Преобразувателен тип прибор | Принцип на конструиране и работа
Прибор от тип ректификатор измерва променливото напрежение и тока с помощта на ректифициращи елементи и прибори от тип постоянен магнит и подвижен колец. Основната функция на приборите от тип ректификатор обаче е да работят като волтметър. Един въпрос, който може да възникне, е защо широко се използват прибори от тип ректификатор в индустриалния свят, въпреки че имаме различни други AC волтметри, като прибори от тип електродинамометър, прибори от тип термоелемент и т.н.? Отговорът на този въпрос е много прост и е следния.
Стоимостта на приборите от тип електродинамометър е много по-висока от тази на приборите от тип ректификатор. Приборите от тип ректификатор са толкова точни, колкото и приборите от тип електродинамометър. Затова приборите от тип ректификатор се предпочитат пред приборите от тип електродинамометър.
Приборите от тип термоелемент са по-чувствителни от приборите от тип ректификатор. Приборите от тип термоелемент обаче се използват по-широко при много високи честоти.
Прежде да разгледаме принципа на конструкцията и функционирането на приборите от тип ректификатор, е необходимо да обсъдим подробно характеристиките на напрежението и тока на идеалния и практически ректифициращ елемент, наречен диод.
Нека първо обсъдим идеалните характеристики на ректифициращия елемент. Какво е идеален ректифициращ елемент? Ректифициращ елемент е такъв, който предлага нулево съпротивление, ако е форвардно поляризиран, и безкрайно съпротивление, ако е обратно поляризиран.
Това свойство се използва за ректификация на напрежения (ректификация означава преобразуване на променлива величина в постоянна величина, т.е. AC в DC). Разгледайте схемата на електрическия контур, дадена по-долу.
В дадената схема идеалният диод е свързан в серия с източника на напрежение и съпротивлението на нагрузката. Когато направим диода форвардно поляризован, той провежда напълно, предлагайки нулево съпротивление. Така диодът се държи като краткосвързан. Можем да направим диода форвардно поляризован, като свържем положителния полюс на батерията с анода и отрицателния полюс с катода. Форвардната характеристика на ректифициращия елемент или диода е показана в характеристиката на напрежението и тока.
Когато приложим отрицателно напрежение, т.е. свържем отрицателния полюс на батерията с анода на диода и положителния полюс на батерията с катода на диода. В резултат на обратната поляризация той предлага безкрайно съпротивление и така се държи като разтворен контур. Пълните характеристики на напрежението и тока са показани по-долу.
Нека отново разгледаме същия контур, но разликата е, че използваме практическо ректифициращо устройство вместо идеално. Практическото ректифициращо устройство има някакво крайно форвардно блокиращо напрежение и високо обратно блокиращо напрежение. Ще приложим същата процедура, за да получим характеристиките на напрежението и тока на практическото ректифициращо устройство. Когато направим практическото ректифициращо устройство форвардно поляризовано, то не провежда, докато приложено напрежение не стане по-голямо от форвардното пробивно напрежение или коленово напрежение. Когато приложено напрежение стане по-голямо от коленовото напрежение, диодът или ректифициращият елемент ще влезе в режим на провеждане. Така се държи като краткосвързан, но поради някакво електрическо съпротивление има падане на напрежението през този практичесък диод. Можем да направим ректифициращия елемент форвардно поляризован, като свържем положителния полюс на батерията с анода и отрицателния полюс с катода. Форвардната характеристика на практическото ректифициращо устройство или диода е показана в характеристиката на напрежението и тока. Сега, когато приложим отрицателно напрежение, т.е. свържем отрицателния полюс на батерията с анода на диода и положителния полюс на батерията с катода на ректифициращия елемент. В резултат на обратната поляризация той предлага крайно съпротивление и отрицателно напрежение, докато приложено напрежение стане равно на обратното пробивно напрежение и така се държи като разтворен контур. Пълните характеристики са показани по-долу
Сега приборите от тип ректификатор използват два типа ректифициращи контури:
Половин-вълнови ректифициращи контури на прибори от тип ректификатор
Разгледайте половин-вълновия ректифициращ контур, даден по-долу, в който ректифициращият елемент е свързан в серия с синусоидален източник на напрежение, прибор от тип постоянен магнит и подвижен колец, и множително съпротивление.
Функцията на това множително съпротивление е да ограничи тока, извличан от прибора от тип постоянен магнит и подвижен колец. Е важно да се ограничи токът, извличан от прибора от тип постоянен магнит и подвижен колец, защото ако токът надхвърли рейтинга на PMMC, то приборът ще бъде повреден. Сега ще разделим нашата операция на две части. В първата част прилагаме постоянен DC напрежение към горния контур. В схемата приемаме, че ректифициращият елемент е идеален.
