Étalonnage de l'ampèremètre, du voltmètre et du wattmètre à l'aide d'un potentiomètre

Nous savons que la tension, le courant et la puissance sont mesurés en volts, ampères et, watts et voltmètre, ampèremètre et wattmètre sont utilisés pour mesurer ces paramètres. Bien que ces instruments de mesure soient fabriqués avec le soin, ils peuvent encore donner des lectures d'erreur du côté du client. Ainsi, ces instruments sont calibrés pour minimiser l'erreur. Ici, dans cet article, nous expliquerons comment calibrer un voltmètre, un ampèremètre et un wattmètre à l'aide d'un potentiomètre.

Avant d'entrer dans les détails, examinons d'abord le concept important utilisé dans cet article.

Si nous avons deux sources de tension de même valeur connectées en parallèle comme indiqué ci-dessous, il n'y aura pas de circulation de courant entre elles. En effet, les valeurs potentielles des deux sources sont les mêmes et aucune des deux sources ne peut pousser la charge sur l'autre. Ainsi dans le circuit, le galvanomètre ne montre aucune déflexion.

Nous utiliserons le même phénomène d'équilibrage de deux sources de tension dans le processus d'étalonnage.

Étalonnage du potentiomètre

La figure ci-dessus montre le schéma de circuit pour l'étalonnage du potentiomètre.

Dans la figure, une cellule standard avec une tension de 1,50 V est utilisée qui ne produit pas de fluctuations de tension même en millivolts lors du chargement. Ce type de source stable est nécessaire pour calibrer le potentiomètre sans aucune erreur.

L'échelle conductrice est mise à l'échelle avec précision pour éviter les erreurs de lecture pendant les mesures. La balance conductrice a également une surface lisse avec des dimensions nettes pour une répartition égale de la résistance sur toute sa longueur.

Le rhéostat est présent pour ajuster le flux de courant dans la boucle de circuit et ainsi nous pouvons ajuster la chute de tension par unité de longueur le long de l'échelle conductrice. Un galvanomètre est également connecté ici pour visualiser la défection qui se produit en cas de flux de courant entre la boucle de cellule standard et la boucle de balance conductrice. L'EMF inconnu ici est connecté au galvanomètre pour la mesure après l'étalonnage du potentiomètre.

Travail:

Tout d'abord, mettez l'appareil sous tension et ajustez le rhéostat pour permettre à un courant de quelques centaines de milliampères de circuler dans la boucle du circuit principal. Comme la balance conductrice se trouve également dans la boucle principale, le même courant la traverse, produisant une chute de tension. Bien que la chute de tension apparaisse sur l'échelle du métal, elle sera répartie uniformément sur tout son corps.

Après l'apparition de la chute de tension le long de l'échelle conductrice, si nous prenons le contact glissant et nous nous déplaçons le long de l'échelle métallique à partir de zéro, le courant circule du circuit secondaire au circuit primaire en raison du déséquilibre du circuit. Et à mesure que le contact glissant s'éloigne de zéro, l'amplitude de ce courant diminue. En effet, à mesure que la zone de contact augmente, la chute de tension dans la zone mise à l'échelle se rapproche de la tension de la cellule standard. Ainsi, à un certain point, la chute de tension dans la zone mise à l'échelle sera égale à la tension de la cellule standard et à ce stade, il n'y aura pas de courant entre deux circuits.

Maintenant qu'un galvanomètre est connecté dans le circuit secondaire, il affichera un écart sur son écran en raison du flux de courant et plus le courant sera plus l'écart. Sur cette base, le galvanomètre ne montrera aucun écart uniquement lorsque les deux circuits sont équilibrés et c'est l'état que nous essaierons d'obtenir pour calibrer le potentiomètre.

Pour une meilleure compréhension, voyons le circuit illustré ci-dessous qui montre l'état de l'équilibre.

Si nous supposons que la résistance du contact métallique d'une longueur de 0 à 100 cm est «R», alors la chute de tension sur tout le contact métallique de 100 cm de longueur est V = IR. Puisque nous avons supposé un circuit équilibré, cette chute de tension «V» doit être égale à la tension de la cellule standard et il y aura un écart nul dans la lecture du galvanomètre.

Maintenant, en mesurant cette longueur exacte à laquelle le galvanomètre indique zéro, nous pouvons calibrer l'échelle du potentiomètre en fonction de la valeur de tension de cellule standard.

Donc, 1 cm de longueur d'échelle est = 1,5 v / 100 cm = 0,005 V = 5 mV.

Après avoir connu la chute de tension par centimètre sur l'échelle du potentiomètre, connectez la tension inconnue au circuit secondaire et faites glisser le contact pour mesurer la longueur à laquelle nous aurons un écart nul. Après avoir connu cette longueur d'échelle à laquelle l'équilibre a lieu, nous pouvons mesurer la valeur de EMF inconnue comme, V = (longueur du contact) x (5mV).

Applications des potentiomètres

En plus de la mesure d'une tension inconnue, le potentiomètre peut également être utilisé pour mesurer le courant et la puissance, il n'a besoin que de quelques composants supplémentaires pour les mesurer.

Outre la mesure de la tension, du courant et de la puissance, les potentiomètres sont principalement utilisés pour l' étalonnage des voltmètres, ampèremètres et wattmètres. De plus, comme le potentiomètre est un dispositif à courant continu, les instruments à étalonner doivent être de type fer à mouvement continu ou électrodynamomètre.

