Calibración de amperímetro, voltímetro y vatímetro usando potenciómetro

Sabemos que el voltaje, la corriente y la potencia se miden en voltios, amperios y vatios y voltímetro, amperímetro y vatímetro se utilizan para medir estos parámetros. Aunque estos instrumentos de medición se fabrican con cuidado, aún pueden dar lecturas de error por parte del cliente. Entonces, estos instrumentos están calibrados para minimizar el error. Aquí, en este artículo, explicaremos cómo calibrar un voltímetro, amperímetro y vatímetro usando un potenciómetro.

Antes de entrar en detalles, analicemos primero el concepto importante utilizado en este artículo.

Si tenemos dos fuentes de voltaje del mismo valor conectadas en paralelo como se muestra a continuación, entonces no habrá flujo de corriente entre ellas. Esto se debe a que los valores potenciales de ambas fuentes son los mismos y ninguna de las fuentes puede empujar la carga a la otra. Entonces, en el circuito, el galvanómetro no muestra ninguna desviación.

Usaremos el mismo fenómeno de balancear dos fuentes de voltaje en el proceso de calibración.

Calibración de potenciómetro

La figura anterior muestra el diagrama de circuito para la calibración del potenciómetro.

En la figura, se utiliza una celda estándar con voltaje de 1,50 V que no produce fluctuaciones de voltaje incluso en milivoltios al cargar. Este tipo de fuente estable es necesaria para calibrar el potenciómetro sin ningún error.

La escala conductora se escala con precisión para evitar errores de lectura durante las mediciones. La escala conductora también tiene una superficie lisa con dimensiones de corte limpio para una distribución de resistencia igual a lo largo de toda su longitud.

El reóstato está presente para ajustar el flujo de corriente en el bucle del circuito y, por lo tanto, podemos ajustar la caída de voltaje por unidad de longitud a lo largo de la escala conductora. Aquí también se conecta un galvanómetro para visualizar la deserción que ocurre en caso de flujo de corriente entre el bucle de celda estándar y el bucle de escala conductora. El EMF desconocido aquí está conectado al galvanómetro para medir después de la calibración del potenciómetro.

Trabajando:

Primero, encienda la energía y ajuste el reóstato para permitir que fluya una corriente de unos cientos de miliamperios en el circuito principal. Debido a que la escala conductora también está en el bucle principal, la misma corriente fluye a través de ella produciendo una caída de voltaje. Aunque la caída de voltaje aparece a lo largo de la escala de metal, se distribuirá por todo su cuerpo de manera uniforme.

Después de la aparición de la caída de voltaje a lo largo de la escala conductora, si tomamos el contacto deslizante y nos movemos a lo largo de la escala metálica desde cero, entonces la corriente fluye del circuito secundario al circuito primario debido al desequilibrio del circuito. Y a medida que el contacto deslizante se aleja de cero, la magnitud de este flujo de corriente disminuye. Esto se debe a que, a medida que aumenta el área de contacto, la caída de voltaje en el área escalada se acercará al voltaje de la celda estándar. Entonces, en cierto punto, la caída de voltaje en el área escalada será igual al voltaje de la celda estándar y en ese punto, no habrá flujo de corriente entre dos circuitos.

Ahora que un galvanómetro está conectado en el circuito secundario, mostrará una desviación en su pantalla debido al flujo de corriente y cuanto mayor sea la corriente, más será la desviación. En base a esto, el galvanómetro no mostrará ninguna desviación solo cuando ambos circuitos estén equilibrados y este es el estado que intentaremos alcanzar para calibrar el potenciómetro.

Para una mejor comprensión, veamos el circuito que se muestra a continuación, que muestra el estado de equilibrio.

Si asumimos que la resistencia del contacto metálico desde una longitud de 0 a 100 cm como 'R', entonces la caída de voltaje en todo el contacto metálico de 100 cm de longitud es V = IR. Dado que asumimos un circuito balanceado, esta caída de voltaje 'V' debe ser igual al voltaje de la celda estándar y habrá una desviación cero en la lectura del galvanómetro.

Ahora, midiendo esta longitud exacta en la que el galvanómetro muestra cero, podemos calibrar la escala del potenciómetro según el valor de voltaje de la celda estándar.

Entonces, 1 cm de longitud de escala tiene = 1.5v / 100cm = 0.005V = 5mV

Luego de conocer la caída de voltaje por centímetro en la escala del potenciómetro, conectamos el voltaje desconocido al circuito secundario y deslizamos el contacto para medir la longitud en la que tendremos desviación cero. Después de conocer esta longitud de escala en la que se realiza el equilibrio, podemos medir el valor de la EMF desconocida como, V = (longitud del contacto) x (5mV).

Aplicaciones de potenciómetros

Además de la medición de voltaje desconocido, el potenciómetro también se puede usar para medir la corriente y la potencia, solo necesita un par de componentes adicionales para medirlos.

Además de medir voltaje, corriente y potencia, los potenciómetros se utilizan principalmente para la calibración de voltímetros, amperímetros y vatímetros. Además, dado que el potenciómetro es un dispositivo de CC, los instrumentos a calibrar deben ser del tipo de electrodinamómetro o hierro móvil de CC.

