การสอบเทียบแอมป์มิเตอร์โวลต์มิเตอร์และวัตต์มิเตอร์โดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์

เราทราบดีว่าแรงดันไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าและกำลังวัดเป็นโวลต์แอมป์และวัตต์และโวลต์มิเตอร์แอมป์มิเตอร์และวัตต์มิเตอร์เพื่อวัดพารามิเตอร์เหล่านี้ แม้ว่าเครื่องมือวัดเหล่านี้จะผลิตขึ้นด้วยความระมัดระวัง แต่ก็ยังคงให้การอ่านค่าที่ผิดพลาดแก่ลูกค้า ดังนั้นเครื่องมือเหล่านี้จึงได้รับการปรับเทียบเพื่อลดข้อผิดพลาด นี่ในบทความนี้เราจะอธิบายวิธีการปรับโวลต์มิเตอร์, แอมมิเตอร์และ Wattmeter ใช้มิเตอร์

ก่อนที่จะลงรายละเอียดให้เราพูดถึงแนวคิดสำคัญที่ใช้ในบทความนี้ก่อน

หากเรามีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าสองแหล่งที่มีค่าเดียวกันเชื่อมต่อแบบขนานดังที่แสดงด้านล่างจะไม่มีการไหลของกระแสระหว่างกัน เนื่องจากค่าที่เป็นไปได้ของทั้งสองแหล่งนั้นเหมือนกันและไม่มีแหล่งใดสามารถผลักประจุไปยังแหล่งอื่นได้ ดังนั้นในวงจรกัลวาโนมิเตอร์จึงไม่แสดงการโก่งตัว

เราจะใช้ปรากฏการณ์เดียวกันในการปรับสมดุลแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าสองแหล่งในกระบวนการสอบเทียบ

การสอบเทียบโพเทนชิออมิเตอร์

รูปด้านบนแสดงแผนภาพวงจรสำหรับการสอบเทียบโพเทนชิออมิเตอร์

ในรูปจะใช้เซลล์มาตรฐานที่มีแรงดันไฟฟ้า 1.50V ซึ่งไม่ก่อให้เกิดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าแม้ในหน่วยมิลลิโวลต์เมื่อโหลด แหล่งที่มาที่มีเสถียรภาพประเภทนี้จำเป็นสำหรับการสอบเทียบโพเทนชิออมิเตอร์โดยไม่มีข้อผิดพลาดใด ๆ

มาตราส่วนนำไฟฟ้าได้รับการปรับขนาดอย่างแม่นยำเพื่อหลีกเลี่ยงการอ่านพลาดระหว่างการวัด เครื่องชั่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ายังมีพื้นผิวเรียบที่มีขนาดที่สะอาดสำหรับการกระจายความต้านทานที่เท่ากันตลอดความยาว

rheostat มีไว้สำหรับปรับการไหลของกระแสในวงจรและด้วยเหตุนี้เราจึงสามารถปรับแรงดันตกต่อความยาวหน่วยตามมาตราส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้ นอกจากนี้ยังมีการเชื่อมต่อกัลวาโนมิเตอร์เพื่อให้เห็นภาพการเบี่ยงเบนที่เกิดขึ้นในกรณีของการไหลของกระแสระหว่างลูปของเซลล์มาตรฐานและลูปที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า EMF ที่ไม่รู้จักที่นี่เชื่อมต่อกับกัลวาโนมิเตอร์สำหรับการวัดหลังจากการปรับเทียบโพเทนชิออมิเตอร์

การทำงาน:

ขั้นแรกให้เปิดเครื่องและปรับรีโอสแตทเพื่อให้กระแสไฟฟ้าไม่กี่ร้อยมิลลิแอมป์ไหลในลูปวงจรหลัก เนื่องจากสเกลนำไฟฟ้าอยู่ในลูปหลักกระแสเดียวกันจึงไหลผ่านทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตก แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าตกจะปรากฏทั่วสเกลโลหะ แต่จะกระจายไปทั่วร่างกายอย่างเท่าเทียมกัน

