Calibrazione di amperometro, voltmetro e wattmetro mediante potenziometro

Sappiamo che tensione, corrente e potenza vengono misurate in volt, ampere e, watt e voltmetro, amperometro e wattmetro vengono utilizzati per misurare questi parametri. Sebbene questi strumenti di misura siano prodotti con la cura, possono comunque fornire letture di errore da parte del cliente. Quindi questi strumenti sono calibrati per ridurre al minimo l'errore. In questo articolo spiegheremo come calibrare Voltmetro, Amperometro e Wattmetro usando un potenziometro.

Prima di entrare nei dettagli, discutiamo prima dell'importante concetto utilizzato in questo articolo.

Se abbiamo due sorgenti di tensione dello stesso valore collegate in parallelo come mostrato di seguito, non ci sarà flusso di corrente tra di loro. Questo perché i valori potenziali di entrambe le sorgenti sono gli stessi e nessuna delle sorgenti può caricare l'altra. Quindi nel circuito, il galvanometro non mostra alcuna deflessione.

Useremo lo stesso fenomeno del bilanciamento di due sorgenti di tensione nel processo di calibrazione.

Calibrazione del potenziometro

La figura sopra mostra lo schema del circuito per la calibrazione del potenziometro.

Nella figura viene utilizzata una cella standard con tensione di 1,50 V che non produce fluttuazioni di tensione anche in millivolt al caricamento. Questo tipo di sorgente stabile è necessaria per calibrare il potenziometro senza errori.

La scala conduttiva viene scalata accuratamente per evitare letture errate durante le misurazioni. La scala conduttiva ha anche una superficie liscia con dimensioni nette per una distribuzione uniforme della resistenza su tutta la sua lunghezza.

Il reostato è presente per regolare il flusso di corrente nel circuito del circuito e quindi possiamo regolare la caduta di tensione per unità di lunghezza lungo la scala conduttiva. Qui è anche collegato un galvanometro per visualizzare la defezione che si verifica in caso di flusso di corrente tra il loop della cella standard e il loop della scala conduttiva. L'EMF sconosciuto qui è collegato al galvanometro per la misurazione dopo la calibrazione del potenziometro.

Lavorando:

Innanzitutto, accendere l'alimentazione e regolare il reostato per consentire a una corrente di poche centinaia di milliampere di fluire nel circuito del circuito principale. Poiché la scala conduttiva è anche nel circuito principale, la stessa corrente scorre attraverso di essa producendo una caduta di tensione. Sebbene la caduta di tensione appaia attraverso la scala metallica, sarà distribuita uniformemente su tutto il corpo.

Dopo la comparsa della caduta di tensione lungo la scala conduttiva, se prendiamo il contatto scorrevole e ci spostiamo lungo la scala metallica da zero, la corrente fluisce dal circuito secondario al circuito primario a causa dello squilibrio del circuito. E quando il contatto scorrevole si allontana ulteriormente da zero, l'entità di questo flusso di corrente diminuisce. Questo perché, all'aumentare dell'area di contatto, la caduta di tensione nell'area scalata si avvicinerà alla tensione della cella standard. Quindi, a un certo punto, la caduta di tensione nell'area scalata sarà uguale alla tensione della cella standard ea quel punto non ci sarà flusso di corrente tra due circuiti.

Ora che un galvanometro è collegato nel circuito secondario, mostrerà una deviazione sul suo display a causa del flusso di corrente e maggiore sarà la corrente maggiore sarà la deviazione. Sulla base di ciò, il galvanometro non mostrerà alcuna deviazione solo quando entrambi i circuiti sono bilanciati e questo è lo stato che cercheremo di ottenere per la calibrazione del potenziometro.

Per una migliore comprensione, vediamo il circuito mostrato di seguito che mostra lo stato di equilibrio.

Se assumiamo la resistenza del contatto metallico da 0 a 100 cm di lunghezza come 'R', la caduta di tensione sull'intero contatto metallico di 100 cm di lunghezza è V = IR. Poiché abbiamo assunto un circuito bilanciato, questa caduta di tensione "V" deve essere uguale alla tensione della cella standard e ci sarà una deviazione zero nella lettura del galvanometro.

Ora misurando questa lunghezza esatta alla quale il galvanometro mostra zero, possiamo calibrare la scala del potenziometro in base al valore di tensione della cella standard.

Quindi la lunghezza della scala di 1 cm vale = 1,5 V / 100 cm = 0,005 V = 5 mV.

Dopo aver conosciuto la caduta di tensione per centimetro nella scala del potenziometro, collegare la tensione sconosciuta al circuito secondario e far scorrere il contatto per misurare la lunghezza alla quale avremo deviazione zero. Dopo aver conosciuto questa lunghezza della scala alla quale avviene l'equilibrio, possiamo misurare il valore di EMF sconosciuto come, V = (lunghezza del contatto) x (5mV).

Applicazioni dei potenziometri

Oltre alla misura della tensione sconosciuta, il potenziometro può essere utilizzato anche per misurare la corrente e la potenza, bastano solo un paio di componenti extra per misurarli.

Oltre a misurare la tensione, la corrente e la potenza, i potenziometri vengono utilizzati principalmente per la calibrazione di voltmetri, amperometri e wattmetri. Inoltre, poiché il potenziometro è un dispositivo DC, gli strumenti da calibrare devono essere del tipo a ferro mobile o elettrodinamometro DC.

