Puripikador nga Instrumento | Prinsipyu sa Konstruksyon ug Operasyon
Ang instrumento ng tipo ng rectifier ay nagsusukat ng alternating voltage at current sa tulong ng mga elemento ng rectification at permanent magnet moving coil type of instruments. Ang pangunahing tungkulin ng instrumento ng tipo ng rectifier ay gawin itong voltmeter. Ngunit bakit malawak na ginagamit ang mga instrumento ng tipo ng rectifier sa industriyal na mundo kahit may iba pang AC voltmeter tulad ng electrodynamometer type instruments, thermocouple type instruments, atbp? Ang sagot sa tanong na ito ay napakasimple at isinulat sa ibaba.
Ang halaga ng electrodynamometer type of instruments ay mas mataas kaysa sa mga instrumento ng tipo ng rectifier. Bagaman ang mga instrumento ng tipo ng rectifier ay katulad ng accuracy ng electrodynamometer type of instruments. Kaya pinili ang mga instrumento ng tipo ng rectifier sa halip ng electrodynamometer type instruments.
Ang mga thermocouple instruments ay mas delikado kaysa sa mga instrumento ng tipo ng rectifier. Bagaman ang mga thermocouple type of instruments ay mas malawak na ginagamit sa napakataas na frequency.
Bago tayo tingnan ang konstruksyon, prinsipyong paggawa, at paggana ng mga instrumento ng tipo ng rectifier, kailangan muna nating talakayin nang detalyado ang mga karakteristik ng voltage at current ng ideal at praktikal na elemento ng rectifier na tinatawag na diode.
Unang-una, talakayin natin ang ideal na karakteristik ng rectifying element. Ano ang isang ideal na rectifying element? Ito ay isang elemento na nagbibigay ng zero resistance kung ito ay forward biased at nagbibigay ng infinite resistance kung ito ay reverse biased.
Ginagamit ang katangian na ito upang irektify ang voltages (ang rectification ay nangangahulugan ng pagsasalin ng alternating quantity sa direct quantity i.e. AC to DC). Isaalang-alang ang circuit diagram na ibinigay sa ibaba.
Sa ibinigay na circuit diagram, ang ideal na diode ay nakakonekta sa serye sa voltage source at load resistance. Kapag in-forward bias natin ang diode, ito ay nag-conduct nang perpekto na nagbibigay ng zero electrical resistance path. Kaya ito ay gumagana bilang short circuited. Maaari nating gawin ang diode na forward biased sa pamamagitan ng pagkonekta ng positive terminal ng battery sa anode at negative terminal sa cathode. Ang forward characteristic ng rectifying element o diode ay ipinapakita sa voltage current characteristic.
Ngayon kapag nagsimula tayong mag-apply ng negative voltage, i.e. pagkonekta ng negative terminal ng battery sa anode terminal ng diode at positive terminal ng battery sa cathode terminal ng diode. Dahil sa reverse biased, ito ay nagbibigay ng infinite electrical resistance at kaya ito ay gumagana bilang open circuit. Ang buong voltage current characteristics ay ipinapakita sa ibaba.
Isaalang-alang natin muli ang parehong circuit ngunit ang pagkakaiba dito ay ginagamit natin ang praktikal na rectifying element sa halip ng ideal. Ang praktikal na rectifying element ay may ilang finite forward blocking voltage at mataas na reverse blocking voltage. Maglalapat tayo ng parehong proseso upang makakuha ng voltage current characteristics ng praktikal na rectifying element. Kapag in-forward bias natin ang praktikal na rectifying element, hindi ito nag-conduct hanggang hindi pa ang applied voltage ay mas mataas sa forward breakdown voltage o masasabing knee voltage. Kapag ang applied voltage ay naging mas mataas sa knee voltage, ang diode o rectifying element ay nasa conduction mode. Kaya gumagana ito bilang short circuited ngunit dahil sa ilang electrical resistance, may voltage drop sa praktikal na diode. Maaari nating gawin ang rectifying element na forward biased sa pamamagitan ng pagkonekta ng positive terminal ng battery sa anode at negative terminal sa cathode. Ang forward characteristic ng praktikal na rectifying element o diode ay ipinapakita sa voltage current characteristic. Ngayon kapag nagsimula tayong mag-apply ng negative voltage, i.e. pagkonekta ng negative terminal ng battery sa anode terminal ng diode at positive terminal ng battery sa cathode terminal ng rectifying element. Dahil sa reverse biased, ito ay nagbibigay ng finite resistance at negative voltage hanggang ang applied voltage ay naging equal sa reverse break down voltage at kaya ito ay gumagana bilang open circuit. Ang buong characteristics ay ipinapakita sa ibaba
Ngayon, ang mga instrumento ng tipo ng rectifier ay gumagamit ng dalawang uri ng rectifier circuits:
Half Wave Rectifier Circuits ng Mga Instrumento ng Tipo ng Rectifier
Isaalang-alang natin ang half wave rectifier circuit na ibinigay sa ibaba kung saan ang rectifying element ay nakakonekta sa serye sa sinusoidal voltage source, permanent magnet moving coil instrument, at multiplier resistor.
Ang tungkulin ng multiplier electrical resistance ay limitahan ang current na inuugnay ng permanent magnet moving coil type of instrument. Napakalaking importansya ng paglimita ng current na inuugnay ng permanent magnet moving coil instrument dahil kung ang current ay lumampas sa current rating ng PMMC, ito ay susira ang instrument. Sa kasong ito, hahatiin natin ang aming operasyon sa dalawang bahagi. Sa unang bahagi, mag-aapply tayo ng constant DC voltage sa itaas na circuit. Sa circuit diagram, ina-assume natin ang rectifying element bilang ideal.