Étalonnage du voltmètre à l'aide du potentiomètre

Dans le circuit, le composant le plus important pour le processus d'étalonnage est une alimentation en tension continue stable appropriée. En effet, toute fluctuation de la tension d'alimentation entraînera une erreur dans l'étalonnage du voltmètre, conduisant ainsi à un échec complet de l'expérience. Ainsi, la cellule de tension standard avec une valeur de borne stable est prise comme source et connectée en parallèle avec un voltmètre qui doit être étalonné. Les deux potentiomètres «RV1» et «RV2» sont utilisés pour régler la tension qui doit apparaître aux bornes du voltmètre comme indiqué sur la figure.

Une boîte de rapport de tension est également connectée en parallèle avec le voltmètre pour diviser la tension aux bornes du voltmètre et obtenir la valeur appropriée appropriée pour connecter le potentiomètre.

Avec l'ensemble de la configuration en place, nous sommes prêts à tester la précision du voltmètre. Donc, pour commencer, fournissez simplement l'alimentation au circuit pour obtenir une lecture sur le voltmètre et une tension inconnue à la sortie du boîtier de rapport de tension. Nous allons maintenant utiliser un potentiomètre calibré pour mesurer cette tension inconnue.

Après avoir obtenu la lecture du potentiomètre, vérifiez si la lecture du potentiomètre correspond à la lecture du voltmètre. Puisque le potentiomètre mesure la valeur réelle de la tension, si la lecture du potentiomètre ne correspond pas à la lecture du voltmètre, alors une erreur négative ou positive est indiquée. Et pour la correction, une courbe d'étalonnage peut être dessinée à l'aide des lectures du voltmètre et du potentiomètre.

De plus, pour la précision des mesures, il est nécessaire de mesurer autant que possible les tensions proches de la plage maximale du potentiomètre.

Étalonnage de l'ampèremètre à l'aide du potentiomètre

Comme mentionné ci-dessus, nous utiliserons une tension d'alimentation CC stable appropriée pour éviter les erreurs d'étalonnage qui ne produisent pas de fluctuations de tension pendant toute l'expérience. Un rhéostat est utilisé pour ajuster l'amplitude du courant circulant dans tout le circuit. De plus, une résistance standard «R» de valeur appropriée avec une capacité de transport de courant suffisante est placée en série avec l'ampèremètre (qui est en cours d'étalonnage) pour obtenir un paramètre de tension qui se rapporte au courant circulant dans le circuit.

Maintenant, après la mise sous tension, un courant «I» circule dans tout le circuit et avec cette lecture de débit de courant sera généré par l'ampèremètre présent dans la boucle. En outre, une chute de tension se produira à travers la résistance standard «R» en raison de ce flux de courant.

Nous allons maintenant utiliser un potentiomètre pour mesurer la tension aux bornes de la résistance standard, puis utiliser la loi des ohms pour calculer le courant à travers la résistance standard.

C'est le courant I = V / R où V = tension aux bornes de la résistance standard mesurée par le potentiomètre, Et R = résistance d'une résistance standard.

Puisque nous utilisons la résistance standard, la résistance sera connue avec précision et la tension aux bornes de la résistance standard est mesurée par le potentiomètre. La valeur calculée sera la valeur précise du courant circulant dans la boucle. Comparez ensuite cette valeur calculée avec la lecture de l'ampèremètre pour vérifier la précision de l'ampèremètre. S'il y a des erreurs, nous pouvons faire les ajustements nécessaires pour que l'ampèremètre corrige les erreurs.

Étalonnage du wattmètre à l'aide du potentiomètre

Comme mentionné ci-dessus pour un processus d'étalonnage précis, nous utiliserons deux alimentations à tension continue stables appropriées comme sources. Habituellement, une alimentation basse tension est connectée en série avec la bobine de courant d'un wattmètre et une alimentation en tension modérée est connectée à la bobine de potentiel du wattmètre. Un rhéostat dans le circuit supérieur est utilisé pour ajuster l'amplitude du courant circulant à travers la bobine de courant et le potentiomètre dans le circuit inférieur est utilisé pour ajuster la tension aux bornes de la bobine de potentiel.

N'oubliez pas qu'un potentiomètre est préférable pour régler la tension et un rhéostat est préférable pour ajuster le courant dans un circuit.

De plus, une résistance standard «R» d'une valeur appropriée et d'une capacité de transport de courant suffisante est placée en série avec la bobine de courant du wattmètre. Et cette résistance standard générera une chute de tension à travers elle lorsque le courant circule dans le circuit de la bobine de courant.

Après la mise sous tension, nous obtiendrons deux lectures de tension inconnues, l'une à la sortie du diviseur de tension et l'autre à travers la résistance standard «R». Maintenant, si un potentiomètre est utilisé pour mesurer la tension aux bornes de la résistance standard, nous pouvons utiliser la loi des ohms pour calculer le courant à travers la résistance standard. Puisque la bobine de courant est en série avec la résistance standard, la valeur calculée représente également le courant traversant la bobine de courant. De la même manière, utilisez le potentiomètre une deuxième fois pour mesurer la tension aux bornes de la bobine de potentiel du wattmètre.

Maintenant que nous avons mesuré le courant à travers la bobine de courant et la tension à travers la bobine de potentiel à l'aide d'un potentiomètre, nous pouvons calculer la puissance comme

Puissance P = lecture de tension x valeur actuelle.

Après le calcul, nous pouvons comparer cette valeur calculée avec la lecture du wattmètre pour vérifier les erreurs. Une fois les erreurs trouvées, effectuez les ajustements nécessaires sur le wattmètre pour régler les erreurs.

C'est ainsi qu'un potentiomètre peut être utilisé pour calibrer un voltmètre, un ampèremètre et un wattmètre pour obtenir des lectures précises.