Potentiomètre AC

Un potentiomètre est un instrument qui mesure une tension inconnue en l'équilibrant avec une tension connue. La source connue peut être en courant continu (CC) ou en courant alternatif (CA). Le principe de fonctionnement d'un potentiomètre CC et d'un potentiomètre CA est le même. Cependant, il y a une différence majeure entre leurs mesures : un potentiomètre CC ne mesure que l'amplitude de la tension inconnue, tandis qu'un potentiomètre CA mesure à la fois l'amplitude et la phase de la tension inconnue en la comparant à une référence connue. Il existe deux types de potentiomètres CA:

1. Potentiomètre de type polaire.

2. Potentiomètre de type coordonné.

Potentiomètre de type polaire

Dans ce type d'instrument, deux échelles séparées sont utilisées pour mesurer l'amplitude et l'angle de phase sur une référence de la force électromotrice (f.e.m.) inconnue. L'échelle permet de lire l'angle de phase jusqu'à 3600. Il comporte un ammètre de type électrodynamomètre, ainsi qu'un potentiomètre CC et un transformateur de déphasage, qui est alimenté par une source monophasée.

Dans un transformateur de déphasage, il y a une combinaison de deux stators en forme d'anneau, en acier laminé, connectés perpendiculairement l'un à l'autre comme indiqué dans la figure. L'un est directement connecté à l'alimentation électrique, et l'autre est connecté en série avec une résistance variable et un condensateur. La fonction des composants en série est de maintenir une alimentation CA constante dans le potentiomètre en effectuant de petites ajustements.

Entre les stators, il y a un rotor lamellé avec des fentes et un enroulement qui alimente le circuit du fil coulissant du potentiomètre. Lorsque le courant commence à circuler à partir des stators, un champ rotatif se développe autour du rotor, induisant une f.e.m. dans l'enroulement du rotor.

Le déphasage de la f.e.m. du rotor est égal à l'angle de déplacement du rotor par rapport à sa position initiale et est lié à la tension d'alimentation des stators. L'ensemble de l'enroulement est conçu de telle manière que l'amplitude de la f.e.m. induite dans le rotor peut varier, mais cela n'affecte pas l'angle de phase, qui peut être lu sur l'échelle fixée au sommet de l'instrument.

La f.e.m. induite dans l'enroulement du rotor par l'enroulement du stator 1 peut être exprimée comme suit

La f.e.m. induite dans l'enroulement du rotor par l'enroulement du stator 2,

À partir des équations (1) et (2), nous obtenons

Par conséquent, la f.e.m. induite résultante dans l'enroulement du rotor due aux deux enroulements des stators

Où, Ø donne l'angle de phase. Vous pouvez étudier des questions similaires à celle ci-dessus dans nos QCM d'ingénierie électrique.

Potentiomètre de type coordonné

Dans un potentiomètre CA de type coordonné, deux potentiomètres distincts sont intégrés dans un seul circuit comme indiqué dans la figure. Le premier est nommé potentiomètre en phase, utilisé pour mesurer la composante en phase d'une f.e.m. inconnue, et le second est nommé potentiomètre en quadrature, qui mesure la composante en quadrature de la f.e.m. inconnue. Les contacts glissants AA’ dans le potentiomètre en phase et BB’ dans le potentiomètre en quadrature sont utilisés pour obtenir le courant souhaité dans le circuit. En ajustant le rheostat R et R’ et les contacts glissants, le courant dans le potentiomètre en quadrature devient égal au courant dans le potentiomètre en phase, et un galvanomètre variable indique une valeur nulle. S1 et S2 sont des interrupteurs de changement de signe utilisés pour changer la polarité de la tension de test si nécessaire pour équilibrer le potentiomètre. Il y a deux transformateurs d'isolement T1 et T2 qui isolent le potentiomètre de la ligne et fournissent une protection par écran mis à la terre entre les enroulements. Ils fournissent également 6 volts aux potentiomètres.

Pour mesurer une f.e.m. inconnue, ses bornes sont connectées aux contacts glissants AA’ en utilisant l'interrupteur de sélection S3. En effectuant quelques ajustements sur les contacts glissants et le rhéostat, tout le circuit s'équilibre et le galvanomètre indique zéro à l'état d'équilibre. La composante en phase VA de la f.e.m. inconnue est obtenue à partir du potentiomètre en phase, et la composante en quadrature VB est obtenue à partir du potentiomètre en quadrature.

Ainsi, la tension résultante du potentiomètre CA de type coordonné est

Et l'angle de phase est donné par

Applications du Potentiomètre CA

1. Mesure de l'auto-inductance.

2. Étalonnage du voltmètre.

3. Étalonnage de l'ampèremètre.

4. Étalonnage du wattmètre.

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