หลังจากการปรากฏตัวของแรงดันตกตามมาตราส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าถ้าเราใช้หน้าสัมผัสแบบเลื่อนและเคลื่อนไปตามมาตราส่วนโลหะจากศูนย์กระแสจะไหลจากวงจรทุติยภูมิไปยังวงจรหลักเนื่องจากความไม่สมดุลของวงจร และเมื่อหน้าสัมผัสแบบเลื่อนเคลื่อนที่ห่างจากศูนย์มากขึ้นขนาดของการไหลของกระแสนี้จะลดลง เนื่องจากเมื่อพื้นที่สัมผัสเพิ่มขึ้นแรงดันไฟฟ้าที่ตกในพื้นที่ที่ปรับขนาดจะเข้าใกล้แรงดันไฟฟ้าของเซลล์มาตรฐาน ดังนั้นเมื่อถึงจุดหนึ่งแรงดันตกคร่อมพื้นที่ที่ปรับขนาดจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของเซลล์มาตรฐานและ ณ จุดนั้นจะไม่มีการไหลของกระแสระหว่างสองวงจร

ตอนนี้มีการเชื่อมต่อกัลวาโนมิเตอร์ในวงจรทุติยภูมิแล้วมันจะแสดงค่าเบี่ยงเบนบนจอแสดงผลเนื่องจากการไหลของกระแสและกระแสที่สูงขึ้นจะเป็นค่าเบี่ยงเบน จากสิ่งนี้กัลวาโนมิเตอร์จะไม่แสดงความเบี่ยงเบนก็ต่อเมื่อทั้งสองวงจรมีความสมดุลและนี่คือสถานะที่เราจะพยายามบรรลุเพื่อปรับเทียบโพเทนชิออมิเตอร์

เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นเรามาดูวงจรที่แสดงด้านล่างซึ่งแสดงสถานะของสมดุล

ถ้าเราถือว่าความต้านทานของหน้าสัมผัสโลหะจากความยาว 0 ถึง 100 ซม. เป็น 'R' แรงดันไฟฟ้าจะตกที่หน้าสัมผัสโลหะความยาว 100 ซม. ทั้งหมดคือ V = IR เนื่องจากเราถือว่าวงจรสมดุลแรงดันไฟฟ้าที่ลดลง 'V' นี้จะต้องเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของเซลล์มาตรฐานและจะมีค่าเบี่ยงเบนเป็นศูนย์ในการอ่านค่ากัลวาโนมิเตอร์

ตอนนี้ด้วยการวัดความยาวที่แน่นอนซึ่งกัลวาโนมิเตอร์แสดงเป็นศูนย์เราสามารถปรับเทียบมาตราส่วนโพเทนชิออมิเตอร์ตามค่าแรงดันไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์ได้

ความยาว 1 ซม. ถือ = 1.5v / 100 ซม. = 0.005V = 5mV

หลังจากทราบแรงดันตกต่อเซนติเมตรในมาตราส่วนโพเทนชิออมิเตอร์แล้วให้เชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าที่ไม่รู้จักเข้ากับวงจรทุติยภูมิและเลื่อนหน้าสัมผัสเพื่อวัดความยาวที่เราจะมีค่าเบี่ยงเบนเป็นศูนย์ หลังจากทราบความยาวของสเกลนี้แล้วเราสามารถวัดค่าของ EMF ที่ไม่รู้จักเป็น

V = (ความยาวของหน้าสัมผัส) x (5mV)

การใช้โพเทนชิโอมิเตอร์

นอกเหนือจากการวัดแรงดันไฟฟ้าที่ไม่รู้จักแล้วโพเทนชิออมิเตอร์ยังสามารถใช้ในการวัดกระแสและกำลังไฟฟ้าได้อีกด้วยซึ่งต้องใช้ส่วนประกอบเพิ่มเติมอีกสองสามอย่าง

อื่น ๆ กว่าการวัดแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันและอำนาจมิเตอร์ที่มีส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการสอบเทียบของโวลต์มิเตอร์, แอมมิเตอร์และ wattmeter นอกจากนี้เนื่องจากโพเทนชิออมิเตอร์เป็นอุปกรณ์ DC เครื่องมือที่จะสอบเทียบจึงต้องเป็นเหล็กเคลื่อนที่ DC หรือประเภทอิเล็กโทรดไดนาโมมิเตอร์

