電圧、電流、および電力はボルト、アンペア、およびワットで測定され、電圧計、電流計、および電力計がこれらのパラメーターの測定に使用されることがわかっています。これらの測定器は注意深く製造されていますが、それでも顧客側でエラーの読み取り値が表示される場合があります。したがって、これらの機器は、エラーを最小限に抑えるように校正されています。この記事では、ポテンショメータを使用して電圧計、電流計、および電力計を校正する方法について説明します。
詳細に入る前に、まずこの記事で使用されている重要な概念について説明しましょう。
以下に示すように、同じ値の2つの電圧源が並列に接続されている場合、それらの間に電流は流れません。これは、両方のソースの潜在的な値が同じであり、どちらのソースも他方に電荷をプッシュできないためです。したがって、回路では、検流計はたわみを示しません。
キャリブレーションプロセスでは、2つの電圧源のバランスをとるという同じ現象を使用します。
ポテンショメータの校正
上の図は、ポテンショメータ校正の回路図を示しています。
この図では、電圧1.50Vの標準セルが使用されており、負荷時にミリボルトでも電圧変動が発生しません。この種の安定したソースは、ポテンショメータをエラーなしで校正するために必要です。
導電性スケールは、測定中の読み取りミスを避けるために正確にスケーリングされます。導電性スケールはまた、その全長に沿って等しい抵抗分布のためにクリーンカット寸法の滑らかな表面を持っています。
レオスタットは回路ループ内の電流の流れを調整するために存在し、それによって導電性スケールに沿った単位長さあたりの電圧降下を調整できます。標準セルループと導電性スケールループの間を電流が流れる場合に発生する欠陥を視覚化するために、検流計もここに接続されています。ここでの未知のEMFは、電位差計の校正後の測定のために検流計に接続されています。
ワーキング:
まず、電源を入れ、レオスタットを調整して、数百ミリアンペアの電流が主回路ループに流れるようにします。導電性スケールもメインループにあるため、同じ電流がメインループを流れ、電圧降下が発生します。電圧降下は金属スケール全体に現れますが、本体全体に均等に分散されます。
導電性スケールに沿って電圧降下が現れた後、滑り接触を取り、金属スケールに沿ってゼロから移動すると、回路の不均衡のために電流が二次回路から一次回路に流れます。そして、滑り接触がゼロからさらに離れるにつれて、この電流の大きさは減少します。これは、接触面積が増加すると、スケーリングされた領域での電圧降下が標準セルの電圧に近づくためです。したがって、ある時点で、スケーリングされた領域の両端の電圧降下は標準セルの電圧に等しくなり、その時点では、2つの回路間に電流は流れません。
二次回路に検流計が接続されたので、電流が流れるためにディスプレイに偏差が表示され、電流が大きいほど偏差が大きくなります。これに基づいて、検流計は両方の回路のバランスが取れている場合にのみ偏差を示しません。これは、ポテンショメータを校正するために達成しようとしている状態です。
理解を深めるために、バランスの状態を示す以下の回路を見てみましょう。
長さ0〜100cmの金属接点の抵抗を「R」と仮定すると、長さ100cmの金属接点全体の電圧降下はV = IRになります。平衡回路を想定しているため、この電圧降下「V」は標準セルの電圧と等しくなければならず、検流計の読み取り値の偏差はゼロになります。
検流計がゼロを示すこの正確な長さを測定することにより、標準セル電圧値に基づいて電位差計の目盛りを校正できます。
したがって、1cmの長さのスケールが保持されます= 1.5v / 100cm = 0.005V = 5mV。
ポテンショメータスケールでセンチメートルあたりの電圧降下を知った後、未知の電圧を二次回路に接続し、接点をスライドさせて、偏差がゼロになる長さを測定します。バランスがとれるこのスケールの長さを知った後、未知のEMFの値を次のように測定できます。
V =(接触の長さ)x(5mV)。
ポテンショメータのアプリケーション
未知の電圧の測定に加えて、電位差計を使用して電流と電力を測定することもできます。これらを測定するには、いくつかの追加コンポーネントが必要です。
ポテンショメータは、電圧、電流、電力の測定以外に、主に電圧計、電流計、電力計の校正に使用されます。また、電位差計はDCデバイスであるため、校正する機器はDC可動鉄または電気力計タイプである必要があります。
