Calibração de amperímetro, voltímetro e wattímetro usando potenciômetro

Sabemos que a tensão, a corrente e a potência são medidas em volts, amperes e watts e voltímetro, amperímetro e wattímetro são usados ​​para medir esses parâmetros. Embora esses instrumentos de medição sejam fabricados com cuidado, eles ainda podem fornecer leituras de erro no cliente. Portanto, esses instrumentos são calibrados para minimizar o erro. Aqui neste artigo, explicaremos como calibrar o voltímetro, o amperímetro e o wattímetro usando um potenciômetro.

Antes de entrar em detalhes, vamos primeiro discutir o importante conceito usado neste artigo.

Se tivermos duas fontes de tensão do mesmo valor conectadas em paralelo conforme mostrado abaixo, não haverá fluxo de corrente entre elas. Isso ocorre porque os valores potenciais de ambas as fontes são os mesmos e nenhuma das fontes pode empurrar a carga para a outra. Portanto, no circuito, o galvanômetro não mostra nenhuma deflexão.

Usaremos o mesmo fenômeno de balanceamento de duas fontes de tensão no processo de calibração.

Calibração do potenciômetro

A figura acima mostra o diagrama do circuito para calibração do potenciômetro.

Na figura, é usada uma célula padrão com voltagem 1,50 V que não produz flutuações de voltagem mesmo em milivolts ao carregar. Este tipo de fonte estável é necessária para calibrar o potenciômetro sem nenhum erro.

A escala condutiva é dimensionada com precisão para evitar erros de leitura durante as medições. A escala condutiva também tem uma superfície lisa com dimensões de corte nítido para distribuição igual da resistência ao longo de todo o seu comprimento.

O reostato está presente para ajustar o fluxo de corrente no loop do circuito e, assim, podemos ajustar a queda de tensão por unidade de comprimento ao longo da escala condutiva. Um galvanômetro também é conectado aqui para visualizar a defecção que ocorre no caso de fluxo de corrente entre o loop de célula padrão e o loop de escala condutiva. O EMF desconhecido aqui é conectado ao galvanômetro para medição após a calibração do potenciômetro.

Trabalhando:

Primeiro, ligue a energia e ajuste o reostato para permitir que uma corrente de algumas centenas de miliamperes flua no circuito principal. Como a escala condutiva também está no loop principal, a mesma corrente flui por ela produzindo uma queda de tensão. Embora a queda de tensão apareça em toda a escala de metal, ela será distribuída uniformemente por todo o corpo.

Após o aparecimento da queda de tensão ao longo da escala condutiva, se pegarmos o contato deslizante e movermos ao longo da escala metálica do zero, a corrente flui do circuito secundário para o primário devido ao desequilíbrio do circuito. E à medida que o contato deslizante se afasta de zero, a magnitude desse fluxo de corrente diminui. Isso ocorre porque, à medida que a área de contato aumenta, a queda de tensão na área escalonada se aproxima da tensão da célula padrão. Então, em um determinado ponto, a queda de tensão na área escalonada será igual à tensão da célula padrão e, nesse ponto, não haverá fluxo de corrente entre dois circuitos.

Agora que um galvanômetro está conectado no circuito secundário, ele mostrará um desvio em seu display por causa do fluxo de corrente e quanto maior a corrente maior será o desvio. Com base nisso, o galvanômetro não mostrará nenhum desvio apenas quando os dois circuitos estiverem balanceados e este é o estado que tentaremos alcançar para calibrar o potenciômetro.

Para melhor compreensão, vamos ver o circuito mostrado abaixo que mostra o estado de equilíbrio.

Se assumirmos a resistência do contato de metal de 0 a 100 cm como 'R', então a queda de tensão em todo o contato de metal de 100 cm de comprimento é V = IR. Como assumimos um circuito balanceado, esta queda de tensão 'V' deve ser igual à tensão da célula padrão e haverá desvio zero na leitura do galvanômetro.

Agora, medindo este comprimento exato no qual o galvanômetro mostra zero, podemos calibrar a escala do potenciômetro com base no valor de tensão da célula padrão.

Portanto, o comprimento de 1 cm da escala mantém = 1,5 v / 100 cm = 0,005 V = 5 mV.

Depois de saber a queda de tensão por centímetro na escala do potenciômetro, conecte a tensão desconhecida ao circuito secundário e deslize o contato para medir o comprimento em que teremos desvio zero. Depois de conhecer este comprimento de escala em que o equilíbrio ocorre, podemos medir o valor de EMF desconhecido como, V = (comprimento do contato) x (5mV).

Aplicações de potenciômetros

Além da medição de voltagem desconhecida, o potenciômetro também pode ser usado para medir a corrente e a potência, ele só precisa de alguns componentes extras para medi-los.

Além de medir tensão, corrente e potência, os potenciômetros são usados ​​principalmente para calibração de voltímetros, amperímetros e wattímetro. Além disso, como o potenciômetro é um dispositivo CC, os instrumentos a serem calibrados devem ser do tipo ferro móvel CC ou eletrodinamômetro.