การสอบเทียบโวลต์มิเตอร์โดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์

ในวงจรส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดสำหรับกระบวนการสอบเทียบคือแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่มีเสถียรภาพที่เหมาะสม เนื่องจากความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการสอบเทียบโวลต์มิเตอร์จึงนำไปสู่ความล้มเหลวทั้งหมดของการทดลอง ดังนั้นเซลล์แรงดันไฟฟ้ามาตรฐานที่มีค่าเทอร์มินัลคงที่จึงถูกนำมาเป็นแหล่งกำเนิดและเชื่อมต่อแบบขนานกับโวลต์มิเตอร์ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการปรับเทียบ หม้อตัดแต่งทั้งสอง 'RV1' และ 'RV2' ใช้สำหรับปรับแรงดันไฟฟ้าที่จะปรากฏบนโวลต์มิเตอร์ดังแสดงในรูป

กล่องอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้ายังเชื่อมต่อแบบขนานกับโวลต์มิเตอร์เพื่อแบ่งแรงดันไฟฟ้าข้ามโวลต์มิเตอร์และได้ค่าที่เหมาะสมที่เหมาะสมสำหรับการเชื่อมต่อโพเทนชิออมิเตอร์

กับการตั้งค่าทั้งหมดในสถานที่ที่เรามีความพร้อมสำหรับการทดสอบความถูกต้องของโวลต์มิเตอร์ที่ดังนั้นในการเริ่มต้นเพียงแค่ให้พลังงานแก่วงจรเพื่ออ่านค่าโวลต์มิเตอร์และแรงดันไฟฟ้าที่ไม่รู้จักที่เอาต์พุตกล่องอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้า ตอนนี้เราจะใช้โพเทนชิออมิเตอร์ที่ปรับเทียบแล้วเพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าที่ไม่รู้จักนี้

หลังจากได้รับการอ่านค่าโพเทนชิออมิเตอร์แล้วให้ตรวจสอบว่าการอ่านค่าโพเทนชิออมิเตอร์ตรงกับการอ่านโวลต์มิเตอร์หรือไม่ เนื่องจากโพเทนชิออมิเตอร์วัดค่าที่แท้จริงของแรงดันไฟฟ้าหากการอ่านค่าโพเทนชิออมิเตอร์ไม่ตรงกับการอ่านโวลต์มิเตอร์จะมีการระบุข้อผิดพลาดเชิงลบหรือเชิงบวก และสำหรับการแก้ไขเส้นโค้งการสอบเทียบสามารถวาดได้ด้วยความช่วยเหลือของการอ่านโวลต์มิเตอร์และโพเทนชิออมิเตอร์

นอกจากนี้เพื่อความแม่นยำของการวัดจำเป็นต้องวัดแรงดันไฟฟ้าใกล้กับช่วงสูงสุดของโพเทนชิออมิเตอร์ให้มากที่สุด

การสอบเทียบแอมมิเตอร์โดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นเราจะใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่มีเสถียรภาพที่เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการสอบเทียบซึ่งไม่ก่อให้เกิดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าในระหว่างการทดลองทั้งหมด รีโอสแตทใช้สำหรับปรับขนาดของกระแสที่ไหลผ่านวงจรทั้งหมด นอกจากนี้ความต้านทานมาตรฐาน 'R' ของค่าที่เหมาะสมที่มีความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าเพียงพอจะถูกวางไว้ในอนุกรมพร้อมกับแอมป์มิเตอร์ (ซึ่งอยู่ระหว่างการสอบเทียบ) สำหรับการรับพารามิเตอร์แรงดันไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับกระแสที่ไหลในวงจร

หลังจากเปิดเครื่องแล้วกระแสไฟฟ้า 'I' จะไหลผ่านวงจรทั้งหมดและด้วยการอ่านค่ากระแสนี้จะถูกสร้างขึ้นโดยแอมป์มิเตอร์ที่มีอยู่ในลูป นอกจากนี้แรงดันไฟฟ้าจะตกคร่อมความต้านทานมาตรฐาน 'R' เนื่องจากการไหลของกระแสนี้

ตอนนี้เราจะใช้โพเทนชิออมิเตอร์เพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานมาตรฐานจากนั้นใช้กฎของโอห์มเพื่อคำนวณกระแสผ่านความต้านทานมาตรฐาน