電位差計を使用した電圧計の校正
回路において、校正プロセスの最も重要なコンポーネントは、適切な安定したDC電圧供給です。これは、供給電圧が変動すると、電圧計の校正にエラーが発生し、実験が完全に失敗するためです。そのため、端子値が安定している標準の電圧セルを電源として、校正が必要な電圧計と並列に接続します。2つのトリムポット「RV1」と「RV2」は、図に示すように、電圧計の両端に現れる電圧を調整するために使用されます。
電圧比ボックスも電圧計と並列に接続され、電圧計の両端の電圧を分割し、電位差計の接続に適した適切な値を取得します。
セットアップ全体が整ったら、電圧計の精度をテストする準備が整います。したがって、開始するには、回路に電力を供給して、電圧計の読み取り値と、電圧比ボックスの出力での未知の電圧を取得します。次に、校正済みのポテンショメータを使用して、この未知の電圧を測定します。
ポテンショメータの読み取り値を取得したら、ポテンショメータの読み取り値が電圧計の読み取り値と一致するかどうかを確認します。電位差計は電圧の真の値を測定するため、電位差計の読み取り値が電圧計の読み取り値と一致しない場合は、負または正のエラーが示されます。また、補正のために、電圧計とポテンショメータの読み取り値を使用して検量線を描くことができます。
また、測定精度を高めるためには、電位差計の最大範囲に近い電圧を可能な限り測定する必要があります。
電位差計を使用した電流計の校正
上記のように、適切な安定したDC電源電圧を使用して、実験全体で電圧変動が発生しないキャリブレーションのエラーを回避します。レオスタットは、回路全体を流れる電流の大きさを調整するために使用されます。また、回路に流れる電流に関連する電圧パラメータを取得するために、十分な電流容量を備えた適切な値の標準抵抗「R」が電流計(校正中)と直列に配置されます。
これで、電源がオンになった後、電流「I」が回路全体に流れ、この電流の流れの読み取り値がループに存在する電流計によって生成されます。また、この電流が流れるため、標準抵抗「R」の両端で電圧降下が発生します。
次に、ポテンショメータを使用して標準抵抗の両端の電圧を測定し、次にオームの法則を使用して標準抵抗を流れる電流を計算します。
これが電流I = V / Rです。ここで、V =電位差計で測定された標準抵抗の両端の電圧、R =標準抵抗の抵抗です。
標準抵抗を使用しているため、抵抗が正確にわかり、標準抵抗の両端の電圧が電位差計で測定されます。計算値は、ループを流れる電流の正確な値になります。次に、この計算値を電流計の読み取り値と比較して、電流計の精度を確認します。エラーがある場合は、電流計に必要な調整を加えてエラーを修正することができます。
ポテンショメータを使用した電力計の校正
正確な校正プロセスのために前述したように、2つの適切な安定したDC電圧電源を電源として使用します。通常、低電圧電源は電力計の電流コイルと直列に接続され、中程度の電圧電源は電力計の電位コイルに接続されます。上の回路のレオスタットは電流コイルを流れる電流の大きさを調整するために使用され、下の回路のトリムポットは電位コイルの両端の電圧を調整するために使用されます。
電圧の調整にはトリムポットが好まれ、回路の電流の調整にはレオスタットが好まれることに注意してください。
また、電力計の電流コイルと直列に、適切な値と十分な電流容量の標準抵抗「R」を配置します。そして、この標準抵抗は、電流が電流コイル回路に流れるときに、その両端に電圧降下を生成します。
電源をオンにすると、2つの未知の電圧測定値が得られます。1つは分圧器出力にあり、もう1つは標準抵抗「R」の両端にあります。ここで、ポテンショメータを使用して標準抵抗の両端の電圧を測定する場合、オームの法則を使用して標準抵抗を流れる電流を計算できます。電流コイルは標準抵抗と直列であるため、計算値は電流コイルを流れる電流も表します。同様の方法で、電位差計を2回使用して、電力計の電位コイルの両端の電圧を測定します。
ポテンショメータを使用して、電流コイルを流れる電流と電位コイルの両端の電圧を測定したので、次のように電力を計算できます。
電力P =電圧読み取り値x電流値。
計算後、この計算値を電力計の読み取り値と比較して、エラーをチェックできます。エラーが見つかったら、エラーを調整するために電力計に必要な調整を行います。
これは、電位差計を使用して電圧計、電流計、および電力計を校正し、正確な測定値を取得する方法です。