Vaihtovirtapiiri

Määritelmä

Vaihtovirtapotentiometri on potentiometri, joka mittailee tuntemattoman sähkömotoriivisen voiman (emf) vaiheen ja suuruuden vertaamalla sitä tunnettuihin emf-arvoihin. Vaihtovirtapotentiometrin toimintaperiaate on sama kuin jatkuvavirtapotentiometrin, eli tuntematon jännite määritetään vertaamalla sen tunnettujen jännitteiden kanssa. Kun ne ovat yhtä suuret, galvanometri osoittaa nollapisteen, ja näin saadaan tuntemattoman emf:n arvo.

Vaihtovirtapotentiometrin käyttö on monimutkaisempaa verrattuna jatkuvavirtapotentiometriin. Seuraavat ovat tärkeitä tekijöitä, jotka on otettava huomioon sen toiminnassa:

• Vaihtovirtapotentiometrissa virtaan ja mitattavaan jännitteeseen liittyvän virran taajuuden ja aallonmuodon on oltava samat. Siksi vaihtovirtapotentiometrissa potentiaali tuotetaan samasta lähteestä kuin mitattava virta tai jännite.

• Liukulangat ja vastuspyyhkeet valmistetaan ei-induktiivisista osista, mikä vähentää lukuarvojen virheitä.

• Vaihtovirtapotentiometrin lukemat vaikuttautuvat ulkoisista magneettikentistä, joten nämä kentät poistetaan mittauksen aikana.

• Pituuslähdelle tulee olla sinimuotoinen ja harmonien vapaana, sillä harmonit tekevät tasapainon saavuttamisen vaikeaksi.

Vaihtovirtapotentiometrien tyypit

Vaihtovirtapotentiometrit luokitellaan niiden mittarin ja asteikon mittaamien arvojen mukaan. Vaihtovirtapotentiometreja voidaan laajasti luokitella seuraavasti:

Napakantainen potentiometri

Koordinaattipotentiometri

Koordinaattipotentiometri on varustettu kahdella asteikkona, joilla luetellaan tuntemattoman jännitteen samansuuntainen komponentti \(V_1\) ja ortogonaalinen komponentti \(V_2\). Nämä kaksi jännitettä ovat 90° eri vaiheessa toistensa kanssa. Potentiometri on suunniteltu siten, että se voi lukea sekä positiiviset että negatiiviset arvot \(V_1\):lle ja \(V_2\):lle, ja se kattaa kaikki kulmat 360° asti.

Potentiometrin sovellukset

Vaihtovirtapotentiometri löytää laajan soveltamisen eri aloilla. Joitakin sen keskeisiä sovelluksia on yksityiskohtaisesti kuvattu alla:

1. Jännittelimittarin kalibrointi

Vaihtovirtapotentiometri pystyy suoraan mittaamaan alhaisia jännitteitä enintään 1.5V. Korkeampien jännitteiden mittaamiseksi voidaan käyttää joko voltilaatikkoa tai kahden kondensaattorin sarjakytkentää potentiometrin kanssa.

2. Virtalimittarin kalibrointi

Vaihtovirran mittaaminen voidaan suorittaa käyttämällä ei-induktiivista standardiresistoria yhdessä potentiometrin kanssa.

3. Watttimetrien ja energiamittarien testaus

Watttimetrien ja energiamittarien testauspiirit ovat samankaltaisia kuin DC-mittauksissa. Potentiometriin on kytketty vaiheensivertaisuuden muokkaavan muuntajan, jolla voidaan säätää jännitteen vaihetta suhteessa virtaan. Näin jännite ja virta voidaan vaihdella eri tehokkuuskertoimilla.

4. Kierroksen omareaktanssin mittaaminen

Omareaktanssin mittaamiseksi kierrokseen kytketään standardireaktanssi.

5. Muut sovellukset

Vaihtovirtapotentiometri on olennainen väline insinöörivalmisteluissa, joissa tarvitaan 0.5%–1%:n tarkkuutta. Sitä käytetään myös tilanteissa, joissa jännitettä on hajotettava kahteen komponenttiin. Tämä laite tuottaa erittäin tarkkoja tuloksia magneettisuudentesteissä ja instrumenttimuuntajien tarkassa kalibroinnissa, mikä tekee siitä olennaisen työkalun tämän erikoisalan sähkötekniikassa.

Tässä tyypissä potentiometriä tuntemattoman jännitteen suuruus mitataan yhdestä asteikosta, ja sen vaihekulma luetaan suoraan toisesta asteikosta. Asetelma mahdollistaa vaihekulmien lukemisen 360° asti. Jännite luetaan muodossa V∠θ.