ACポテンショメータ

電位差計は、未知の電圧を既知の電圧とバランスを取ることで測定する装置です。既知の電源はDCまたはACでも構いません。DC電位差計とAC電位差計の動作原理は同じですが、測定方法には大きな違いがあります。DC電位差計は未知の電圧の大きさのみを測定しますが、AC電位差計は未知の電圧の大きさと位相を既知の基準と比較することで両方を測定します。AC電位差計には2種類のタイプがあります：

1. 極座標型電位差計。

2. 直交座標型電位差計。

極座標型電位差計

このような装置では、未知の電動力の大きさと位相角をそれぞれ測定するために2つの異なるスケールを使用します。スケールには最大3600度までの位相角を読み取るための規定があります。この装置には、直流電位差計と位相シフトトランスフォーマーと共に、電磁式アンペアメータが装備されています。

位相シフトトランスフォーマーには、図に示すように互いに直角に接続された2つのリング状の層状鋼製スターターが組み合わされています。一方は直接電源に接続され、もう一方は可変抵抗とコンデンサーと直列に接続されています。これらの直列要素の機能は、ポテンショメータ内の交流供給を微調整することにより一定に保つことです。

スターター間に、ポテンショメータのスライドワイヤ回路に電圧を供給する溝と巻線を持つ層状ロータがあります。スターターから電流が流れ始めると、ロータ周囲に回転磁界が発生し、ロータ巻線に誘導電動力が発生します。

ロータの誘導電動力の位相差は、その元の位置からのロータの移動角度に等しく、スタータ供給電圧に関連しています。巻線の全体的な配置は、ロータに誘導される電動力の大きさが変わったとしても位相角には影響を与えないようになっており、これは装置の上部に固定されたスケールで読み取ることができます。

スタータ巻線1によってロータ巻線に誘導される電動力は以下の式で表されます

スタータ巻線2によってロータ巻線に誘導される電動力は以下の式で表されます

式(1)と(2)から、以下の式を得ます

したがって、2つのスタータ巻線によるロータ巻線の誘導電動力の結果は以下の式で表されます

ここで、Øは位相角を表します。同様の問題については、私たちの電気工学の択一問題をご覧ください。

直交座標型電位差計

直交座標型AC電位差計では、図に示すように1つの回路に2つの独立した電位差計が組み込まれています。最初のものは位相同調電位差計と呼ばれ、未知の電動力の位相同調成分を測定するために使用され、もう一つは正交電位差計と呼ばれ、未知の電動力の正交成分を測定します。位相同調電位差計のスライディングコンタクトAA’と正交電位差計のBB’は、回路に所望の電流を得るために使用されます。レオスタットRとR’およびスライディングコンタクトを調整することで、正交電位差計の電流が位相同調電位差計の電流と等しくなり、可変ガルバノメータは平衡時にゼロを示します。S1とS2は、必要に応じてテスト電圧の極性を変更するための符号変換スイッチです。T1とT2という2つの降圧トランスフォーマーは、ポテンショメータをラインから分離し、巻線間の接地スクリーン保護を提供します。また、ポテンショメータに6Vを供給します。

未知の電動力を測定するには、セレクタースイッチS3を使用して、その端子をスライディングコンタクトAA’に接続します。スライディングコンタクトとレオスタットの調整により、回路全体が平衡し、ガルバノメータは平衡時にゼロを読み取ります。これにより、位相同調電位差計から未知の電動力の位相同調成分VAが得られ、正交電位差計から正交成分VBが得られます。

したがって、直交座標型AC電位差計の結果の電圧は以下の式で表されます

そして位相角は以下の式で与えられます

AC電位差計の応用

1. 自己インダクタンスの測定。

2. ボルトメータの校正。

3. アンペアメータの校正。

4. ワットメータの校正。

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