Calibração do voltímetro usando potenciômetro

No circuito, o componente mais importante para o processo de calibração é uma fonte de tensão CC estável adequada. Isso ocorre porque qualquer flutuação na tensão de alimentação causará um erro na calibração do voltímetro, levando a uma falha completa do experimento. Portanto, a célula de tensão padrão com valor terminal estável é tomada como uma fonte e conectada em paralelo com um voltímetro que precisa ser calibrado. Os dois potenciômetros de compensação 'RV1' e 'RV2' são usados ​​para ajustar a tensão que deve aparecer no voltímetro, conforme mostrado na figura.

Uma caixa de relação de tensão também é conectada em paralelo com o voltímetro para dividir a tensão entre o voltímetro e obter o valor apropriado adequado para conectar o potenciômetro.

Com toda a configuração no lugar, estamos prontos para testar a precisão do voltímetro. Portanto, para começar, basta fornecer energia ao circuito para obter uma leitura no voltímetro e uma tensão desconhecida na saída da caixa de relação de tensão. Agora usaremos um potenciômetro calibrado para medir essa tensão desconhecida.

Depois de obter a leitura do potenciômetro, verifique se a leitura do potenciômetro corresponde à leitura do voltímetro. Como o potenciômetro mede o valor real da tensão, se a leitura do potenciômetro não corresponder à leitura do voltímetro, um erro negativo ou positivo será indicado. E para correção, uma curva de calibração pode ser desenhada com o auxílio das leituras do voltímetro e do potenciômetro.

Além disso, para a precisão das medições, é necessário medir tensões próximas da faixa máxima do potenciômetro, tanto quanto possível.

Calibração do amperímetro usando potenciômetro

Conforme mencionado acima, usaremos uma tensão de alimentação DC estável adequada para evitar os erros de calibração que não produzem flutuações de tensão durante todo o experimento. Um reostato é usado para ajustar a magnitude da corrente que flui por todo o circuito. Além disso, uma resistência padrão 'R' de valor adequado com capacidade de condução de corrente suficiente é colocada em série com o amperímetro (que está em calibração) para obter um parâmetro de tensão que se relaciona com a corrente que flui no circuito.

Agora, depois que a energia é ligada, uma corrente 'I' flui por todo o circuito e com esta leitura de fluxo de corrente será gerada pelo amperímetro presente no loop. Além disso, uma queda de tensão ocorrerá na resistência padrão 'R' por causa desse fluxo de corrente.

Agora vamos usar um potenciômetro para medir a tensão no resistor padrão e, em seguida, usar a lei dos ohms para calcular a corrente através da resistência padrão.

Essa é a corrente I = V / R Onde V = tensão através do resistor padrão medida pelo potenciômetro, E R = resistência de um resistor padrão.

Como estamos usando o resistor padrão, a resistência será conhecida com precisão e a tensão no resistor padrão será medida pelo potenciômetro. O valor calculado será o valor exato da corrente que flui pelo loop. Em seguida, compare este valor calculado com a leitura do amperímetro para verificar a precisão do amperímetro. Se houver algum erro, podemos fazer os ajustes necessários para o amperímetro retificar os erros.

Calibração do wattímetro usando potenciômetro

Conforme mencionado acima, para um processo de calibração preciso, usaremos duas fontes de alimentação de tensão CC estáveis ​​adequadas como fontes. Normalmente, a alimentação de baixa tensão é conectada em série com a bobina de corrente de um wattímetro e uma fonte de tensão moderada é conectada à bobina de potencial do wattímetro. Um reostato no circuito superior é usado para ajustar a magnitude da corrente que flui através da bobina de corrente e trim pot no circuito inferior é usado para ajustar a tensão através da bobina de potencial.

Lembre-se de que um potenciômetro de compensação é preferível para ajustar a tensão e o reostato é preferível para ajustar a corrente em um circuito.

Além disso, uma resistência padrão 'R' de valor adequado e capacidade de condução de corrente suficiente é colocada em série com a bobina de corrente do wattímetro. E esta resistência padrão irá gerar uma queda de tensão através dela quando a corrente fluir no circuito da bobina de corrente.

Depois que a alimentação for ligada, obteremos duas leituras de tensão desconhecidas, uma na saída do divisor de tensão e a outra na resistência padrão 'R'. Agora, se um potenciômetro é usado para medir a tensão através do resistor padrão, podemos usar a lei dos ohms para calcular a corrente através da resistência padrão. Como a bobina de corrente está em série com a resistência padrão, o valor calculado também representa a corrente passando pela bobina de corrente. De maneira semelhante, use o potenciômetro pela segunda vez para medir a tensão na bobina de potencial do wattímetro.

Agora que medimos a corrente através da bobina de corrente e a tensão através da bobina potencial usando um potenciômetro, podemos calcular a potência como

Potência P = leitura de tensão x valor atual.

Depois de calcular, podemos comparar este valor calculado com a leitura do wattímetro para verificar se há erros. Assim que os erros forem encontrados, faça os ajustes necessários no wattímetro para ajustar os erros.

É assim que um potenciômetro pode ser usado para calibrar o voltímetro, o amperímetro e o wattímetro para obter leituras precisas.