Калибриране на амперметър, волтметър и ватметър с помощта на потенциометър

Знаем, че напрежението, токът и мощността се измерват във волта, ампера и за измерване на тези параметри се използват ватове и волтметър, амперметър и ватметър. Въпреки че тези измервателни уреди са произведени с повишено внимание, те все пак могат да дават показания за грешки в края на клиента. Така че тези инструменти са калибрирани, за да минимизират грешката. Тук в тази статия ще обясним как да калибрирате волтметър, амперметър и ватметър с помощта на потенциометър.

Преди да влезем в подробности, нека първо обсъдим важната концепция, използвана в тази статия.

Ако имаме два източника на напрежение с една и съща стойност, свързани паралелно, както е показано по-долу, тогава няма да има токов поток между тях. Това е така, защото потенциалните стойности на двата източника са еднакви и нито един от източниците не може да насочи заряда към другия. Така че във веригата галванометърът не показва деформация.

Ще използваме същия феномен на балансиране на два източника на напрежение в процеса на калибриране.

Калибриране на потенциометър

Горната фигура показва електрическата схема за калибриране на потенциометъра.

На фигурата е използвана стандартна клетка с напрежение 1.50V, която не предизвиква колебания на напрежението дори в миливолта при натоварване. Този вид стабилен източник е необходим за калибриране на потенциометъра без грешка.

Проводимата скала се мащабира точно, за да се избегне пропускане на отчитане по време на измерванията. Проводимата скала също има гладка повърхност с изрязани размери за равномерно разпределение на съпротивлението по цялата дължина.

Реостатът присъства за регулиране на потока на тока във веригата и по този начин можем да регулираме спада на напрежението на единица дължина по проводимата скала. Тук също е свързан галванометър за визуализиране на дефекта, който се случва в случай на протичане на ток между стандартната клетъчна верига и проводимата верига на скалата. Неизвестната ЕМП тук е свързана с галванометъра за измерване след калибриране на потенциометъра.

Работа:

Първо включете захранването и регулирайте реостата, за да позволи на тока от няколкостотин милиампера да протече в главната верига на веригата. Тъй като проводимата скала също е в главния контур, същият ток протича през нея, предизвиквайки спад на напрежението. Въпреки че падането на напрежението се появява по металната скала, ще бъде разпределено по цялото тяло равномерно.

След появата на спада на напрежението по проводимата скала, ако вземем плъзгащия се контакт и се движим по металната скала от нула, тогава токът преминава от вторичната верига към първичната верига поради дисбаланс на веригата. И тъй като плъзгащият се контакт се отдалечава по-далеч от нулата, големината на този токов поток намалява. Това е така, тъй като с увеличаване на контактната площ спадът на напрежението в мащабираната зона ще се доближи до напрежението на стандартната клетка. Така че в определен момент спадът на напрежението в мащабираната област ще бъде равен на напрежението на стандартната клетка и в този момент няма да протича ток между две вериги.

Сега, когато галванометър е свързан във вторичната верига, той ще покаже отклонение на дисплея си поради текущия поток и по-висок токът ще бъде отклонението. Въз основа на това галванометърът няма да показва отклонение само когато и двете вериги са балансирани и това е състоянието, което ще се опитваме да постигнем за калибриране на потенциометъра.

За по-добро разбиране, нека видим схемата, показана по-долу, която показва състоянието на баланса.

Ако приемем съпротивлението на металния контакт от дължина 0 до 100 cm като 'R', тогава спадът на напрежението по целия метален контакт с дължина 100 cm е V = IR. Тъй като приехме балансирана верига, този спад на напрежението „V“ трябва да бъде равен на напрежението на стандартната клетка и при отчитане на галванометъра ще има нулево отклонение.

Сега чрез измерване на тази точна дължина, при която галванометърът показва нула, можем да калибрираме скалата на потенциометъра въз основа на стандартната стойност на напрежението на клетката.

Така че 1 см дължина на скалата държи = 1,5v / 100cm = 0,005V = 5mV.

След като познаем спада на напрежението на сантиметър в скалата на потенциометъра, свържете неизвестното напрежение към вторичната верига и плъзнете контакта, за да измерите дължината, при която ще имаме нулево отклонение. След като знаем тази дължина на скалата, при която се извършва балансът, можем да измерим стойността на неизвестната ЕМП като, V = (дължина на контакта) x (5mV).

Приложения на потенциометри

В допълнение към измерването на неизвестно напрежение, потенциометърът може да се използва и за измерване на тока и мощността, той просто се нуждае от няколко допълнителни компонента за тяхното измерване.

Освен измерването на напрежение, ток и мощност, потенциометрите се използват главно за калибриране на волтметри, амперметри и ватметри. Освен това, тъй като потенциометърът е устройство с постоянен ток, инструментите, които трябва да се калибрират, трябва да бъдат с типово желязо или електродинамиометър.

