
• Voltmetre bağlandığı devrede ölçme alanından daha büyük ölçümlere maruz bırakılmamalıdır.

Gerilim ölçme işleminde voltmetrede devreye bağlamadan önce devrede kullanılan gerilim ölçümü de dikkate alınarak uygun voltmetre seçilir. Doğru gerilim ölçümlerinde voltmetrenin ( + ) bağlantı klemensi ya da probu, devrenin yüksek potansiyelli tarafına, voltmetrenin (-) bağlantı klemensi ya da bağlantı probu devrenin alçak potansiyelli tarafına bağlanmalıdır. Ters bağlanacak olursa analog voltmetre ibresi de ters sapar. Voltmetre dijital ise aynı durumda lcd ekranda eksi bir değer gösterir. Alternatif akım devrelerinde ise yön önemli değildir. Güvenlik açısından seçilen voltmetrenin ölçme sınırının, devrenin tahmini geriliminin 1,5 – 2 katı olması gerekir.

DC Anolog voltmetre devreye bağlanırken ölçü aletinin ( + ) ucunun devrenin ( + ) potansiyelli tarafına, ölçü aletinin ( – ) ucunun, devrenin ( – ) potansiyelli tarafına bağlandığına dikkat etmek gerekir . Voltmetre devresi ters bağlanırsa ibre ters sapmak isteyecek; fakat mekanik sınırlamadan dolayı dönemeyeceğinden alet bobinleri zarar görecektir.

AC de buna benzer bir ayırım yoktur. Yukarıda verilen devrelerde kaynak ile yük arasında başka bir eleman olmadığından voltmetreler aynı anda hem yüke, hem de kaynağa paralel bağlı durumdadır. Bu nedenle her ikisinin de gerilimini ölçmektedir.

Şekildeki devrede 2 adet yük ve 2 adet voltmetre vardır. V1 voltmetresi uçlarına paralel bağlı olduğu yük olan R1 üzerinde düşen gerilimi, V2 voltmetresi de uçlarına paralel bağlı olduğu yük olan R2 üzerinde düşen gerilimi ölçer. Bu devrede potansiyel açısından üç ayrı bölge vardır. Kırmızı, yeşil ve siyah çizgilerle gösterilen bu üç bölgenin potansiyelleri birbirinden farklıdır.

Bundan dolayı voltmetreye bağlanacak noktaların renkleri birbirinden farklı olmalıdır. Voltmetrenin iki ucu da potansiyel olarak aynı olan noktalara bağlanıyorsa, yani voltmetrenin iki ucu da aynı renk olan bölgeye bağlanmışsa bağlantı yanlış demektir.

Voltmetre Seçimi 

Gerilim ölçme işleminde gerilim ölçümüne uygun voltmetre seçiminin doğru yapılması, ölçümün doğruluğu, ölçü aleti ve ölçüm yapan kişinin güvenliği için önemlidir.

Voltmetre devreye paralel bağlanır.

• Gerilim çeşidine uygun (AC-DC) voltmetre seçilmesi gerekir.
• Gerilimin ölçme sınırı ölçülecek gerilimin değerinden kesinlikle büyük olmalıdır.
• Alternatif gerilim ölçmelerinde voltmetreye bağlanan giriş ve çıkış uçları farklılık göstermez iken doğru akımda “+” ve “–“ uçlar doğru bağlanmalıdır.Ters bağlanırsa  analog ölçü aletlerinde ibre ters sapar, dijital ölçü aletlerinde gerilim değeri önünde (─) ifadesi görünür.
• Ölçülecek gerilim değerine uygun hassasiyet ve yapıya sahip voltmetre seçilmelidir. 10 mV’luk gerilim, kV seviyesinde ölçüm yapan voltmetre ile ölçülemez.
• Voltmetre gerilimi ölçülecek kaynak veya alıcının uçlarına bağlanmalıdır.
• Enerji altında, sabit voltmetrelerin bağlantısı yapılmamalıdır. Ayrıca yapılmış bağlantıya müdahale edilmemelidir. Ancak taşınabilir ve problar vasıtası ile ölçüm yapılabilecek voltmetrelerle gerekli önlemler alındıktan sonra ölçüm yapılabilir.

Ampermetre ve Voltmetre Yardımı ile Güç Ölçmek

P = V x I formülünde görüldüğü gibi elektrik devrelerinde akım ve gerilimin çarpımı ile elektriksel güç elde edilir. Elektrik devresinin çektiği gücün bulunması için akım ve gerilim değerleri  ölçülür. Alternatif akımda omik dirençlerin çektiği güç aktif, bobin ve kondansatörlerin çektiği güç reaktiftir.

Sadece DC devrelerde ve omik dirençli AC devrelerde P= V x I formülü ile güç hesaplanabilir.