นั่นคือกระแส I = V / R โดยที่ V = แรงดันไฟฟ้าคร่อมตัวต้านทานมาตรฐานที่วัดโดยโพเทนชิออมิเตอร์และ R = ความต้านทานของตัวต้านทานมาตรฐาน

เนื่องจากเราใช้ตัวต้านทานมาตรฐานจึงทราบความต้านทานได้อย่างถูกต้องและแรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทานมาตรฐานจะถูกวัดโดยโพเทนชิออมิเตอร์ ค่าที่คำนวณได้จะเป็นค่าที่ถูกต้องของกระแสที่ไหลผ่านลูป จากนั้นเปรียบเทียบค่าที่คำนวณได้นี้กับการอ่านค่าแอมมิเตอร์เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของแอมมิเตอร์ หากมีข้อผิดพลาดเราสามารถทำการปรับเปลี่ยนที่จำเป็นสำหรับแอมป์มิเตอร์เพื่อแก้ไขข้อผิดพลาด

การสอบเทียบวัตต์มิเตอร์โดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้นสำหรับกระบวนการสอบเทียบที่ถูกต้องเราจะใช้แหล่งจ่ายไฟแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่มีเสถียรภาพที่เหมาะสมสองตัวเป็นแหล่ง โดยปกติแล้วแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าต่ำจะเชื่อมต่อเป็นอนุกรมกับขดลวดปัจจุบันของวัตต์มิเตอร์และแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าปานกลางจะเชื่อมต่อกับขดลวดที่มีศักยภาพของวัตต์มิเตอร์ รีโอสแตทในวงจรด้านบนใช้สำหรับปรับขนาดของกระแสที่ไหลผ่านขดลวดปัจจุบันและหม้อตัดในวงจรด้านล่างใช้สำหรับปรับแรงดันไฟฟ้าข้ามขดลวดศักย์

อย่าลืมว่าควรใช้หม้อตัดสำหรับการปรับแรงดันไฟฟ้าและควรใช้รีโอสแตทสำหรับปรับกระแสในวงจร

นอกจากนี้ความต้านทานมาตรฐาน 'R' ของค่าที่เหมาะสมและความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าที่เพียงพอจะอยู่ในอนุกรมกับขดลวดปัจจุบันของวัตต์มิเตอร์ และความต้านทานมาตรฐานนี้จะสร้างแรงดันตกคร่อมเมื่อกระแสไหลในวงจรขดลวดปัจจุบัน

หลังจากเปิดเครื่องแล้วเราจะได้รับการอ่านค่าแรงดันไฟฟ้าที่ไม่รู้จักสองค่าตัวหนึ่งอยู่ที่เอาต์พุตตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าและอีกตัวอยู่ตรงข้ามความต้านทานมาตรฐาน 'R' ตอนนี้ถ้าใช้โพเทนชิออมิเตอร์เพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานมาตรฐานเราสามารถใช้กฎของโอห์มเพื่อคำนวณกระแสผ่านความต้านทานมาตรฐาน เนื่องจากขดลวดปัจจุบันอยู่ในอนุกรมที่มีความต้านทานมาตรฐานค่าที่คำนวณได้จึงแสดงถึงกระแสที่ไหลผ่านขดลวดปัจจุบัน ในทำนองเดียวกันให้ใช้โพเทนชิออมิเตอร์เป็นครั้งที่สองเพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าข้ามขดลวดศักย์ของวัตต์มิเตอร์

ตอนนี้เราได้วัดกระแสผ่านขดลวดกระแสและแรงดันไฟฟ้าข้ามขดลวดศักย์โดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์แล้วเราสามารถคำนวณกำลังเป็น

กำลัง P = การอ่านแรงดัน x ค่าปัจจุบัน

หลังจากคำนวณแล้วเราสามารถเปรียบเทียบค่าที่คำนวณได้กับการอ่านวัตต์มิเตอร์เพื่อตรวจสอบข้อผิดพลาด เมื่อพบข้อผิดพลาดให้ทำการปรับวัตต์มิเตอร์ที่จำเป็นเพื่อปรับข้อผิดพลาด

นี่คือวิธีที่สามารถใช้โพเทนชิออมิเตอร์เพื่อปรับเทียบโวลต์มิเตอร์แอมป์มิเตอร์และวัตต์มิเตอร์เพื่อให้ได้ค่าที่ถูกต้อง