Isinalaysay natin ang resistance ng multiplier bilang R, at ang resistance ng permanent magnet moving coil instrument bilang R1. Ang DC voltage ay nagbibigay ng full scale deflection ng magnitude I=V/(R+R1) kung saan V ang root mean square value ng voltage. Ngayon, isaalang-alang natin ang ikalawang kaso, kung saan mag-aapply tayo ng AC sinusoidal AC voltage sa circuit v =Vm × sin(wt) at makukuha natin ang output waveform na ipinapakita. Sa positive half cycle, ang rectifying element ay mag-conduct at sa negative half cycle, hindi ito mag-conduct. Kaya makukuha natin ang pulse ng voltage sa moving coil instrument na nagbibigay ng pulsating current, kaya ang pulsating current ay nagbibigay ng pulsating torque.
Ang deflection na nai-produce ay tumutugon sa average value ng voltage. Kaya, isaulo natin ang average value ng electric current, upang makalkula ang average value ng voltage, kailangan nating i-integrate ang instantaneous expression ng voltage mula 0 hanggang 2 pi. Kaya ang nakalkulang average value ng voltage ay 0.45V. Muli, ang V ay root mean square value ng current. Kaya naisimpulan natin na ang sensitivity ng ac input ay 0.45 beses ang sensitivity ng DC input sa kasong half wave rectifier.
Full Wave Rectifier Circuits ng Mga Instrumento ng Tipo ng Rectifier
Isaalang-alang natin ang full wave rectifier circuit na ibinigay sa ibaba.
Ginamit natin dito ang bridge rectifier circuit na ipinapakita. Muli, hahatiin natin ang aming operasyon sa dalawang bahagi. Sa unang bahagi, aanalisa natin ang output sa pamamagitan ng pag-apply ng DC voltage at sa isa pa, mag-apply tayo ng AC voltage sa circuit. Ang series multiplier resistance ay nakakonekta sa serye sa voltage source na may parehong tungkulin na inilarawan sa itaas. Isaalang-alang natin ang unang kaso dito kung saan mag-apply tayo ng DC voltage source sa circuit. Ngayon, ang halaga ng full scale deflection current sa kasong ito ay muli V/(R+R1), kung saan V ang root mean square value ng applied voltage, R ang resistance ng resistance multiplier, at R1 ang electrical resistance ng instrument. Ang R at R1 ay nasa circuit diagram. Ngayon, isaalang-alang natin ang ikalawang kaso, kung saan mag-apply tayo ng AC sinusoidal voltage sa circuit na ibinigay v = Vmsin(wt) kung saan Vm ang peak value ng applied voltage, at kung magkalkula tayo ng halaga ng full scale deflection current sa kasong ito sa pamamagitan ng parehong proseso, makukuha natin ang expression ng full scale current na .9V/(R+R1). Tandaan, upang makalkula ang average value ng voltage, kailangan nating i-integrate ang instantaneous expression ng voltage mula zero hanggang pi. Kaya, sa paghahambing sa DC output, naisimpulan natin na ang sensitivity sa AC input voltage source ay 0.9 beses ang sensitivity ng DC input voltage source.
Ang output wave ay ipinapakita sa ibaba. Ngayon, aatalakayin natin ang mga factor na umaapekto sa performance ng mga instrumento ng tipo ng rectifier:
Ang mga instrumento ng tipo ng rectifier ay calibrated sa mga root mean square values ng sinusoidal wave ng voltages at current. Ang problema ay ang input waveform ay maaaring magkaroon o hindi ng parehong form factor kung saan calibrated ang scale ng meter na ito.
Maaaring may error dahil sa rectifier circuit dahil hindi namin in-include ang resistance ng rectifier bridge circuits sa parehong kaso. Ang non-linear characteristics ng bridge ay maaaring distorba ang current at voltage waveform.
Maaaring may variation sa temperature kaya ang electrical resistance ng bridge ay nagbabago, kaya upang kompensasyon sa ganitong klase ng errors, dapat nating mag-apply ng multiplier resistor na may mataas na temperature coefficient.
Ang epekto ng capacitance ng bridge rectifier: Ang bridge rectifier ay may imperfect capacitance kaya dahil dito, ito ay byp asses ang high frequency currents. Kaya may decrement sa reading.
Ang sensitivity ng mga instrumento ng tipo ng rectifier ay mababa sa kasong AC input voltage.
Mga Advantages ng Mga Instrumento ng Tipo ng Rectifier
Ang mga sumusunod ay ang mga advantages ng mga instrumento ng tipo ng rectifier:
Ang accuracy ng instrumento ng tipo ng rectifier ay humigit-kumulang 5 percent sa normal operating condition.
Ang frequency range ng operasyon ay maaaring i-extend sa mataas na halaga.
Mayroon itong uniform scale sa meter.
Mayroon itong mababang operating value ng current at voltages.
Ang loading effect ng AC rectifier voltmeter sa parehong kaso (i.e. half wave diode rectifier at full wave diode rectifier) ay mas mataas kumpara sa loading effects ng DC voltmeters dahil ang sensitivity ng voltmeter na ginagamit sa half wave o full wave rectification ay mas kaunti kaysa sa sensitivity ng DC voltmeters.
Statement: Respetuhin ang original, mahalagang artikulo na nagbabahagi, kung may infringement paki-contact delete.