Калибриране на волтметър с помощта на потенциометър

Във веригата най-важният компонент за процеса на калибриране е подходящо стабилно захранване с постояннотоково напрежение. Това е така, защото всякакви колебания в захранващото напрежение ще доведат до грешка в калибрирането на волтметъра, като по този начин ще доведат до цялостен провал на експеримента. Така че стандартната клетка за напрежение със стабилна терминална стойност се приема като източник и се свързва паралелно с волтметър, който трябва да се калибрира. Двете гърнета „RV1“ и „RV2“ се използват за регулиране на напрежението, което трябва да се появи на волтметъра, както е показано на фигурата.

Успоредно с волтметъра е свързана и кутия за съотношение на напрежението, за да се раздели напрежението на волтметъра и да се получи подходяща стойност, подходяща за свързване на потенциометъра.

С цялата настройка на място, ние сме готови да тестваме точността на волтметъра. Така че, за да започнете, просто осигурете захранването на веригата, за да получите отчитане на волтметъра и неизвестно напрежение на изхода на кутията за напрежение. Сега ще използваме калибриран потенциометър за измерване на това неизвестно напрежение.

След като получите показанията на потенциометъра, проверете дали показанията на потенциометъра съответстват на показанията на волтметъра. Тъй като потенциометърът измерва истинската стойност на напрежението, ако показанията на потенциометъра не съвпадат с показанията на волтметъра, се посочва отрицателна или положителна грешка. А за корекция с помощта на показанията на волтметър и потенциометър може да се направи калибрационна крива.

Също така, за точност на измерванията е необходимо да се измерват напреженията в близост до максималния обхват на потенциометъра, доколкото е възможно.

Калибриране на амперметър с помощта на потенциометър

Както бе споменато по-горе, ще използваме подходящо стабилно напрежение за постоянен ток, за да избегнем грешките в калибрирането, които не водят до колебания на напрежението по време на целия експеримент. Реостат се използва за регулиране на величината на тока, протичащ през цялата верига. Също така, стандартно съпротивление 'R' с подходяща стойност с достатъчна токоносимост се поставя последователно с амперметъра (който е в процес на калибриране) за получаване на параметър на напрежението, който се отнася до тока, протичащ във веригата.

Сега след включване на захранването през цялата верига протича ток "I" и с това отчитане на тока ще се генерира от амперметъра, присъстващ в контура. Също така ще настъпи спад на напрежението в стандартното съпротивление 'R' поради този токов поток.

Сега ще използваме потенциометър за измерване на напрежението на стандартния резистор и след това ще използваме закон ома за изчисляване на тока през стандартното съпротивление.

Това е токът I = V / R, където V = напрежение на стандартния резистор, измерено от потенциометъра, и R = съпротивление на стандартен резистор.

Тъй като използваме стандартния резистор, съпротивлението ще бъде точно известно и напрежението на стандартния резистор се измерва от потенциометъра. Изчислената стойност ще бъде точната стойност на тока, протичащ през контура. След това сравнете тази изчислена стойност с отчитането на амперметъра, за да проверите точността на амперметъра. Ако има някакви грешки, можем да направим необходимите корекции за амперметъра, за да ги отстраним.

Калибриране на ватметър с помощта на потенциометър

Както бе споменато по-горе за точен процес на калибриране, като източници ще използваме две подходящи стабилни захранвания с постояннотоково напрежение. Обикновено захранването с ниско напрежение е свързано последователно с текущата намотка на ватметър, а захранването с умерено напрежение е свързано към потенциалната намотка на ватметъра. Реостат в горната верига се използва за регулиране на величината на тока, протичащ през токовата намотка, а подрязващото гърне в долната верига се използва за регулиране на напрежението в потенциалната намотка.

Не забравяйте, че за регулиране на напрежението се предпочита подрязване, а за регулиране на тока във верига - реостат.

Също така, стандартно съпротивление 'R' с подходяща стойност и достатъчна токоносимост се поставя последователно с текущата намотка на ватметъра. И това стандартно съпротивление ще генерира спад на напрежението върху него, когато токът тече в веригата на текущата намотка.

След включване на захранването ще получим две неизвестни показания на напрежението, едното е на изхода на делителя на напрежението, а другото е през стандартното съпротивление 'R'. Сега, ако се използва потенциометър за измерване на напрежението на стандартния резистор, тогава можем да използваме закон ома за изчисляване на тока през стандартното съпротивление. Тъй като текущата намотка е последователно със стандартното съпротивление, изчислената стойност също представлява тока, преминаващ през текущата намотка. По подобен начин използвайте потенциометъра за втори път, за да измерите напрежението в потенциалната намотка на ватметъра.

Сега, когато сме измерили тока през текущата намотка и напрежението на потенциалната намотка с помощта на потенциометър, можем да изчислим мощността като

Мощност P = Отчитане на напрежението x Текуща стойност.

След изчислението можем да сравним тази изчислена стойност с отчитане на ватметър, за да проверим за грешки. След като грешките бъдат открити, направете необходимите корекции на ватметъра, за да коригирате грешките.

Ето как може да се използва потенциометър за калибриране на волтметър, амперметър и ватметър, за да се получат точни показания.