Wechselstrom-Potentiometer

Definition

Ein Potentiometer, das die Phase und Amplitude einer unbekannten elektrischen Spannung (emf) durch Vergleich mit einer bekannten emf misst, wird als AC-Potentiometer bezeichnet. Das Arbeitsprinzip eines AC-Potentiometers ist dasselbe wie das eines DC-Potentiometers, d. h., die unbekannte Spannung wird durch Vergleich mit einer bekannten Spannung bestimmt. Wenn beide gleich sind, zeigt der Galvanometer den Nullpunkt an, und somit wird der Wert der unbekannten emf ermittelt.

Der Betrieb eines AC-Potentiometers ist im Vergleich zu einem DC-Potentiometer komplexer. Folgende wichtige Faktoren müssen für seinen Betrieb berücksichtigt werden:

• Bei einem AC-Potentiometer müssen die Frequenz und Wellenform des Stroms dieselben sein wie die der gemessenen Spannung. Daher wird bei einem AC-Potentiometer die Spannung aus derselben Quelle abgeleitet wie der Strom oder die Spannung, die gemessen wird.

• Nicht-induktive Elemente werden verwendet, um den Schiebewiderstand und den Widerstandsspule des AC-Potentiometers herzustellen, was Lesefehler reduziert.

• Die Messwerte eines AC-Potentiometers werden von externen Magnetfeldern beeinflusst, weshalb diese Felder während der Messung eliminiert werden.

• Die Stromversorgungsquelle sollte sinusförmig und frei von Oberschwingungen sein, da die Anwesenheit von Oberschwingungen das Erreichen des Gleichgewichts erschwert.

Arten von AC-Potentiometern

AC-Potentiometer werden nach den von ihren Skalen und Anzeigen gemessenen Werten klassifiziert. AC-Potentiometer können in folgende Kategorien unterteilt werden:

Polarer Typ Potentiometer

Koordinatentyp Potentiometer

Das Koordinatentyp-Potentiometer ist mit zwei Skalen ausgestattet, die verwendet werden, um die in-Phase-Komponente V1 und die Quadraturkomponente V2 der unbekannten Spannung V zu lesen. Diese beiden Spannungen liegen 90° außer Phase zueinander. Das Potentiometer ist so konstruiert, dass es sowohl positive als auch negative Werte von V1 und V2 lesen kann und alle Winkel bis zu 360° abdecken kann.

Anwendungen des Potentiometers

Das AC-Potentiometer findet weite Anwendung in verschiedenen Bereichen. Einige seiner wichtigsten Anwendungen werden im Folgenden detailliert erläutert:

1. Voltmeterkalibrierung

Das AC-Potentiometer ist in der Lage, geringe Spannungen bis zu 1,5 V direkt zu messen. Für die Messung höherer Spannungen kann es entweder ein Verhältnis aus einer Spannungsbox nutzen oder zwei Kondensatoren in Reihe mit dem Potentiometer schalten.

2. Ammeterkalibrierung

Die Messung von Wechselstrom kann durch Verwendung eines nicht-induktiven Standardwiderstands in Verbindung mit dem Potentiometer erreicht werden.

3. Wattmesser- und Energiemessgeräte-Prüfung

Die Prüfschaltungen für Wattmesser und Energiemessgeräte ähneln denen, die bei Gleichstrommessungen verwendet werden. Ein Phasenverschiebungstransformator wird an das Potentiometer angeschlossen, um die Phase der Spannung relativ zum Strom anzupassen. Auf diese Weise können die Spannung und der Strom bei unterschiedlichen Leistungsfaktoren variiert werden.

4. Messung der Selbstinduktion einer Spule

Eine Standardreaktanz wird in Reihe mit der Spule geschaltet, deren Selbstinduktion gemessen werden soll.

5. Andere Anwendungen

Das AC-Potentiometer spielt eine entscheidende Rolle bei ingenieurtechnischen Messungen, bei denen eine Genauigkeit von 0,5 % bis 1 % unerlässlich ist. Es wird auch in Szenarien eingesetzt, in denen eine Spannung in zwei Komponenten zerlegt werden muss. Dieses Instrument liefert sehr genaue Ergebnisse bei magnetischen Tests und der präzisen Kalibrierung von Transformatoren, wodurch es ein wesentliches Werkzeug in diesen spezialisierten Bereichen der Elektrotechnik darstellt.

Bei diesem Typ von Potentiometer wird die Größe der unbekannten Spannung von einer Skala abgelesen, und ihr Phasenwinkel wird direkt von einer zweiten Skala abgelesen. Die Anordnung ermöglicht die Ablesung von Phasenwinkeln bis zu 360°. Die Spannung wird in der Form V∠θ gelesen.