Calibración de voltímetro usando potenciómetro

En el circuito, el componente más importante para el proceso de calibración es un suministro de voltaje de CC estable y adecuado. Esto se debe a que cualquier fluctuación en la tensión de alimentación provocará un error en la calibración del voltímetro, lo que provocará una falla total del experimento. Por lo tanto, la celda de voltaje estándar con un valor terminal estable se toma como fuente y se conecta en paralelo con el voltímetro que debe calibrarse. Los dos potenciómetros de ajuste 'RV1' y 'RV2' se utilizan para ajustar el voltaje que debe aparecer en el voltímetro como se muestra en la figura.

También se conecta una caja de relación de voltaje en paralelo con el voltímetro para dividir el voltaje a través del voltímetro y obtener el valor apropiado adecuado para conectar el potenciómetro.

Con toda la configuración en su lugar, estamos listos para probar la precisión del voltímetro. Entonces, para comenzar, simplemente proporcione la energía al circuito para obtener una lectura en el voltímetro y un voltaje desconocido en la salida de la caja de relación de voltaje. Ahora usaremos un potenciómetro calibrado para medir este voltaje desconocido.

Después de obtener la lectura del potenciómetro, verifique si la lectura del potenciómetro coincide con la lectura del voltímetro. Dado que el potenciómetro mide el valor real del voltaje, si la lectura del potenciómetro no coincide con la lectura del voltímetro, entonces se indica un error negativo o positivo. Y para la corrección, se puede dibujar una curva de calibración con la ayuda de las lecturas del voltímetro y el potenciómetro.

Además, para la precisión de las mediciones, es necesario medir voltajes cerca del rango máximo del potenciómetro en la medida de lo posible.

Calibración de amperímetro usando potenciómetro

Como se mencionó anteriormente, utilizaremos una tensión de alimentación de CC estable adecuada para evitar los errores en la calibración que no producen fluctuaciones de voltaje durante todo el experimento. Se utiliza un reóstato para ajustar la magnitud de la corriente que fluye a través de todo el circuito. Además, una resistencia estándar 'R' de valor adecuado con suficiente capacidad de transporte de corriente se coloca en serie con el amperímetro (que está bajo calibración) para obtener un parámetro de voltaje que se relaciona con la corriente que fluye en el circuito.

Ahora, después de encender la energía, una corriente 'I' fluye a través de todo el circuito y con esta lectura de flujo de corriente será generada por el amperímetro presente en el circuito. Además, se producirá una caída de voltaje a través de la resistencia estándar 'R' debido a este flujo de corriente.

Ahora usaremos un potenciómetro para medir el voltaje a través de la resistencia estándar y luego usaremos la ley de ohmios para calcular la corriente a través de la resistencia estándar.

Esa es la corriente I = V / R donde V = voltaje a través de la resistencia estándar medida por el potenciómetro, Y R = resistencia de una resistencia estándar.

Como estamos usando la resistencia estándar, la resistencia se conocerá con precisión y el potenciómetro medirá el voltaje a través de la resistencia estándar. El valor calculado será el valor exacto de la corriente que fluye a través del circuito. Luego compare este valor calculado con la lectura del amperímetro para verificar la precisión del amperímetro. Si hay algún error, podemos hacer los ajustes necesarios para que el amperímetro rectifique los errores.

Calibración de vatímetro usando potenciómetro

Como se mencionó anteriormente para un proceso de calibración preciso, utilizaremos dos fuentes de alimentación de voltaje de CC estables adecuadas como fuentes. Por lo general, el suministro de bajo voltaje se conecta en serie con la bobina de corriente de un vatímetro y un suministro de voltaje moderado se conecta a la bobina de potencial del vatímetro. Se usa un reóstato en el circuito superior para ajustar la magnitud de la corriente que fluye a través de la bobina de corriente y el potenciómetro de ajuste en el circuito inferior se usa para ajustar el voltaje a través de la bobina de potencial.

Recuerde que se prefiere un potenciómetro de ajuste para ajustar el voltaje y se prefiere el reóstato para ajustar la corriente en un circuito.

Además, una resistencia estándar 'R' de valor adecuado y suficiente capacidad de transporte de corriente se coloca en serie con la bobina de corriente del vatímetro. Y esta resistencia estándar generará una caída de voltaje a través de ella cuando la corriente fluya en el circuito de la bobina de corriente.

Después de encender la energía, obtendremos dos lecturas de voltaje desconocidas, una está en la salida del divisor de voltaje y la otra está a través de la resistencia estándar 'R'. Ahora, si se usa un potenciómetro para medir el voltaje a través de la resistencia estándar, entonces podemos usar la ley de ohmios para calcular la corriente a través de la resistencia estándar. Dado que la bobina de corriente está en serie con la resistencia estándar, el valor calculado también representa la corriente que pasa por la bobina de corriente. De manera similar, use el potenciómetro por segunda vez para medir el voltaje a través de la bobina de potencial del vatímetro.

Ahora que hemos medido la corriente a través de la bobina de corriente y el voltaje a través de la bobina de potencial usando un potenciómetro, podemos calcular la potencia como

Potencia P = Lectura de voltaje x Valor actual.

Después de calcular, podemos comparar este valor calculado con la lectura del vatímetro para verificar si hay errores. Una vez que se encuentran los errores, realice los ajustes necesarios en el vatímetro para ajustar los errores.

Así es como se puede usar un potenciómetro para calibrar voltímetro, amperímetro y vatímetro para obtener lecturas precisas.