AC 전압계의 작동 원리 핵심은 AC 신호를 측정 가능한 직류 신호로 변환하거나 AC 전기의 특성을 직접 이용하여 측정하여 최종적으로 포인터 편전 또는 디지털 디스플레이를 통해 전압 수치를 반영하는 것이다.그 관건은 교류전기의"순간치변화"문제를 해결하는데 있다. 교류전기의 크기와 방향은 시간주기적으로 변화되여 직접 직류전기계량기로 측정할수 없으므로 특정회로처리를 통해 유효값 (또는 평균값) 에 대응하는 안정신호로 전환시켜야 한다.
정류식 교류 전압계: 먼저 정류하고 다시 직류를 측정한다
이것은 가장 흔히 볼 수 있는 교류 전압계 유형으로, 특히 포인터식 계기에서 광범위하게 응용되며, 핵심은 정류 회로를 통해 교류 전기를 직류 전기로 바꾸는 것이다.
반파 정류: 다이오드의 단방향 전도성을 이용하여 교류 전기의 양의 반주 (또는 음의 반주) 만 통과하게 한다.예를 들어, 정반 주 동안 다이오드가 통하고 전류가 표두를 흐른다;음반주 동안 다이오드가 마감되고 표두에 전류가 없다.표두가 실제로 측정한 것은 반파 정류 후의 평균값이고, 다시 눈금을 통해 교류 전기의 유효값으로 환산한다 (정현파의 유효값은 평균값과 고정 비율이 있다: 유효값 = 평균값 × 1.11).
전파 정류: 다리식 정류 회로 (4개의 다이오드로 구성) 를 통해 교류 전기의 양, 음 반주를 모두 같은 방향의 직류 전기로 전환시켜 표두가 전체 주기 내에 전류가 통과하도록 한다.반파 정류보다 전파 정류의 출력이 더 안정적이고 측정 정밀도가 더 높으며, 마찬가지로 눈금 변환을 통해 유효한 값을 표시해야 한다.
전자기계나 전동계 계기: 교류 전기를 직접 이용하는 자기장 효과
이런 종류의 계기는 정류가 필요 없이 직접 교류 전기를 측정할 수 있는데, 그 원리는 교류 전기가 발생하는 자기장이 가동 부품에 대한 작용력에 기초한다.
전자기계전압계: 내부에는 고정코일과 가동철판이 있다.교류전기가 고정코일을 통과할 때 교변자기장이 산생되고 가동철편이 자화되여 자기장력의 작용을 받아 편전된다.교류 전기의 자기장 방향은 전류 방향에 따라 변하지만, 쇠붙이의 자화 방향도 동시에 변하기 때문에 편전 방향은 변하지 않는다.포인터 편향 각도는 AC 전기의 유효값 제곱에 비례하여 눈금을 통해 전압 값을 나타냅니다.
전동계 전압계: 고정코일과 가동코일로 구성되며 량자는 직렬된후 측정된 회로에 접속한다.교류전기가 코일을 통과할 때 교류자기장이 산생되고 두 코일간의 상호작용력 (방향은 전류방향에 의해 결정) 이 가동코일을 편전한다.AC 전류의 전류 방향이 동시에 변화하기 때문에 작용력 방향은 변하지 않으며, 편전 각도는 전압 유효값의 제곱과 관련되어 있으며, 교정을 거친 후 직접 유효값을 표시할 수 있다.
디지털 AC 전압계: 디지털 처리를 통한 측정
디지털 테이블의 작동 원리는 더 복잡하며 핵심은 아날로그 AC 신호를 디지털 신호로 변환하는 것입니다.
정류 및 필터: 먼저 정류 회로를 통해 AC 전기를 맥동 직류 전기로 변환한 다음 필터 회로를 통해 안정적인 직류 신호 (AC 전기의 평균값 또는 유효값 반영) 로 부드럽게 만듭니다.
A/D 변환: 직류 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 변환기 (ADC) 를 사용하여 신호를 샘플링하고 계량화합니다.
계산 및 표시: 마이크로프로세서는 파형 특성에 따라 유효값으로 환산하는 등 디지털 신호를 처리하여 최종적으로 디스플레이를 통해 전압 수치를 출력한다.디지털 테이블은 정밀도가 높으며 알고리즘을 통해 비정현파와 같은 다양한 파형의 측정 오차를 보상할 수 있습니다.
중요: 유효한 값을 핵심으로 하는 측정 논리
어떤 유형이든, 교류 전압계의 최종 표시 값은 일반적으로 교류 전기의 유효 값 (정현파의 유효 값은 그 피크 값을 2로 나눈 것과 같다) 이다. 왜냐하면 유효 값은 교류 전기의 기능력 (예: 전력 계산) 을 진실하게 반영할 수 있기 때문이다.예를 들어, 우리가 흔히 말하는"220V 시전"은 그 유효값을 가리키며, 대응하는 최고치는 약 311V이다.
총적으로 말하면 교류전압계의 본질은 정류, 전자기작용 또는 디지털화처리를 통해 변화된 교류전기를 안정적으로 측정할수 있는 신호로 전환시키고 최종적으로 유효치형식으로 나타냄으로써 교류전압에 대한 정확한 량화를 실현하는것이다.