Taratura del voltmetro tramite potenziometro

Nel circuito, il componente più importante per il processo di calibrazione è un'alimentazione di tensione CC stabile adeguata. Questo perché eventuali fluttuazioni nella tensione di alimentazione causeranno un errore nella calibrazione del voltmetro portando così a un intero fallimento dell'esperimento. Quindi la cella di tensione standard con valore terminale stabile viene presa come sorgente e collegata in parallelo al voltmetro che deve essere calibrato. I due potenziometri "RV1" e "RV2" vengono utilizzati per regolare la tensione che deve apparire ai capi del voltmetro come mostrato in figura.

Una scatola del rapporto di tensione è anche collegata in parallelo con il voltmetro per dividere la tensione attraverso il voltmetro e ottenere un valore appropriato adatto per il collegamento del potenziometro.

Con l'intera configurazione in atto, siamo pronti per testare l'accuratezza del voltmetro. Quindi, per iniziare, è sufficiente fornire l'alimentazione al circuito per ottenere una lettura sul voltmetro e una tensione sconosciuta all'uscita della scatola del rapporto di tensione. Ora useremo un potenziometro calibrato per misurare questa tensione sconosciuta.

Dopo aver ottenuto la lettura del potenziometro, controllare se la lettura del potenziometro corrisponde alla lettura del voltmetro. Poiché il potenziometro misura il valore reale della tensione, se la lettura del potenziometro non corrisponde alla lettura del voltmetro, viene indicato un errore negativo o positivo. E per la correzione, è possibile tracciare una curva di calibrazione con l'aiuto delle letture del voltmetro e del potenziometro.

Inoltre, per la precisione delle misurazioni, è necessario misurare le tensioni il più vicino possibile al campo massimo del potenziometro.

Calibrazione dell'amperometro tramite potenziometro

Come accennato in precedenza, utilizzeremo un'adeguata tensione di alimentazione CC stabile per evitare errori di calibrazione che non producono fluttuazioni di tensione durante l'intero esperimento. Un reostato viene utilizzato per regolare l'ampiezza della corrente che scorre attraverso l'intero circuito. Inoltre, una resistenza standard 'R' di valore adeguato con sufficiente capacità di trasporto di corrente viene posta in serie con l'amperometro (che è in taratura) per ottenere un parametro di tensione che si riferisce alla corrente che scorre nel circuito.

A questo punto, dopo l'accensione, una corrente "I" scorre attraverso l'intero circuito e con questa lettura del flusso di corrente sarà generata dall'amperometro presente nel loop. Inoltre, si verificherà una caduta di tensione attraverso la resistenza standard "R" a causa di questo flusso di corrente.

Ora useremo un potenziometro per misurare la tensione attraverso il resistore standard e quindi useremo la legge degli ohm per calcolare la corrente attraverso la resistenza standard.

Questa è la corrente I = V / R Dove V = tensione attraverso il resistore standard misurato dal potenziometro, E R = resistenza di un resistore standard.

Poiché stiamo usando il resistore standard, la resistenza sarà nota con precisione e la tensione attraverso il resistore standard viene misurata dal potenziometro. Il valore calcolato sarà il valore preciso della corrente che scorre attraverso il loop. Quindi confrontare questo valore calcolato con la lettura dell'amperometro per verificare la precisione dell'amperometro. In caso di errori, possiamo apportare le modifiche necessarie all'amperometro per correggere gli errori.

Calibrazione del wattmetro tramite potenziometro

Come accennato in precedenza per un processo di calibrazione accurato, utilizzeremo due alimentatori di tensione CC stabili adatti come sorgenti. Di solito, l'alimentazione a bassa tensione è collegata in serie con la bobina di corrente di un wattmetro e un'alimentazione a tensione moderata è collegata alla bobina di potenziale del wattmetro. Un reostato nel circuito superiore viene utilizzato per regolare l'ampiezza della corrente che scorre attraverso la bobina di corrente e il trim pot nel circuito inferiore viene utilizzato per regolare la tensione attraverso la bobina potenziale.

Ricorda che un trim pot è preferibile per regolare la tensione e il reostato è preferito per regolare la corrente in un circuito.

Inoltre, una resistenza standard "R" di valore adeguato e capacità di trasporto di corrente sufficiente è posta in serie con la bobina di corrente del wattmetro. E questa resistenza standard genererà una caduta di tensione attraverso di essa quando la corrente scorre nel circuito della bobina di corrente.

Dopo l'accensione, otterremo due letture di tensione sconosciute, una sull'uscita del partitore di tensione e l'altra sulla resistenza standard "R". Ora, se viene utilizzato un potenziometro per misurare la tensione attraverso il resistore standard, allora possiamo usare la legge degli ohm per calcolare la corrente attraverso la resistenza standard. Poiché la bobina di corrente è in serie con la resistenza standard, il valore calcolato rappresenta anche la corrente che attraversa la bobina di corrente. In modo simile, usa il potenziometro una seconda volta per misurare la tensione attraverso la bobina potenziale del wattmetro.

Ora che abbiamo misurato la corrente attraverso la bobina di corrente e la tensione attraverso la bobina potenziale usando un potenziometro, possiamo calcolare la potenza come

Potenza P = Lettura tensione x Valore corrente.

Dopo il calcolo possiamo confrontare questo valore calcolato con la lettura del wattmetro per verificare la presenza di errori. Una volta individuati gli errori, apportare le modifiche necessarie al wattmetro per correggere gli errori.

Questo è il modo in cui un potenziometro può essere utilizzato per calibrare voltmetro, amperometro e wattmetro per ottenere letture accurate.