Нека означим съпротивлението на множителя с R, а на прибора от тип постоянен магнит и подвижен колец с R1. DC напрежението произвежда дефлекция на пълна скала с големина I=V/(R+R1), където V е средноквадратичната стойност на напрежението. Сега нека разгледаме втория случай, в който ще приложим AC синусоидално напрежение към контура v =Vm × sin(wt) и ще получим изходния сигнал, както е показано. В положителния половин цикъл ректифициращият елемент ще провежда, а в отрицателния половин цикъл няма да провежда. Така ще получим импулси на напрежението в прибора от тип постоянен магнит и подвижен колец, които произвеждат пулсиращ ток, а пулсиращият ток произвежда пулсиращ момент.
Произведената дефлекция ще съответства на средната стойност на напрежението. Нека изчислим средната стойност на електрическия ток, за да изчислим средната стойност на напрежението, трябва да интегрираме моментното изразяване на напрежението от 0 до 2 пи. Така изчислената средна стойност на напрежението е 0.45V. Отново V е средноквадратичната стойност на тока. Така заключаваме, че чувствителността на входа AC е 0.45 пъти чувствителността на входа DC в случая на половин-вълновия ректификатор.
Пълно-вълнови ректифициращи контури на прибори от тип ректификатор
Разгледайте пълно-вълновия ректифициращ контур, даден по-долу.
Използваме тук мостов ректифициращ контур, както е показано. Отново разделяме нашата операция на две части. В първата анализираме изхода, прилагайки DC напрежение, а в другата прилагаме AC напрежение към контура. Серийно множително съпротивление е свързано в серия с източника на напрежение, което има същата функция, както е описано по-горе. Нека разгледаме първия случай, където прилагаме DC напрежение към контура. Сега стойността на дефлекцията на пълна скала в този случай отново е V/(R+R1), където V е средноквадратичната стойност на приложено напрежение, R е съпротивлението на съпротивлението-множител, а R1 е електрическото съпротивление на прибора. R и R1 са маркирани в схемата. Сега нека разгледаме втория случай, в който ще приложим AC синусоидално напрежение към контура, което е дадено v = Vmsin(wt), където Vm е върховата стойност на приложено напрежение, ако отново изчислим стойността на дефлекцията на пълна скала в този случай, прилагайки подобна процедура, то ще получим израз на пълна скала като .9V/(R+R1). Спомнете, че за да получим средната стойност на напрежението, трябва да интегрираме моментното изразяване на напрежението от нула до пи. Така, сравнявайки го с DC изход, заключаваме, че чувствителността с AC входно напрежение е 0.9 пъти тази при DC входно напрежение.
Изходният сигнал е показан по-долу. Сега ще обсъдим факторите, които влияят на производителността на приборите от тип ректификатор:
Приборите от тип ректификатор са калибрирани във връзка с кореновите средноквадратични стойности на синусоидалните вълни на напрежението и тока. Проблемът е, че входният сигнал може или не да има същия форм-фактор, на който е калибрирана скалата на тези метри.
Може да има някаква грешка, породена от ректифициращия контур, тъй като не сме включили съпротивлението на мостовия ректифициращ контур в двата случая. Нелинейните характеристики на моста могат да деформират сигнала на тока и напрежението.
Може да има вариации в температурата, поради което електрическото съпротивление на моста се променя, затова, за да компенсираме този вид грешки, трябва да приложим множително съпротивление с висок температурен коефициент.
Ефектът на капацитета на мостовия ректификатор: Мостовият ректификатор има непълен капацитет, затова, поради това, минават високочестотни токове. Затова има намаление в измерването.
Чувствителността на приборите от тип ректификатор е ниска в случая на AC входно напрежение.
Преимущества на приборите от тип ректификатор
Ето някои от преимуществата на приборите от тип ректификатор:
Точността на приборите от тип ректификатор е около 5 процента при нормални условия на работа.
Честотният диапазон на работа може да бъде разширен до високи стойности.
Те имат равномерна скала на прибора.
Те имат ниски операционни стойности на тока и напрежението.
Ефектът на зареждане на AC ректификаторски волтметър в двете случаи (т.е. половин-вълнов ректификатор с диод и пълно-вълнов ректификатор с диод) е по-висок в сравнение с ефекта на зареждане на DC волтметри, тъй като чувствителността на волтметъра, използван либо в половин-вълнова, либо в пълно-вълнова ректификация, е по-ниска от чувствителността на DC волтметри.
Заявление: Уважавайте оригинала, добри статии са за споделяне, ако има нарушение на правата на авторската собственост, моля, се обратете за изтриване.
