AC電位計

定義

未知の電動力（emf）の位相と大きさを既知のemfと比較して測定するポテンショメータは、ACポテンショメータと呼ばれます。ACポテンショメータの動作原理はDCポテンショメータと同じで、つまり、未知の電圧は既知の電圧と比較して決定されます。両者が等しいとき、ガルバノメーターはゼロ点を示し、これにより未知のemfの値が得られます。

ACポテンショメータの動作はDCポテンショメータよりも複雑です。その動作には以下の重要な要素が考慮されなければなりません：

• ACポテンショメータでは、電流の周波数と波形は測定対象の電圧と同じでなければなりません。したがって、ACポテンショメータでは、ポテンシャルは測定対象の電流または電圧と同じ源から導出されます。

• 非誘導性の要素を使用してACポテンショメータのスライドワイヤーと抵抗コイルを作成することで、読み取り誤差が減少します。

• ACポテンショメータの読み取りは外部磁場の影響を受けますので、測定中にこれらの磁場を排除します。

• 電源は正弦波であり、高調波が含まれてはならない。高調波の存在はバランスを達成するのが難しくなります。

ACポテンショメータの種類

ACポテンショメータは、ダイヤルやスケールによって測定される値に基づいて分類されます。ACポテンショメータは以下のよう大きく分類できます：

極型ポテンショメータ

座標型ポテンショメータ

座標型ポテンショメータは2つのスケールを備えており、これらは未知の電圧Vの同期成分V1と直交成分V2を読み取るために使用されます。これらの2つの電圧は互いに90度ずれています。ポテンショメータは、V1とV2の正および負の値を読み取り、360度までのすべての角度をカバーできるように設計されています。

ポテンショメータの応用

ACポテンショメータはさまざまな分野で広く使用されています。その主な応用例は以下の通りです：

1. ボルトメータの校正

ACポテンショメータは最大1.5Vの低電圧を直接測定することができます。より高い電圧を測定する場合、ボルト箱比を使用するか、ポテンショメータと直列に接続された2つのコンデンサを使用することができます。

2. アンペアメータの校正

交流電流の測定は、非誘導標準抵抗とポテンショメータを組み合わせて行うことができます。

3. ワットメータおよびエネルギーメータのテスト

ワットメータおよびエネルギーメータのテスト回路は、直流測定で使用されるものと似ています。フェーズシフト変圧器をポテンショメータに接続して、電圧と電流の位相を調整します。この方法で、電圧と電流を異なる電力係数で変化させることができます。

4. コイルの自己リアクタンスの測定

自己リアクタンスを測定する必要があるコイルとは直列に標準リアクタンスを配置します。

5. その他の応用

ACポテンショメータは、0.5%から1%の精度が必要なエンジニアリング測定において重要な役割を果たします。また、電圧を2つの成分に分解する必要がある場合にも使用されます。この装置は磁気試験や計器変圧器の正確な校正で非常に正確な結果を提供し、電気工学の専門分野で不可欠なツールとなっています。

このタイプのポテンショメータでは、未知の電圧の大きさは一つのスケールから測定され、その位相角は別のスケールから直接読み取られます。このセットアップにより、位相角は360度まで読み取ることができます。電圧はV∠θの形式で読み取ります。