Das Kernprinzip eines Wechselstrommessers besteht darin, das Wechselstromsignal in messbare Gleichstromsignale umzuwandeln oder direkt mit den Eigenschaften des Wechselstroms zu messen, die schließlich die Spannungswerte durch eine Zeigerabweichung oder eine numerische Anzeige widerspiegeln. Der Schlüssel besteht darin, das Problem der "momentanen Wertänderung" von Wechselstrom zu lösen - die Größe und Richtung des Wechselstroms ändern sich periodisch mit der Zeit und können nicht direkt mit einem Gleichstromzähler gemessen werden und müssen daher durch eine spezifische Schaltung verarbeitet werden, um es in ein stabiles Signal umzuwandeln, das dem Wirkwert (oder dem Durchschnittswert) entspricht.
Gleichstrommesser: Zuerst Gleichstrommesser, dann Gleichstrommesser
Dies ist der häufigste Typ von Wechselstrommessgeräten, vor allem bei Zeigermessgeräten, bei denen der Kern darin besteht, Wechselstrom in Gleichstrom über einen Gleichstromkreis umzuwandeln.
Halbwellkorrektur: Mit der Einrichtungsleitfähigkeit der Diode lässt sich nur die positive (oder negative) Halbwoche des Wechselstroms durchlaufen. Zum Beispiel wird die Diode in der halben Woche geleitet und der Strom fließt über den Oberflächenkopf; Bei einer negativen halben Woche wird die Diode abgeschnitten und der Oberflächenkopf ist ohne Strom. Die tatsächliche Messung des Oberflächenkopfes erfolgt durch den Durchschnittswert nach der Halbwelle-Korrektur und wird dann durch die Skala in den Wirkwert des Wechselstroms umgerechnet (es gibt ein festes Verhältnis zwischen dem Wirkwert und dem Durchschnittswert der Sinuswelle: Wirkwert = Durchschnittswert x 1,11).
Vollwellenkorrektur: Über einen Brückenregulationskreis (bestehend aus 4 Dioden) werden die positiven und negativen Halbzeiten des Wechselstroms in Gleichstrom in der gleichen Richtung umgewandelt, so dass der Oberflächenkopf den gesamten Zyklus durchläuft. Im Vergleich zur Halbwelle-Korrektur ist die Ausgabe der Vollwelle-Korrektur stabiler, die Messgenauigkeit ist höher und der effektive Wert muss auch durch die Skalenumwandlung angezeigt werden.
Elektromagnetische oder elektrische Messgeräte: Magnetfeldeffekte des Wechselstroms werden direkt verwendet
Diese Art von Messgeräten müssen nicht korrigiert werden und können den Wechselstrom direkt messen, dessen Prinzip auf der Wirkung des magnetischen Feldes auf bewegliche Teile basiert.
Elektromagnetisches Spannungsmesser: Im Inneren befinden sich feste Spulen und bewegliche Eisenplatten. Wenn Wechselstrom durch eine feste Spule passiert, erzeugt sich ein wechselndes Magnetfeld, und die beweglichen Eisenblätter werden magnetisiert und durch die Wirkung des Magnetfelds abgelenkt. Da sich die magnetische Feldrichtung des Wechselstroms mit der Stromrichtung ändert, ändert sich aber auch die Magnetisierungsrichtung der Eisenplatte synchron, so bleibt die Ausfahrrichtung unverändert. Der Wegwenkel des Zeigers ist proportional zum Effektivwert des Wechselstroms, wodurch der Spannungswert durch eine Skala angegeben wird.
Elektrisches Spannungsmesser: besteht aus einer festen und einer beweglichen Spule, die beide in Reihe mit der gemessenen Schaltung verbunden sind. Wenn Wechselstrom durch die Spule geht, erzeugt sich ein wechselndes Magnetfeld, und die Wechselwirkung zwischen den beiden Spulen (die Richtung wird von der Stromrichtung bestimmt) treibt die bewegliche Spule ab. Aufgrund der synchronen Änderung der Stromrichtung des Wechselstroms, die Wirkungskraft-Richtung unverändert ist, ist der Ablenkwinkel mit dem Quadrat des effektiven Spannungswertes abhängig und kann nach der Kalibrierung der effektive Wert direkt angezeigt werden.
Digitale Wechselspannungsmesser: Messung durch digitale Verarbeitung
Das Funktionsprinzip der digitalen Tabellen ist komplexer und besteht darin, analoge Wechselstromsignale in digitale Signale umzuwandeln.
Gleichstrom und Filterung: Wechselstrom wird zuerst über einen Gleichstromkreis in pulsierenden Gleichstrom umgewandelt und dann durch den Filterkreis in ein stabiles Gleichstromsignal glatt (reflektiert den Durchschnittswert oder den effektiven Wert des Wechselstroms).
A/D-Konvertierung: Die Konvertierung eines analogen Gleichstromsignals in ein digitales Signal mittels eines Analog-Nummer-Wandlers (ADC) erfolgt durch Abtastung und Quantisierung des Signals.
Berechnung und Anzeige: Der Mikroprozessor verarbeitet das digitale Signal (z. B. in einen effektiven Wert basierend auf den Wellenformeigenschaften) und gibt schließlich den Ausgangsspannungswert über das Display aus. Die hohe Genauigkeit der Tabellen ermöglicht auch die Kompensation von Messfehlern bei verschiedenen Wellenformen (z. B. Nicht-Sinuswellen) durch Algorithmen.
Schlüssel: Messlogik mit dem „Effektivwert“ im Mittelpunkt
Unabhängig von welchem Typ ist der endgültige Anzeigewert eines Wechselstrommessers in der Regel der Wirkwert des Wechselstroms (der Wirkwert der Sinuswelle entspricht seinem Spitzenwert geteilt durch √2), da der Wirkwert die Leistungsfähigkeit des Wechselstroms wirklich widerspiegelt (z. B. die Berechnung der elektrischen Leistung). Zum Beispiel, wir sagen oft "220V Strom", bezieht sich auf seinen effektiven Wert, der entsprechende Spitzenwert von etwa 311V.
Zusammenfassend besteht die Essenz eines Wechselspannungsmessers darin, den veränderten Wechselstrom durch Korrektur, elektromagnetische Wirkung oder digitale Verarbeitung in ein stabil messbares Signal umzuwandeln, das letztendlich als effektiver Wert dargestellt wird, um eine genaue Quantifizierung der Wechselspannung zu erreichen.